Los metales son generalmente clasificados como ferrosos (hierro>50%) o no ferrosos
Aleaciones Ferrosas (SA-XXX)
Fundición de Hierro - >2% carbón, muy frágil, no puede ser soldada fácilmente, buena para formas complicadas
Aceros - <2% carbón, no son frágiles, mas fácilmente soldables
Aceros al Carbón – pueden contener silicio y manganeso; bajas temperaturas
Aceros de Baja Aleación – pueden contener cromo (<10%), molibdeno, y níquel; alta temperatura y servicios con hidrógeno.
Aceros de Alta Aleación (Inoxidables) – pueden contener cromo (>10%), níquel y manganeso; servicios corrosivos, alta y baja temperatura; además se pueden separar dentro de las siguientes categorías de aceros inoxidables dependiendo de su composición química y sus propiedades:
Martensiticos (iguales al tipo 410) – alto cromo (>12%); magnéticos, tratables térmicamente por resistencia y dureza
Ferriticos (tipo 405 y 403) – magnéticos pero no tratables térmicamente.
Austeniticos (“series 200 y 300”) – no magnéticos y no tratables térmicamente
Duplex austeniticos/ferriticos (tipo 329) – alta resistencia y una mejor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables austeniticos.
Tratamientos Térmicos de los Aceros –
Existen dos temperaturas críticas en el trabajo con el Código ASME:
La temperatura crítica mas baja (A1) = La aleación comienza a
cambiar a la forma de austenita
La temperatura crítica mas alta (A3) = La aleación es completamente
transformada a austenita
Normalizado Este consiste en calentar el acero a cerca de 100°F arriba
De A3 seguido por un enfriamiento en aire quieto. El
propósito es homogeneizar la estructura del acero y producir un acero mas duro que en la condición reconocida.
Recocido Este consiste en calentar el acero a cerca de 50°F arriba de A3, seguido por un enfriamiento lento en el horno. El
propósito es refinar el grano y convertir al acero en mas blando.
Tratamiento Térmico Pos-Soldadura Este consiste en calentar a una temperatura por debajo de A1 con el propósito de reducir
los esfuerzos causados por la fabricación y la soldadura y ablandar las zonas afectadas por el calor de la soldadura. Templado El porcentaje de enfriamiento del acero después del tratamiento térmico es muy importante para establecer la dureza [ y resistencia ] del acero. Algunos aceros, como el SA–517, obtiene la mayoría de su alta resistencia por medio del templado.
Revenido Los aceros templados son muy frágiles, con el propósito de incrementar la tenacidad, estos son tratados térmicamente
por debajo de A1 seguido por un enfriamiento para producir
las propiedades deseadas de alta resistencia y buena tenacidad.
Aleaciones No – Ferrosas (SB-XXX)
Principalmente son usadas en servicio altamente corrosivo o de alta temperatura. Aluminio – no magnético, buena formalidad, relación alta
resistencia a peso.
Cobre – buena resistencia a la corrosión y maquinabilidad
Níquel – resistencia excelente a la corrosión y a la oxidación a alta temperatura
Titanio & Circonio – para servicio altamente corrosivo. Tratamientos Térmicos en las Aleaciones No – Ferrosas
Recocido Calentar el material a una temperatura dada y luego enfriar lentamente. El propósito es ablandar el material en orden de remover los esfuerzos causados por el trabajo en frío.
Normalizado Calentar el material a una temperatura ligeramente mas alta que la temperatura de recocido seguido por un enfriamiento más rápido que el del
Tratamiento Térmico de disolución Un tratamiento térmico a una temperatura lo suficientemente alta para que los aleantes sean dispersados al azar.
Estabilizado Un calentamiento a baja temperatura para estabilizar las propiedades de una aleación.
Tratamiento Térmico Un tratamiento con temperatura a una aleación para producir una condición estable.
Materiales para la Sección VIII, División 1 :
Los materiales para partes sometidas a presión deberán estar contenidos en la Sección II del Código ASME y están limitados a los referidos en UG-23 y listados en la Sección VIII, Div. 1, Sub-Sección C. Vea las tablas al final de la Sub- Sección C para identificar de manera fácil los materiales aceptados por este Código.
Restricciones :
UG-4(b) Los materiales para las partes no sometidas a presión, tienen que ser únicamente de calidad soldable [UW-5(b)]
UG-9 Materiales de soldadura (varillas y alambre) deben cumplir con las especificaciones de la Sección II parte C o en su defecto, su
marcaje deberá ser identificado como esta identificado en la Especificación del Procedimiento de Soldadura ( WPS)
UG-11(a) Materiales para partes a presión prefabricados o preformados, que sean
y 11(c) fabricados de acuerdo a una especificación ASME/ANSI permitida (ver interpretación VIII-77-86), deberan ser utilizar materiales permitidos por esta división del Código. .
UG-13(b) Las arandelas tienen que ser fabricadas de acero forjado.
UG-15 Cuando una especificación de un material forjado de un cierto grado, que no esta listado en la Sub Sección C , pero existe una especificación aprobada cubriendo algún otro producto forjado de ese grado,,el producto para el cual no existe especificación puede ser utilizado si se cumplen los requerimientos establecidos en UG- 15(a),(b),(c),(d) y (e). Lo
anterior sucede especialmente en las aleaciones de níquel (ver interpretación VIII-1-89-194).
Materiales de los Apéndices obligatorios Materiales de los Casos Código
General
Los Esfuerzos Admisibles se encuentran en la Sección II, Parte D- Materiales, y nos brindan la información de las Propiedades para la mayoría de las Secciones del Código para Calderas y Recipientes a Presión, y son usados para:
- El Calculo del Espesor Requerido, o
- La comparación de los valores del Esfuerzo Calculado.
El orden listado en la Sección II, Parte D es ascendente por el contenido de aleantes:
- Aceros al Carbón.
- Aceros Cromo Molibdeno. - Aceros inoxidables.
Dentro de una “composición nominal”, los materiales listados están en forma ascendente dependiendo de su resistencia a la tensión.
- Es muy manejable para el diseñador tener: el tipo de aleación y el nivel de resistencia
- Para una especificación de una aleación en particular, primero mire hasta encontrar la especificación con su composición nominal y resistencia a la tensión.
Para la Sección VIII División 1, se utiliza la Sección II, Parte D Tabla 1. Para la Sección VIII División 2, se utiliza la Sección II, Parte D, Tabla 2.
La tabla 1 esta separada en dos partes:
- Tabla 1A para la Sección II, Parte A – Materiales Ferrosos - Tabla 1B para la Sección II, Parte B – Materiales No Ferrosos
(níquel, aluminio,etc)
Para materiales de fundición de hierro (UCI), fundición de hierro dúctil (UCD), y baja temperatura – criogénicos (ULT) los esfuerzos admisibles están en la Sección VIII, División 1, y no en la Sección II, Parte D.
- Asegúrese que la línea que usted esta leyendo no tenga “NP” (no permitido) en la columna bajo la Sección VIII, División 1.
- Asegúrese de leer las Notas asociadas bajo al Sección VIII, División 1
(las notas se encuentran al final de la tabla)
También,
UG-45(c):
Boquillas en corte = 70% del esfuerzo permisible UW-15(c): soldaduras - % del admisible:
Soldadura de ranura en tensión = 74% del esfuerzo permisible. Soldadura de ranura en corte = 60% del esfuerzo permisible. Soldadura de filete en corte = 49% del esfuerzo permisible.
Subseccion A: Requisitos Generales
Los párrafos básicos de la Sub-Sección A que refieren a los Materiales son: UG-4 Requisitos Generales
UG-5 Láminas (Placas) UG-6 Forjas
UG-7 Fundiciones UG-8 Tubos y Tuberías
UG-9 Materiales de Soldadura
UG-11 Partes de Presión Preformadas o Prefabricadas UG-12 Tornillos y Espárragos
UG-13 Tuercas y Arandelas UG-14 Ejes y Barras
En términos generales “La Regla de Oro” es que los requisitos concernientes a los materiales en las otras partes de la Sección VIII Div. 1, por ejemplo: UCS, UHA, etc., estarán en estos mismos números de párrafos.
UG-4(a)
UG-4(a) limita los materiales sujetos a esfuerzos causados por la presión a aquellas especificaciones permitidas en la Sub-Sección C. Este también refiere los párrafos UG-9,10,11 Y 15 para tolerancias adicionales en los materiales, siempre y cuando estos cumplan todos los requisitos de cada especificación identificada.
UG-4(b)
Materiales que no cumplen con una especificación listada en la Sub-Sección C pueden ser usados para partes no sujetas a presión siempre y cuando los requisitos de UW-5(b) sean cumplidos. UW –5(b) establece que se debe probar la soldabilidad del material. Básicamente, si el material es identificable por UG-10, 11 O 15, o la composición química y las propiedades físicas son conocidas, una calificación del procedimiento de soldadura de acuerdo con la Sección IX, es la prueba de soldabilidad. Si el material no cumple con lo indicado arriba, una prueba de doblez tiene que ser hecha para CADA PIEZA DE MATERIAL NO IDENTIFICADO.
UG-4(b) expresa también que los valores de los esfuerzos admisibles para materiales no identificados de acuerdo con UG-93 no pueden exceder el 80% del valor de esfuerzo para materiales similares listados en la Sub- Sección C. En otras palabras, en los cálculos de cargas, usted puede usar solamente el 80% del valor de esfuerzo admisible para este material.
UG-4(d)
Si un material no esta listado en la Sección VIII, Div.1 y ese material no cumple con UG-10 o 15, una solicitud puede ser enviada al ASME de acuerdo con el Apéndice B para poder usar este material. Es un política del ASME que esta solicitud sea para un material que ya haya sido sometido a la aceptación por parte del ASTM. Bajo ciertas condiciones por el Apéndice, un Caso Código puede ser emitido para permitir el uso de este tipo de materiales.
UG-4(f)
UG-4(f) recomienda que el usuario o su agente designado se aseguren a si mismos que los materiales usados para la construcción de los recipientes sean utilizables para el servicio intentado con respecto a la retención de las propiedades mecánicas satisfactorias, y la resistencia a la corrosión, erosión, oxidación, y otra forma de deterioro durante su vida de servicio intentada.
La placa utilizada en la Fabricación de Partes sometidas a Presión de los Recipientes a Presión deberá conformar a una de las Especificaciones del Código
ASME Sección II, para los cuales, los valores de Esfuerzos Admisibles estan dados
en las tablas referenciadas en UG- 23.(Este parrafo a su vez te traslada a consultar
los valores de Esfuerzos Admisibles en el Código ASME Sub-parte 1 de la Sección
II parte D.
UG-6 Forjas
Material forjado puede ser en la fabricación de Recipientes a Presión siempre y
cuando haya sido trabajado suficientemente para remover la estructura gruesa del
lingote. Especificaciones y valores de Esfuerzos Máximos Permisibles para materiales forjados aceptados por el Código son dadas en las tablas
referenciadas
en UG-23( ver parte UF ).
UG-7 Fundiciones
UG-7 establece que los valores de esfuerzos dados en la Sub-Sección C para materiales fundidos deberán ser multiplicados por un factor de la
calidad el cual se encuentra en UG-24. UG-24 estipula un factor de calidad para todo el material fundido excepto para aquellos cubiertos por la parte UCI.(Hierro Gris)
UG- 8 Tuberia y Tubing
Establece que Tubería y Tubing sin costura o soldada, la cual este conforme a
alguna de las especificaciones dadas en la Seccion II puede se utilizada para
cuerpos u otras partes de Recipientes a Presión. También establece reglas para el
tubing integralmente aletado las cuales son las siguientes:
(1)Los tubos después del aletado, deberan tener un tratamiento térmico de temple
o algún otro tratamiento que cumpla con lo establecido en la especificación gobernante, o cuando sea especificado, el tubing puede ser suministrado en la condicion “como se fabrico” donde las porciones aletadas del tubing estan en temple por trabajo en frio ( as finned ) resultante de la operación de aletado, y las partes no aletadas en la condicion del temple del tubing antes del aletado.
(2) Los valores de Esfuerzos Máximos Permisibles para el tubing aletado deberan ser dados en las tablas referenciadas en UG-23 para el tubo antes de aletado excepto lo permitido en (3) abajo.
UG-9 Materiales de Soldadura
UG-9 requiere que los materiales de soldadura usados para la producción cumplan con la Sección VIII, la Sección IX, y los procedimientos de
soldadura calificados.
UG-10
Usualmente se asume que solamente material “Código” e identificado puede ser usado en la fabricación de un recipiente Código. Sin embargo, por referencia del párrafo UG-4(a), UG-10 se permite el uso de materiales que no hayan sido completamente identificados, y materiales identificados con o producidos de acuerdo a una especificación no permitida por el Código. Sin embargo, los requisitos de UG-10(a), (b),o (c), lo que aplique, tienen que ser cumplidas.
UG-10(a) Material Identificado con Certificación Completa del Fabricante del Material.
UG-10(a) permite el uso de materiales no listados en la Sección VIII Div 1, siempre y cuando estén identificados y se puedan rastrear, por número de colada /lote a una composición química suministrada por el fabricante del
material. Los pasos requeridos para usar este material son descritos en este párrafo. Básicamente, usted debe comparar la composición química y las propiedades físicas con una especificación ASME aceptable y si cumplen con esta, se recertifica el material. Estos pasos pueden ser efectuados por el poseedor del certificado de autorización o el proveedor del material.
UG-10(b) Material Identificado para un Lote de Producción Particular como el
Requerido por una Especificación Permitida por ASME Sección VIII Div.1,
pero el cual no puede ser Calificada como UG- 10(a).
UG-10(b) permite el uso de materiales que están listados en la Sección VIII Div 1, si estos están identificados pero no se pueden rastrear a una composición química originada por el fabricante del material. De nuevo como en UG-10(a), los pasos requeridos para usar este tipo de material son descritos en este párrafo. En este caso, usted tiene que efectuar los análisis químicos y físicos de cada colada y luego compararlos con la especificación permitida. Usted luego deberá re-certificar el material de acuerdo a la especificación de la Sección II. Estos pasos, sin embargo, deben ser realizados únicamente por el poseedor del certificado de autorización.
UG-10(c) Material no Identificado Completamente.
UG-10(c) permite el uso de material que no este listado en la Sección VIII, no identificado, que no pueda rastrear a una composición química originada por el fabricante del material. Los pasos requeridos para usar este material son descritos en este párrafo. Este es similar a UG-10(b), sin embargo, usted deberá analizar cada pieza. Este párrafo solamente puede ser usado por el poseedor del certificado de autorización.
UG-9 Materiales de Soldadura
UG-9 requiere que los materiales de soldadura usados para la producción cumplan con la Sección VIII, la Sección IX, y los procedimientos de
soldadura calificados.
UG-11
UG-11 cubre la fabricación de partes de presión misceláneas sin el suministro de reportes de datos parciales, estas incluyen:
Partes de presión estándar fundidas, forjadas, enrolladas o formadas - Accesorios de tubería, bridas, etc.
Partes de presión no estándar fundidas, forjadas, enrolladas o formadas
- Cuerpos, tapas, puertas removibles, etc.
Partes de presión soldadas para uso diferente a cuerpo o tapa de un recipiente
- Accesorios de tubería soldados estándar, tapas soldadas, etc.
Estas partes son manufacturadas ya sea de acuerdo a un estándar aplicable del ANSI – como los listados en UG-4, o de acuerdo a un estándar del
fabricante el cual define el rango de la presión-temperatura como esta marcado en la parte y descrito en los catálogos del fabricante.
UG-15
UG-15 permite el uso de formas de producto diferentes a aquellas listadas en la Sub-Sección C si el material esta listado como otra forma de producto de una especificación en la Sección II.
Por ejemplo, el SA-182-F317L cumple con los requisitos del grado de la especificación SA-240-317L y los requisitos de la forma de producto de la especificación SA-182 listada en al Sub-Sección C, luego, el SA-182-317L podría ser usado como un material que retenga la presión aunque no este listado en la Sub-Sección C.
UG-44, Estandares ANSI
UG-44 lista los estándares ANSI que son aceptables para el uso en la Sección VIII, División 1. La edición obligatoria de estos documentos se encuentran en la Tabla U-3
Partes de Presión Soldadas
UG-11 permite el uso de partes de presión soldadas para usos diferentes a cuerpo o tapa del recipiente. De nuevo, UG-44 es referido, pero una
referencia también es hecha a los estándares del fabricante. Los estándares del fabricante tiene que:
Cumplir con UW-26 a UW-40 o ASTM A-234, esto también aplica para las partes soldadas de acuerdo al ANSI
Ser suministradas con un Certificado de Conformidad donde las marcas no son aplicables.
La radiografía y cualquier tratamiento térmico pueden ser hechos por el fabricante de las partes, pero tiene que ser certificado y esta certificación tiene que acompañar la parte.
Clases de Materiales
Los párrafos de los materiales en la Sub-Sección C usualmente están localizados en UXXX-5 a UXX-15:
UCS UCI UTH
UNF UCL ULW
UHA UCD ULT
Aceros al Carbón y de Baja Aleacion
La parte UCS de la Sub-Sección C cubre los aceros al carbón y de baja aleacion. Los párrafos que tratan sobre los requisitos generales son:
UCS-6 Placas y Placas UCS-7 Forjas
UCS-8 Fundiciones UCS-9 Tubos / Tuberías UCS-10 Tornillos
UCS-11 Tuercas / Arandelas UCS-12 Ejes / Barras
UCS-5
UCS-5 es un párrafo general que cubre los aceros al carbon y de baja aleacion. Este repite UG-4(a) y hace referencia a las tablas de esfuerzos. Este también establece que la soldadura o el corte con oxigeno no son permitidos en materiales si el contenido de carbón excede 0.35%. Ejemplo no usar tuercas SA-194 2H soldados p/ soporte de aislamiento sobre las tapas.
UCS-6 trata sobre placas de acero al carbón o de baja aleación . Este establece restricciones severas en el uso de materiales SA-36 y SA-283 para partes de presión. Estas incluyen:
Estos materiales no pueden ser usados en servicio letal.
Estos materiales no pueden ser usados para calderas de vapor sin fuego directo
La temperatura de diseño tiene que estar entre –20°F y 650°F. Para cuerpos, tapas o boquillas, el máximo espesor en el cual una soldadura que resista presión puede ser efectuada es 5/8”.