NORMA TÉCNICA
NTC
COLOMBIANA
5419-1
2011-12-14
CILINDROS DE GAS.
CILINDROS DE GAS FABRICADOS EN ACERO
SIN
COSTURA,
RELLENABLES.
DISEÑO,
CONSTRUCCIÓN
Y
ENSAYO.
PARTE
1.
CILINDROS
DE
ACERO
TEMPLADOS
Y
REVENIDOS CON RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
INFERIOR A 1 100 MPa
E: GAS CYLINDERS. REFILLABLE SEAMLESS STEEL GAS CYLINDERS. DESIGN, CONSTRUCTION AND TESTING. PART 1. QUENCHED AND TEMPERED STEEL CYLINDERS WITH TENSILE STRENGTH LESS THAN 1 100 MPa
CORRESPONDENCIA: esta norma es una adopción idéntica (IDT) de la norma ISO 9809-1:2010 DESCRIPTORES: cilindro de gas; cilindros de acero sin
costura; cilindros templados
I.C.S.: 23.020.30
Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435
Prohibida su reproducción Primera actualización Editada 2011-12-21
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.
ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental
para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo.
La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general.
La NTC 5419-1 (Primera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2011-12-14. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales.
A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 115 Cilindros y tanques metálicos.
CRYOGAS HIDROPROB HIDROTEST SAS
LINDE COLOMBIA MEDIGASES S.A.
Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas:
AGREMGAS
ANDI CÁMARA FEDEMETAL
ANDI CÁMARA GASES INDUSTRIALES Y MEDICINALES
ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL -ACODAL- CABARRÍA & COMPAÑÍA LTDA. CDT DE GAS
COGAS
CONFEDEGAS
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA
AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
CUERPO DE BOMBEROS DE BOGOTÁ DGM MATPEL COLOMBIA
EMAC LTDA.
EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN FENALCO
GIRSAT COLOMBIA HIDROCIL S.A. INDUSEL S.A.
INSTITUTO NACIONAL DE SALUD INVIMA
MINISTERIO DE COMERCIO, INDUSTRIA Y TURISMO
MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA OXIACED
OXISERVICIOS OXY MASTER
PRAXAIR - OXÍGENOS DE COLOMBIA PRODITANQUES INGENIEROS LTDA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO
SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS
PÚBLICOS DOMICILIARIOS
TANQUES Y TAPAS INDUSTRIALES LTDA. TECNICONTROL S. A.
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD LIBRE
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados
normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados.
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 5419-1 (Primera actualización)
RESUMEN
CONTENIDO Página 1. ALCANCE ... 1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS ... 1 3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES ... 2 4. SÍMBOLOS ... 2 5. INSPECCIÓN Y ENSAYO ... 4 6. MATERIALES ... 4 6.1 REQUISITOS GENERALES ... 46.2 CONTROLES PARA COMPOSICIÓN QUÍMICA ... 5
6.3 ACEROS TÍPICOS ... 6
6.4 TRATAMIENTO TÉRMICO ... 6
6.5 INCUMPLIMIENTO DE LOS REQUISITOS DE ENSAYO ... 7
7. DISEÑO ... 7
7.1 REQUISITOS GENERALES ... 7
7.2 LIMITACIÓN EN LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ... 8
7.3 CÁLCULO DEL ESPESOR DE UNA PARED CILÍNDRICA ... 8
7.4 CÁLCULO DE LOS EXTREMOS CONVEXOS (CABEZAS Y BASES) ... 9
7.5 CÁLCULO DE LOS EXTREMOS DE BASE CÓNCAVA ... 11
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NTC 5419-1 (Primera actualización)
RESUMEN
Página
7.7 ANILLOS DE PIE (FOOT RINGS) ... 12
7.8 ANILLOS DE CUELLO ... 12
7.9 PLANO DE DISEÑO ... 12
8. CONSTRUCCIÓN Y MANO DE OBRA ... 12
8.1 GENERALIDADES ... 12 8.2 ESPESOR DE LA PARED ... 12 8.3 DEFECTOS SUPERFICIALES... 13 8.4 EXAMEN DE ULTRASONIDO ... 13 8.5 DEFORMACIÓN CIRCUNFERENCIAL ... 13 8.6 DIÁMETRO MEDIO ... 13 8.7 RECTITUD ... 13 8.8 VERTICALIDAD Y ESTABILIDAD ... 13 8.9 ROSCAS EN EL CUELLO ... 14
9. PROCEDIMIENTO DE APROBACIÓN TIPO ... 14
9.1 REQUISITOS GENERALES ... 14
9.2 ENSAYOS DE PROTOTIPOS ... 15
9.3 CERTIFICADO DE APROBACIÓN DEL TIPO ... 17
10. ENSAYOS DE LOTES ... 17
10.1 REQUISITOS GENERALES ... 17
10.2 ENSAYO DE TRACCIÓN ... 18
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RESUMEN
Página
10.4 ENSAYO DE IMPACTO ... 21
10.5 ENSAYO HIDRÁULICO DE ESTALLIDO ... 24
11. ENSAYOS EN TODOS LOS CILINDROS ... 26
11.1 GENERALIDADES ... 26 11.2 ENSAYO HIDRÁULICO ... 27 11.3 ENSAYO DE DUREZA ... 27 11.4 ENSAYO DE FUGA ... 27 11.5 VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD ... 28 12. CERTIFICACIÓN ... 28 13. MARCADO ... 28 BIBLIOGRAFÍA ... 45 DOCUMENTO DE REFERENCIA ... 46 ANEXOS ANEXO A (Informativo) DESCRIPCIÓN, EVALUACIÓN DE DEFECTOS DE FABRICACIÓN Y CONDICIONES PARA EL RECHAZO DE CILINDROS DE GAS FABRICADOS EN ACERO SIN COSTURAS, EN EL MOMENTO DE LA INSPECCIÓN FINAL POR PARTE DEL FABRICANTE ... 29
ANEXO B (Normativo) INSPECCIÓN ULTRASÓNICA ... 36
ANEXO C (Informativo) CERTIFICADO DE APROBACIÓN TIPO ... 42
ANEXO D (Informativo) CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN ... 43
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RESUMEN
Página
FIGURAS
Figura 1. Extremos convexos típicos ... 10
Figura 2. Extremos con base cóncava ... 11
Figura 3. Ilustración de la desviación de la parte cilíndrica de la pared en relación con una línea recta, y de la vertical ... 14
Figura 4. Ubicación de las probetas de ensayo ... 19
Figura 5. Probeta de ensayo de tracción ... 20
Figura 6. Ilustración del ensayo de doblado ... 20
Figura 7. Descripción de las probetas para ensayo de impacto transversales y longitudinales ... 22
Figura 8. Descripción del ensayo de impacto transversal ... 22
Figura 9. Instalación típica para ensayo hidráulico de estallido ... 24
Figura 10. Perfiles de estallido aceptables. Longitudinal sin ramificaciones ... 26
Figura 11. Perfiles de estallido aceptables. Longitudinal sin ramificaciones laterales ... 26
TABLAS Tabla 1. Tolerancias de composición química ... 5
Tabla 2. Límites máximos de azufre y fósforo (fracción másica) en % (max./min.) ... 5
Tabla 3. Composiciones de acero reconocidas internacionalmente (fracción másica) ... 6
Tabla 4. Requisitos para el ensayo de doblado y de aplastamiento ... 21
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RESUMEN
1 de 46
CILINDROS DE GAS.
CILINDROS DE GAS FABRICADOS EN ACERO SIN COSTURA, RELLENABLES.
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y ENSAYO.
PARTE 1. CILINDROS DE ACERO TEMPLADOS
Y REVENIDOS CON RESISTENCIA A LA TRACCIÓN INFERIOR A 1 100 MPa
1. ALCANCE
La presente norma especifica requisitos mínimos para el material, diseño, construcción y mano de obra, procesos y ensayos de manufactura de cilindros de gas fabricados en acero sin costuras, templados y revenidos, con capacidades en agua desde 0,5 L hasta 150 L inclusive, para gases comprimidos, licuados y disueltos. La presente norma es aplicable a cilindros con una resistencia máxima a la tracción Rma inferior a 1 100 MPa.
NOTA 1 Si se desea, los cilindros con una capacidad en agua inferior a 0,5 L o con capacidad en agua comprendidas entre 150 L y 500 L, se pueden fabricar y certificar con la presente norma.
NOTA 2 Para cilindros templados y revenidos con una resistencia máxima a la tracción mayor o igual a 1 100 MPa, consúltese la NTC 5419-2. Para cilindros de acero normalizados, véase la NTC 5419-3.
2. REFERENCIAS NORMATIVAS
Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección).
NTC 2034 (Segunda actualización), Ensayos no destructivos. Calificación y certificación de personal (ISO 9712).
NTC 5719, Cilindros para gases. Marcación (ISO 13769).
ISO 148-1, Metallic Materials. Charpy Pendulum Impact Test. Part 1: Test Method. ISO 6506-1, Metallic Materials. Brinell Hardness Test. Part 1: Test Method.
ISO 6508-1, Metallic Materials. Rockwell Hardness Test. Part 1: Test Method (Scales A, B, C,
D, E, F, G, H, K, N, T).
ISO 6892, Metallic Materials. Tensile Testing at Ambient Temperature. ISO 7438, Metallic Materials. Bend Test.
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ISO 9329-1, Seamless Steel Tubes for Pressure Purposes. Technical Delivery Conditions. Part 1:
Unalloyed Steels with Specified Room Temperature Properties.
ISO 11114-1, Transportable Gas Cylinders. Compatibility of Cylinder and Valve Materials with
Gas Contents. Part 1: Metallic Materials.
ISO 11114-4, Transportable Gas Cylinders. Compatibility of Cylinder and Valve Materials with
Gas Contents. Part 4: Test methods for Selecting Metallic Materials Resistant to Hydrogen Embrittlement.
3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES
Para los propósitos de la presente norma, se aplican las siguientes definiciones:
3.1 Lote. Cantidad que puede llegar hasta 200 cilindros, más los necesarios para los ensayos
destructivos, del mismo diámetro nominal, del mismo espesor, con la misma longitud y el mismo diseño, fabricados de forma consecutiva en una misma instalación a partir de la misma colada de acero y sometidos al mismo tratamiento térmico durante el mismo periodo de tiempo.
3.2 Presión de rotura, pb. Presión más elevada que se alcanza en un cilindro durante el ensayo de rotura.
3.3 Factor de tensión de diseño, F. Relación entre la tensión equivalente sobre las paredes a
la presión de prueba, ph, y el valor mínimo garantizado del límite elástico, Reg.
3.4 Templado. Tratamiento térmico de endurecimiento durante el cual un cilindro que se ha
elevado hasta una temperatura uniforme superior a la del punto crítico superior, Ac3, del acero,
se enfría rápidamente en un medio adecuado.
3.5 Revenido. Tratamiento térmico de endurecimiento que sigue al tratamiento de templado
por medio del cual se caliente el cilindro a temperatura uniforme y por debajo del punto crítico inferior del acero, Ac1.
3.6 Presión de prueba hidráulica, ph. Presión requerida que se aplica durante la prueba de presión.
NOTA Se utiliza para el cálculo del espesor de pared del cilindro.
3.7 Presión de servicio. Presión establecida de un gas comprimido a una temperatura de
referencia uniforme de 15 °C en un cilindro de gas lleno.
3.8 límite elástico. Valor correspondiente al límite superior de elasticidad, ReH, o, para los
aceros que no tienen este límite definido, límite convencional de elasticidad al 0,2 % (alargamiento no proporcional), Rp0,2.
Véase la Norma ISO 6892-1.
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