Tuberías ASTM A36

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ASTM A36 es una norma de acero estructural al carbono formulada por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM). La versión válida actual es ASTM A36/A36M-19 (algunos materiales mencionan que podría haber actualizaciones en 2024, pero las autoridades no las han confirmado ampliamente). Sus requisitos para tuberías cubren múltiples dimensiones, como composición química, propiedades mecánicas, tolerancias dimensionales y calidad del proceso, de la siguiente manera:

1.Requisitos de composición química
La composición química de las tuberías ASTM A36 se centra en bajas emisiones de carbono y bajas impurezas, lo que garantiza una buena soldabilidad y plasticidad. Las restricciones sobre los elementos principales son las siguientes (basadas en análisis de fusión):

•  Carbono (C):Menor o igual a 0,25% (espesor Menor o igual a 20 mm); se puede relajar al 0,31 % a medida que aumenta el espesor (espesor > 20 mm). El carbono es la principal fuente de resistencia, pero cantidades excesivas reducirán la soldabilidad.

•  Manganeso (Mn):0.80 - 1.20%. El manganeso puede mejorar la resistencia y la dureza, al mismo tiempo que mejora la soldabilidad (previniendo grietas por soldadura).

•  Fósforo (P): Menor o igual al 0,04%; Azufre (S): Menor o igual a 0,05%. Ambas son impurezas dañinas. Están estrictamente controlados para reducir la fragilidad en caliente (debido al azufre) y en frío (debido al fósforo), asegurando la calidad de la soldadura.

• Silicio (Si): Menor o igual al 0,40%. Como desoxidante, mejora la pureza y las propiedades mecánicas del acero.

• Cobre (Cu):Menor o igual a 0,20% (este contenido se requiere sólo cuando se especifica para resistencia a la intemperie). El cobre puede mejorar ligeramente la resistencia a la corrosión, pero no es un requisito obligatorio.

2. Requisitos de rendimiento mecánico

Las propiedades mecánicas son los criterios de aceptación principales para las tuberías ASTM A36, directamente relacionadas con la seguridad-de carga y la confiabilidad de los componentes estructurales. Los requisitos varían según el espesor (tomando como ejemplo un espesor inferior o igual a 20 mm): 

• Fuerza de producción: Mayor o igual a 250 MPa (36 ksi, fuente del grado "36"). Para espesores superiores a 20 mm, por cada aumento de 25 mm de espesor, el límite elástico se podrá reducir en 10 MPa (mínimo Mayor o igual a 205 MPa).

• Resistencia a la tracción:400 - 550 MPa (58 - 80 ksi). Tiene una cierta reserva de fuerza, cumpliendo con los requisitos de las estructuras convencionales.

• Alargamiento:Mayor o igual al 20% (con una longitud de calibre de 200 mm); cuando el espesor es superior a 50 mm, el alargamiento se puede relajar a mayor o igual al 18%. El alargamiento indica plasticidad y garantiza que la tubería pueda sufrir deformación plástica bajo fuerza sin romperse repentinamente.

• Prueba de flexión:El diámetro del centro de flexión es 1,5 veces el espesor de la muestra. La muestra se dobla 180 grados sin grietas (el diámetro del centro de flexión se puede aumentar cuando el espesor es superior a 20 mm). Esta prueba verifica la conformabilidad y resistencia al agrietamiento de la tubería.

3. Dimensiones y requisitos de fabricación

• Tolerancia de dimensión:Debe cumplir con la norma ASTM A6/A6M (para las dimensiones de placas de acero/secciones de acero). Por ejemplo, la tolerancia de espesor de las placas de acero es ±0,05 mm, la tolerancia de longitud/ancho es ±5 mm; para secciones de acero (como acero en ángulo, viga I-), la tolerancia de longitud de la pata es ±3 mm y la tolerancia del espesor del ala es ±10%.

• Calidad del proceso:La superficie de las tuberías debe estar libre de grietas, óxido, picaduras, etc.; las marcas deben indicar claramente "ASTM A36, número de horno, número de lote, especificación" y ser coherentes con el informe de calidad. Las costuras de soldadura de las tuberías soldadas deben ser uniformes y libres de poros, y cumplir con los requisitos de pruebas no-destructivas (como pruebas ultrasónicas y radiográficas).

La razón por la cual las tuberías ASTM A36 se han convertido en un acero estructural reconocido mundialmente se debe a sus características de "resistencia moderada, excelente desempeño integral y bajo costo", como se muestra a continuación:

1. La resistencia es moderada y puede satisfacer las necesidades de la mayoría de las estructuras.

El límite elástico de 250 MPa es suficiente para cumplir con los requisitos de carga-de estructuras convencionales como edificios, puentes y maquinaria. No es necesario utilizar acero de aleación de mayor-resistencia (como A572 Grado 50), lo que reduce los costos.

2. Excelente soldabilidad, adecuado para soldar estructuras.

El bajo contenido de carbono (menor o igual al 0,25 %) hace innecesario precalentar o utilizar materiales de soldadura especiales durante la soldadura (a menos que sea extremadamente espeso o en un ambiente de baja-temperatura). Se pueden adoptar varios métodos de soldadura, como soldadura por arco y soldadura con protección de gas. Es uno de los aceros más utilizados en la soldadura de estructuras.

3. Buena conformabilidad, fácil de procesar.
La excelente plasticidad (tasa de alargamiento mayor o igual al 20%) facilita el procesamiento mecánico como corte, doblado, punzonado y remachado, y es adecuado para fabricar componentes estructurales de diversas formas (como marcos de equipos, bases).

4. Bajo costo y alta relación calidad-precio

La composición es simple (principalmente compuesto de carbono y manganeso), el proceso de producción es maduro y el precio es mucho más bajo que el del acero inoxidable o el acero de aleación de alta-resistencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones a gran-escala.

5. Limitaciones

• No apto para entornos de baja-temperatura o carga de impacto:La resistencia al impacto del A36 es relativamente baja. Es propenso a fracturarse frágilmente bajo bajas temperaturas (-20 grados o menos) o cargas dinámicas (como terremotos, impactos), y se debe seleccionar un acero más dúctil (como A516 Gr.70).
• La resistencia a la corrosión es media:No se añaden elementos de aleación (como cromo, níquel). La resistencia a la corrosión debe mejorarse mediante procesos como la galvanización o la pintura (para uso en entornos exteriores).

La versatilidad de las tuberías ASTM A36 les permite ser ampliamente utilizadas en campos como la construcción, puentes, fabricación mecánica y fabricación de vehículos. A continuación se muestran algunos ejemplos específicos de aplicaciones:

1. Estructura del edificio

• Edificios y fábricas:Se utilizan para componentes estructurales como marcos, vigas y columnas de acero, plataformas, escaleras y soportes de techo, y son los materiales centrales de los edificios con estructura de acero (como la estructura de acero de los edificios de oficinas de gran-raza).
• Instalaciones públicas:Como las estructuras de cubiertas de terminales de aeropuertos y estadios deportivos, aprovechando su alta rigidez y soldabilidad.

2. Proyecto de construcción de puente

• Componentes estructurales secundarios: como barandillas de puentes, vigas de soporte y piezas de conexión de pilares de puentes, en lugar de las estructuras de carga principales-(las estructuras de carga principales-deben estar hechas de material A572 Grado 50 de mayor-resistencia).

3. Fabricación mecánica
• Bastidor y base del equipo: Por ejemplo, la base de una máquina de moldeo por inyección o de un compresor, aprovechando su excelente resistencia a las vibraciones y soldabilidad.
• Dispositivos de protección: como protectores de máquinas y barreras de seguridad, aprovechando su formabilidad y rentabilidad-.

4. Fabricación de vehículos
• Chasis de camión y pluma de grúa: Se utiliza para fabricar el bastidor del chasis de los camiones y la estructura de la pluma de las grúas, aprovechando su alta relación resistencia-a-peso.

5. Componentes generales
• Pernos, tuercas, juntas: en forma de barra, el A36 se utiliza para fabricar diversos sujetadores, aprovechando su excelente maquinabilidad y rentabilidad.

Las tuberías ASTM A36 son un acero estructural al carbono aplicable a nivel mundial. Los requisitos principales son "composición química estable, cumplimiento de los estándares de rendimiento mecánico y cumplimiento de los requisitos de precisión dimensional".

Las características clave son "resistencia moderada, buena soldabilidad y bajo costo". Las aplicaciones comunes incluyen construcción, puentes, fabricación mecánica y otros campos. Es el material preferido para componentes estructurales convencionales.

Sin embargo, cabe señalar que no es adecuado para entornos de baja-temperatura, cargas de impacto o alta-corrosión. En tales escenarios, es necesario seleccionar aceros de mayor-rendimiento (como el acero inoxidable A572 y 304).