ASTM A420/A420M: Accesorios de tubería para baja temperatura

ASTM A420/A420M es una especificación estándar desarrollada por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) para definir los requisitos técnicos para accesorios de tuberías (como codos, tes y reductores) utilizados en entornos de baja temperatura. Su nombre completo es "Especificación estándar para accesorios de tuberías de acero al carbono forjado y acero aleado para servicio a baja temperatura" y garantiza principalmente que los accesorios de tubería posean suficiente tenacidad, resistencia y propiedades de sellado a bajas temperaturas para evitar la fragilización o falla del material debido al frío.

Contenido estándar básico:

Esta norma se aplica principalmente a los accesorios de tubería utilizados en servicios de recipientes a presión y tuberías de presión de baja temperatura. Cuando la temperatura de funcionamiento de las tuberías es baja, el acero ordinario se vuelve quebradizo, mientras que los materiales que cumplen con ASTM A420 mantienen suficiente tenacidad para evitar fracturas frágiles.

Productos aplicables: La norma cubre varios tipos de accesorios de tubería forjados, incluyendo específicamente accesorios que cumplen con los siguientes estándares de tamaño:

ASME B16.9: accesorios de tubería forjados soldados a tope fabricados en fábrica
ASME B16.11: Accesorios de tubería forjada con soldadura por encaje y conexiones roscadas
MSS SP-79, MSS SP-83, MSS SP-95, MSS SP-97: Otros tipos específicos de accesorios para tuberías

Materiales aplicables: La norma cubre tanto el acero al carbono forjado como el acero aleado.

Grados de materiales: la norma ASTM A420 incluye principalmente cuatro grados de materiales de acero de baja temperatura: WPL6, WPL9, WPL3 y WPL8. Su principal diferencia radica en la temperatura aplicable: cuanto mayor es el grado, menor es la temperatura que puede soportar. WPL6 es el material para accesorios de tuberías de baja temperatura de uso general más utilizado, mientras que WPL8 está diseñado específicamente para entornos de temperaturas extremadamente bajas.

Aplicaciones: Los accesorios de tubería que cumplen con ASTM A420 se usan ampliamente en sistemas de tuberías de baja temperatura en industrias como la de petróleo, gas, productos químicos, GNL y GLP. Las clasificaciones WPL6 son adecuadas para temperaturas tan bajas como -45 °C y las clasificaciones WPL8 son adecuadas para temperaturas tan bajas como -195 °C, cumpliendo con los requisitos de seguridad para el funcionamiento en condiciones extremas, desde temperaturas normales hasta temperaturas ultrabajas.

Última versión: La última versión válida es ASTM A420/A420M-24a. Esta norma se actualiza continuamente; por ejemplo, se espera una nueva propuesta de revisión en 2025.

Requisitos básicos de tecnología y rendimiento:

1. Control de la composición química del material: la norma especifica claramente la composición química de los materiales (como C, Mn, Si, P, S, etc.), así como la resistencia a la tracción, el límite elástico, el alargamiento, etc. Por ejemplo, el grado WPL6 debe cumplir requisitos específicos de contenido de carbono, manganeso y níquel.
2. Pruebas de propiedades mecánicas: Las pruebas de tracción, las pruebas de impacto (especialmente impacto a baja temperatura) y las pruebas de dureza son obligatorias. La prueba de impacto Charpy con muesca en V es la prueba más crítica para distinguir los accesorios de tubería comunes de los accesorios de tubería de baja temperatura.

3. Especificaciones del proceso de fabricación: El proceso de fabricación de accesorios para tuberías incluye operaciones simples o combinadas como martillado, prensado, perforación, extrusión, recalcado, mecanizado, doblado, soldadura o procesamiento. Todas las operaciones de soldadura deben completarse antes del tratamiento térmico de austenización, y los soldadores, operadores de soldadura y procedimientos de soldadura deben estar calificados de acuerdo con las regulaciones ASME. El producto final requiere un tratamiento térmico como normalizado, normalizado y revenido, recocido o templado y revenido.

4. Pruebas no destructivas: Se requieren pruebas ultrasónicas (UT), pruebas de partículas magnéticas (MT) y pruebas de penetrantes (PT) para garantizar la calidad.
5. Verificación de calidad y etiquetado: cada lote de productos debe cumplir con los estándares de aceptación y etiquetar claramente información como material, especificaciones y número de norma.

Conceptos erróneos comunes: 

La norma ASTM A420 que estamos analizando se refiere a accesorios de tubería de acero al carbono/aleado para bajas temperaturas (grado de material como WPL6). Sin embargo, el "acero inoxidable 420" que se menciona con frecuencia en internet (como AISI 420) es un acero inoxidable martensítico que se utiliza principalmente para piezas resistentes al desgaste, como cuchillas y válvulas, y no pertenece en absoluto a la norma ASTM A420. Sus composiciones y usos son completamente diferentes; asegúrese de distinguirlos.

Tabla de parámetros de rendimiento y rango de materiales:

La norma ASTM A420 incluye cuatro grados de materiales: WPL6, WPL9, WPL3 y WPL8. Esta norma proporciona requisitos detallados para la composición química, las propiedades mecánicas, las propiedades de impacto y la temperatura de prueba de impacto de estos cuatro materiales.

1. Composición química

CHEMICAL	LIMITS	C	Mn	P	S	Si	Ni	Cr	Mo	Cu	Cb	V
ASTM A420 WPL6	MIN		0.50			0.15
	MAX	0.30	1.35	0.035	0.040	0.40	0.40	0.30	0.12	0.40	0.02	0.08
ASTM A420 WPL9	MIN		0.40				1.60			0.75
	MAX	0.20	1.06	0.030	0.030	/	2.24	/	/	1.25	/	/
ASTM A420 WPL3	MIN		0.31			0.13	3.20
	MAX	0.20	0.64	0.050	0.050	0.37	3.80	/	/	/	/	/
ASTM A420 WPL8	MIN					0.13	8.40
	MAX	0.13	0.90	0.030	0.030	0.37	9.60	/	/	/	/	/

2. Propiedades mecánicas

MATERIAL	ASTM A420 WPL6	ASTM A420 WPL9	ASTM A420 WPL3	ASTM A420 WPL8
T.S (MPA)	415-655	435-610	450-620	690-865
Y.S (MPA)	240	315	240	515

Elongation equirements	WPL6		WPL9		WPL3		WPL8
	Longi-tudinal	Trans-verse	Longi-tudinal	Trans-verse	Longi-tudinal	Trans-verse	Longi-tudinal	Trans-verse
Standard round specimen, or small proportionaspecimen, min %e in 4	22	12	20	/	22	14	16	/
Rectangular specimen for wall thickness e in. 0.94mm and over, and for all small sizes tested in fusection: min % o in 2 in. or 50 mm	30	16.5	28	18	30	20	22	/

3. Propiedades de impacto

4. Temperatura de impacto

lmpact Test Temperature
Grade	TemperatureF°[C°]
ASTM A420 WPL6	-50[-45]
ASTM A420 WPL9	-100[-75]
ASTM A420 WPL3	-150[-100]
ASTM A420 WPL8	-320[-195]

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