Guia de Graus de Materiais para Flanges
Este guia reúne os graus de forjamento mais comuns usados para flanges de aço carbono, aço inoxidável, duplex e aço-liga. Ele foi escrito para engenheiros de manutenção, equipes de projeto e compradores que precisam de uma forma rápida de comparar propriedades mecânicas mínimas, faixas de composição química e condições típicas de serviço antes de selecionar um material de flange.
Visão Geral das Famílias de Materiais para Flanges
A maioria das especificações de projeto começa definindo uma família de materiais. A partir daí, você escolhe o grau exato ASTM / ASME com base nos requisitos de pressão-temperatura, risco de corrosão, ambiente operacional e metas de tenacidade. Os cartões abaixo resumem como as principais famílias de forjamento são normalmente usadas na produção de flanges.
Aço Carbono
ASTM A105 é o grau de forjamento padrão para flanges de aço carbono de uso geral, usados em tubulações de pressão em temperatura ambiente, serviços utilitários e muitas aplicações industriais convencionais.
Aço carbono para baixas temperaturas
ASTM A350 LF2 é selecionado onde a tenacidade em baixas temperaturas é importante. É comumente especificado para condições operacionais mais frias e projetos que exigem flanges forjados testados por impacto.
Aço Inoxidável Austenítico
ASTM A182 F304 / F304L e F316 / F316L são as ligas forjadas padrão para serviço resistente à corrosão em plantas de processo, sistemas de água, manuseio de alimentos e serviço industrial geral.
Aço Inoxidável Duplex e Super Duplex
Os graus duplex combinam alta resistência com melhor resistência a cloretos. O A182 F51 é amplamente utilizado em serviços offshore e relacionados à água do mar, enquanto o F53 / F55 cobrem condições mais agressivas.
Aço-Liga Cr-Mo
Graus de forjamento de cromo-molibdênio, como A182 F11 e F22, são usados para serviço em temperaturas elevadas e pressões mais altas em geração de energia, refino e serviço com hidrocarbonetos quentes.
Ligas de Níquel e Graus Especiais
Para ácidos fortes, serviço com sulfeto, alta temperatura ou especificações exigentes de projeto, ligas de níquel e materiais forjados especiais podem ser fornecidos com requisitos específicos de teste e documentação do projeto.
Principais Graus de Forjamento de Flanges – Referência Mecânica
Os valores na tabela são requisitos mecânicos mínimos típicos à temperatura ambiente, extraídos das especificações de produto ASTM / ASME e de folhas de dados comumente publicadas pelos fabricantes. As especificações do projeto podem exigir testes adicionais, requisitos suplementares ou limites mais restritos.
| Grau | Família de materiais | Número UNS. | Especificação Típica de Forjamento | Resistência Mínima à Tração | Limite Mínimo de Escoamento | Serviço Típico |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A105 | Aço carbono | K03504 | ASTM A105 / ASME SA105 | ≥ 485 MPa (70 ksi) | ≥ 250 MPa (36 ksi) | Flanges forjados de uso geral para tubulações de pressão em temperatura ambiente. |
| ASTM A350 LF2 | Aço carbono para baixas temperaturas | K03011 | ASTM A350 / ASME SA350 | ≈ 485 MPa (70 ksi) mín. | ≈ 250 MPa (36 ksi) mín. | Linhas e vasos para baixas temperaturas com ensaio de impacto até aproximadamente −46 °C. |
| ASTM A182 F304 | Aço inoxidável austenítico | S30400 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≥ 515 MPa (75 ksi) | ≥ 205 MPa (30 ksi) | Flanges padrão em aço inoxidável para serviços de água, alimentos e produtos químicos leves. |
| ASTM A182 F304L | Aço inoxidável austenítico (baixo C) | S30403 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≥ 485 MPa (~70 ksi) | ≥ 170 MPa (~25 ksi) | Soldabilidade aprimorada onde é especificado menor teor de carbono. |
| ASTM A182 F316 | Aço inoxidável austenítico (com Mo) | S31600 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≥ 515 MPa (75 ksi) | ≥ 205 MPa (30 ksi) | Melhor resistência à corrosão por pites em meios contendo cloretos do que o 304. |
| ASTM A182 F316L | Aço inoxidável austenítico (Mo, baixo C) | S31603 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≈ 485 MPa (~70 ksi) mín. | ≈ 170 MPa (~25 ksi) mín. | Soldas críticas, tanques e tubulações com requisitos de corrosão mais rigorosos. |
| ASTM A182 F51 (Duplex 2205) |
Aço inoxidável duplex | S31803 / S32205 | ASTM A182 / ASME SA182 F51 | ≥ 620 MPa (90 ksi) | ≥ 450 MPa (65 ksi) | Flanges de alta resistência para água do mar, offshore e serviços ricos em cloretos. |
| ASTM A182 F53 (Super Duplex 2507) |
Aço inoxidável super duplex | S32750 | ASTM A182 / ASME SA182 F53 | ≈ 800 MPa (≈ 116 ksi) mín. | ≈ 550 MPa (≈ 80 ksi) mín. | PREN muito alto para sistemas de produção offshore e água do mar agressiva. |
| ASTM A182 F11 | Aço-liga Cr-Mo | K11597 | ASTM A182 / ASME SA182 F11 | ≥ 415 MPa (60 ksi) | ≥ 205 MPa (30 ksi) | Serviço de vapor em alta temperatura e hidrocarbonetos quentes. |
| ASTM A182 F22 | Aço-liga Cr-Mo | K21590 | ASTM A182 / ASME SA182 F22 | ≥ 415 MPa (60 ksi) | ≥ 205 MPa (30 ksi) | Maior teor de cromo-molibdênio para seções mais espessas e serviço severo. |
| Ligas específicas para projeto | Ligas de níquel / especiais | Sob consulta | ASTM B564, outros | Por grau | Por grau | Inconel, Hastelloy, superausteníticos e outros especiais podem ser produzidos conforme especificação do projeto com escopo de testes acordado. |
Principais Graus de Material para Flanges e Propriedades
A tabela abaixo compara as faixas típicas de composição química e os requisitos mecânicos mínimos para graus comuns de flanges forjados. É uma referência prática para entender por que um material se comporta de maneira diferente de outro em serviço.
| Grau | Número UNS. | Composição Química Principal (%) | Resistência Mínima à Tração | Resistência Mínima ao Escoamento | Serviço Típico |
|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A105 | K03504 | C: ≤0,35 Mn: 0,60–1,05 Si: 0,10–0,35 | 70 ksi (485 MPa) | 36 ksi (250 MPa) | Aço carbono padrão para tubulação em pressão ambiente. |
| ASTM A350 LF2 Classe 1 |
K03011 | C: ≤0,30 Mn: 0,60–1,35 P/S: ≤0,035 / 0,040 | 70 ksi (485 MPa) | 36 ksi (250 MPa) | Serviço em baixa temperatura (testado ao impacto em torno de −46 °C). |
| ASTM A182 F304 | S30400 | Cr: 18,0–20,0 Ni: 8,0–11,0 C: ≤0,08 | 75 ksi (515 MPa) | 30 ksi (205 MPa) | Aço inoxidável básico para água, ar e aplicações químicas leves. |
| ASTM A182 F304L | S30403 | Cr: 18,0–20,0 Ni: 8,0–13,0 C: ≤0,030 | 70 ksi (485 MPa) | 25 ksi (170 MPa) | Melhor soldabilidade em comparação com o F304; reduz a corrosão afetada pela solda. |
| ASTM A182 F316 | S31600 | Cr: 16,0–18,0 Ni: 10,0–14,0 Mo: 2,0–3,0 | 75 ksi (515 MPa) | 30 ksi (205 MPa) | Maior resistência a cloretos / pitting graças ao Mo. |
| ASTM A182 F316L | S31603 | Cr: 16,0–18,0 Ni: 10,0–14,0 Mo: 2,0–3,0 C: ≤0,030 | 70 ksi (485 MPa) | 25 ksi (170 MPa) | Preferido para sistemas corrosivos onde a soldagem é inevitável. |
| A182 F51 / F60 (Duplex 2205) |
S32205 | Cr: 22,0–23,0 Ni: 4,5–6,5 Mo: 3,0–3,5 N: 0,14–0,20 | 95 ksi (655 MPa) | 65 ksi (450 MPa) | Alta resistência com excelente resistência à corrosão sob tensão por cloretos. |
| A182 F53 (Super Duplex 2507) |
S32750 | Cr: 24,0–26,0 Ni: 6,0–8,0 Mo: 3,0–5,0 | 116 ksi (800 MPa) | 80 ksi (550 MPa) | Sistemas de produção offshore e água do mar muito agressivos. |
| ASTM A182 F11 Classe 2 |
K11597 | Cr: 1,0–1,5 Mo: 0,44–0,65 C: 0,10–0,20 | 70 ksi (485 MPa) | 40 ksi (275 MPa) | Serviço de alta temperatura, como caldeiras e linhas de vapor. |
Notas Práticas sobre Seleção de Material de Flange
- Comece pelo código de projeto e classe da linha. Confirme a classe de pressão, temperatura de projeto, margem de corrosão e quaisquer requisitos suplementares específicos do cliente antes de selecionar um grau.
- Verifique os requisitos de tenacidade antecipadamente. Onde testes de impacto em baixa temperatura são especificados, graus como A350 LF2 normalmente são usados em vez de forjamentos padrão A105.
- Corresponda a resistência à corrosão ao meio real. Para sistemas contendo cloretos, o aço 316L pode ser o ponto de partida, enquanto os graus duplex ou super duplex são selecionados onde a corrosão por pite ou a trinca por corrosão sob tensão se tornam uma preocupação.
- Coordenar flange, tubo e conexões. A seleção do material deve estar alinhada com o sistema de tubulação conectado, especialmente em serviço de Cr-Mo e duplex, onde materiais incompatíveis podem complicar a fabricação e a revisão de QA.
- Use documentação certificada para aprovação final. Antes do embarque, os certificados EN 10204 3.1 ou 3.2, números de calor, composição química, testes mecânicos e registros de END acordados devem ser revisados pela equipe de QA.
Perguntas Frequentes
Estas respostas rápidas ajudam compradores e engenheiros a selecionar o grau de forjamento de flange correto antes de emitir uma consulta ou finalizar uma classe de linha.