ASME SECTION II
A S M E B o ile r an d P re s s u re V e ss el C o d e (B P V C )Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota
ASME
THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL
ENGINEERS. ASME BPVC-IX-2015. Boiler and Pressure
Vessel Code, Section IX: Welding and Brazing
Qualifications. 2015, New York
Normas Técnicas 3 - Antonio Fernando de Carvalho Mota
ASME:
Boiler and Pressure Vessel Code, BPVC Section II:
Materials - Part A: Ferrous Material Specifications.
- Part B; Nonferrous Material Specifications
- Part C: Specifications for Welding Rods,
Electrodes and Filler Metals
Normas Técnicas – Disciplina 3
Objetivo:
Ministrar aulas teóricas sobre
introdução ao uso na norma ASME II
Programa:
• Introdução. Exemplos do uso da
norma.
ASME SECTION II
1. Introdução
A parte A da seção II da norma ASME
apresenta
especificações
com
regras
referentes a materiais ferrosos
Dentre estas especificações, veremos as
especificações
SA-20
e
SA-516
para
exemplificar a utilização desta parte da
norma.
O Código caldeiras e recipientes sob pressão ASME
(BPVC) é uma Sociedade Americana de Engenheiros
Mecânicos (ASME) que regula a concepção e construção
de caldeiras e vasos de pressão.
O documento é escrito e mantido por voluntários escolhidos
pelas suas competências técnicas.
A Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos
funciona como um organismo de acreditação e autoriza
terceiros independentes, tais como verificação, teste e
certificação de agências para inspecionar e garantir a
conformidade com a BPVC.
ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC)
The ASME Boiler & Pressure Vessel Code (BPVC) is an American Society of Mechanical Engineers (ASME) standard that regulates the design and construction of boilers and pressure vessels.[1] The document is written and maintained by volunteers chosen for their technical expertise .[2] The
American Society of Mechanical Engineers works as an Accreditation Body and entitles independent third parties such as verification, testing and certification agencies to inspect and ensure compliance to the BPVC.[3]
Part A: Ferrous Material Specifications. Part A contains material specifications for steel pipe, flanges, plates, bolting materials, and castings and wrought, cast, and malleable iron. These specifications are identified by the prefix SA followed by a number such as SA-53 or SA-106
ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAIS FERROSOS
Parte A: Contém especificações de materiais para tubos de
aço, flanges, placas, materiais de fixação como parafusos e
peças fundidas e forjado, fundido e ferro maleável.
Estas especificações são identificadas pelo prefixo SA
seguido de um número tal como SA-53 ou SA-106
Part B: Nonferrous Material Specifications. Part B contains materials specifications for aluminum, copper, nickel, titanium, zirconium, and their alloys. These specifications are identified by the prefix SB followed by a number such as SB-61 or SB-88.
ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAIS NÃO FERROSOS
Parte B: Contém especificações de materiais de
alumínio, cobre, níquel, titânio, zircónio, e suas ligas.
Estas especificações são identificadas pelo prefixo SB
seguido de um número tal como SB-61 ou SB-88.
Part C: Specifications for Welding Rods, Electrodes, and Filler Metals. Part C contains material specifications for welding rods, electrodes and filler materials, brazing
materials, and so on. These specifications are identified by the prefix SFA followed by a number such as SFA-5.1 or SFA-5.27.
ESPECIFICAÇÕES PARA VARETAS, ELETRODOS
E METAIS DE ADIÇÃO
Parte C: contém especificações de material para as
Varetas, Arames, Eletrodos e Materiais de Enchimento,
Consumíveis de Soldagem e assim por diante.
Estas especificações são identificadas pelo prefixo SFA
seguido de um número tal como SFA-5.1 ou SFA-5,27.
PROPRIEDADES
Parte D: Abrange propriedades de todos os materiais que
são permitidos por secções I, III e VIII do Boiler ASME e
de vasos de pressão.
Subparte 1 contém tabelas de tensões admissíveis de
projeto para materiais ferrosos e não ferrosos para tubos,
conexões, placas, parafusos, e assim por diante.
Além disso, fornece a resistência à tração de materiais
ferrosos e não ferrosos, e enumera os fatores de limitação
de deformação permanente em níquel, ligas de alto níquel
e aços de alta liga.
Subparte 2: Fornece Tabelas e Gráficos com as
Propriedades Físicas, tais como o Coeficiente de
Expansão Térmica, Módulos de Elasticidade, e outros
dados técnicos necessários para a concepção e
construção de componentes submetidos a pressão e dos
seus suportes feitos de materiais ferrosos e não ferrosos.
Part D: Properties. Part D covers material properties of all those materials that are permitted per Sections I, III, and VIII of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code.
Subpart 1 contains allowable stress and design stress intensity tables for ferrous and nonferrous materials for pipe, fittings, plates, bolts, and so forth. In addition, it provides tensile strength and yield strength
values for ferrous and nonferrous materials, and lists factors for limiting permanent strain in nickel, high-nickel alloys, and high-alloy steels.
Subpart 2 of Part D has tables and charts providing physical properties, such as coefficient of thermal expansion, moduli of
elasticity, and other technical data needed for design and construction of pressure-containing components and their supports made from
ASME ou ASTM?
Então, qual é a diferença entre o ASTM A516 Gr. 70 e ASME SA516 Gr. 70?
Na verdade, as propriedades mecânicas e químicas dos aços são idênticos, o produtor é a diferença chave.
ASTM, a Sociedade Americana de Testes e Materiais, produz padrões que definem limites e parâmetros nas propriedades de um produto e os métodos de controlo dessas propriedades.
ASME, a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos, especifica os materiais a serem utilizados na fabricação e construção de itens específicos.
A relevância deste para vasos de pressão é que ASME publica códigos e padrões de design para a fabricação de embarcações e dentro destes padrões, um determinado material será aprovado.
ASME "adquire" especificações ASTM desta forma e seu comitê de vasos de pressão atribui um "S" com a norma ASTM relevante.
ASME or ASTM?
So what is the difference between ASTM A516 Gr. 70 and ASME SA516 Gr. 70? In fact the mechanical and chemical properties of the steels are identical and it is the producer of the standard that is the key difference. ASTM, the American
Society for Testing and Materials, produces standards that define limits and
parameters on a product’s properties and the methods of testing those properties. ASME, the American Society of Mechanical Engineers, specifies materials to be used in the manufacture and construction of particular items. The relevance of this to pressure vessels is that ASME publishes design codes and standards for the manufacture of vessels and within these a particular material standard will be endorsed. ASME “acquires” ASTM specifications in this way and its pressure vessel code committee assigns an “S” to the relevant ASTM standard. So A516 becomes SA516 when ASME acquires it
ASME SA516 Gr. 70 / ASTM A516 Gr. 70 - the specification
Despite its wide use and application, A516 / SA516 is a remarkably straightforward standard in its basic form with just five key chemical elements specified along with three mechanical properties. It does not even need to be heat treated in any way.
Especificação ASME SA516 Gr. 70 / ASTM A516 Gr. 70
Apesar de sua ampla utilização e aplicação, A516 / SA516
é um padrão extremamente simples em sua forma básica
com apenas cinco elementos químicos fundamentais
especificadas juntamente com três propriedades
mecânicas.
Element Thickness Composition (%) Note
Carbon (max) 12.5 mm and under 0.27 A, B, C over 12.5 to 50 mm 0.28 A, B, C over 50 to 100 mm 0.30 A, B, C over 100 mm 0.31 A, B, C Manganese 0.85 - 1.20 A, C 0.79 - 1.30 B, C Phosphorus (max) 0.025 A, B Sulphur (max) 0.025 A, B Silicon 0.15 - 0.40 A 0.13 - 0.45 B
Chemical Requirements
Mechanical Property Value
Tensile Strength, MPa (ksi) 485 - 620 (70 - 90) Yield Strength, min MPa (ksi) 260 (38)
Elongation min, % 200 mm (8 in) 17 Elongation min, % 50 mm (2 in) 21
Tensile Requirements
ASTM = American Society for Testing and Materials Fase
elástica Fase plástica Fase de ruptura Deformação, (%)
T en sã o , ( M P a) LE LR RUP. P at am ar d e es co am en to E nc ru am en to E st ric çã o (in st ab ili da de ) A min. 20% em 200mm 400-550 Min. 250
CURVA TENSÃO X DEFORMAÇÃO
Additional Properties - ASME SA20 / ASTM A20
In many cases the stringent requirements of engineers and designers require much greater controls than this and these are in part provided by a specification called ASTM A20 or ASME SA20 (Specification for General Requirements for Steel Plates for Pressure Vessels). This specification outlines the testing and retesting methods and procedures, permissible variations in dimensions and mass, quality and repair of defects, marking, loading, and ordering information. It also contains a list of supplementary requirements which can be added to the basic A516 / SA516 specification when additional control, testing, or
examination is required to meet end use requirements.
Propriedades adicionais - ASME SA20 / ASTM A20
Em muitos casos, os rigorosos requisitos de engenheiros e
projetistas necessitam de controles muito maior, fornecida por uma especificação chamada ASTM A20 ou ASME SA20 (Especificação para Requisitos Gerais de placas de aço para Vasos de Pressão). Esta especificação descreve os métodos de teste e reteste e procedimentos, variações admissíveis em dimensões e massa, qualidade e reparação de defeitos, marcação, carregamento e informações sobre pedidos.
Ele também contém uma lista de requisitos adicionais que podem ser adicionados à especificação básica A516 / SA516 quando o
controle, teste ou exame adicional é necessário para atender aos requisitos de utilização final.
ASME SECTION II 1. Introdução
Como se sabe, a especificação individual do material é requerida no desenho e especificações dos equipamentos (Ex.: SA-516)
Em geral, as especificações são complementadas por outras especificações que contém requisitos que são comuns a um grupo de materiais.
Por exemplo:
- A especificação SA-516, ítem 3, determina que os requisitos devem ser baseados na Especificação SA-20.
- A especificação do material deve ser consultada em primeiro lugar. Nela, encontra-se a chamada para qualquer outra especificação aplicável.
ASME SECTION II
SA-516
ESPECIFICAÇÃO PARA CHAPAS DE AÇO DE VASO
DE PRESSÃO
Esta especificação contém requisitos para
chapas de aço carbono de vaso de pressão, para
moderadas e baixas temperaturas de operação.
Estes requisitos, com validade apenas aos
materiais sob esta especificação, se refere a:
- Fabricação
- Composição Química
ASME SECTION II
SA-516: Especificação para chapas de aço de Vaso de Pressão
Os materiais estão classificados em diferentes graus, em função da composição química e propriedades mecânicas Exemplos:
SA-106 Grau A - Tubo de condução sem costura SA-106 Grau A
SA-285 Grau A - Chapas Grau B
Grau C
SA-516 Grau 55 - Chapas Grau 60
ASME SECTION II
SA-516
ESPECIFICAÇÃO PARA CHAPAS DE AÇO DE
VASO DE PRESSÃO
Estão relacionados também os requisitos
suplementares que, se solicitados, podem ser
aplicados a este tipo de material.
ASME SECTION II
SA-20
ESTA ESPECIFICAÇÃO APRESENTA REGRAS APLICÁVEIS A UM GRUPO DE ESPECIFICAÇÕES DE CHAPAS PARA VASO DE PRESSÃO
Estas regras são divididas em:
- Requisitos normais: Requisitos aplicáveis a todo o grupo
de especificações. As exceções são determinadas nas especificações individuais dos materiais.
- Requisitos suplementares: Requisitos adicionais de
testes ou inspeções, aplicáveis quando assim requerido no documento de compra.
ASME SECTION II
SA-20
ESTA ESPECIFICAÇÃO APRESENTA REGRAS APLICÁVEIS A UM GRUPO DE ESPECIFICAÇÕES DE CHAPAS PARA VASO DE PRESSÃO
Os requisitos da especificação se refere a:
- Fabricação;
- Métodos e procedimentos para testes e retestes; - Tolerâncias dimensionais;
- Critério para exame visual;
- Procedimento de reparo de defeitos; - Marcações;
ASME SECTION II
ESTUDO DE CASO:
O ESTUDO DE CASO A SEGUIR OBJETIVA EXEMPLIFICAR A SISTEMÁTICA DE UTILIZAÇÃO DAS ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAIS:
Caso – Verificar se os resultados da inspeção no material abaixo, são aceitáveis.
- Dados de compra:
Material: SA-516 Gr. 60, bordas aparadas ASME Sec II, Part A, 2010
Espessura: 38 mm
Dimensões da chapa: 2.400 x 12.000 mm
Requisitos Suplementares: S5 – Ensaio de Impacto Charpy S17 – Tolerância, no sistema métrico
ASME SECTION II
RESULTADO DA INSPEÇÃO:
a) Dimensões da chapa: 2420 x 11.990 mm b) Espessura: 39 mm
c) Marcações pintadas: Nome do fabricante Nr da corrida
Especificação do material d) Resultados dos ensaios
1. Limite de resistência à tração: 70.000 psi 2. Limite de escoamento: 35.000 psi
3. Alongamento em 2”: 23%
4. Temperatura de impacto: - 400C
5. Resultado do ensaio de impacto: CP1 – 20J CP2 – 30J CP3 – 12J 6. Análise química: C = 0,22% P = 0,03% S = 0,035% Mn = 0,87% Si = 0,2%
ASME SECTION II
CONCLUSÕES:
a) Ver SA-516, ítem 31
SA-20, ítem 14.2
, Apêndice X1
, Tabela X1.3
Resposta:
Tolerâncias: largura: + 25 mm, - 6 mm
comprimento: = 48 mm, - 6 mm
- A largura está aceitável
ASME SECTION II
b) Ver SA-516, ítem 31
SA-20, ítem 14.2
, Requisitos Suplementares S17
, Tabela X1.1
Resposta:
Tolerâncias: + 1,7 mm, - 0,3 mm
ASME SECTION II
c) Ver SA-516, ítem 31
SA-20, ítem 13.1
Resposta:
As marcações não são aceitável
ASME SECTION II d) d1
Ver SA-516, ítem 8 , Tabela 2
Resposta:
O limite de resistência à tração está aceitável.
d2
Ver SA-516, ítem 8 , Tabela 2
Resposta:
O limite de escoamento está aceitável
d3
Ver SA-516, ítem 8 , Tabela 2
Resposta:
ASME SECTION II
d) d4
Ver SA-516, Requisitos Suplementares SA-20, Requisitos Suplementares S5 , Ítem 12.1.5.
, Tabela X1.16
Resposta:
A temperatura do ensaio está em desacordo com o especificado (- 460C)
d5
Ver SA-516, Requisitos Suplementares SA-20, Requisitos Suplementares S5 , Ítem 12.1.6.
, Tabela X1.16
Resposta:
A média dos 3 CPs está correta
ASME SECTION II
d) d6
Ver SA-516, Ítem 6.1
, Tabela 1
Resposta:
A composição química do material é
aceitável.
BIBLIOGRAFIA
• ASME Section II – MATERIAL SPECIFICATIONS
http://www.slideshare.net/javilapiedra/codigo-asme-presentacion
TRABALHO EM 29.08.2015:
APRESENTAR TRÊS ESTUDOS DE CASOS DE
APLICAÇÃO DA NORMA ASME II. DE PREFERÊNCIA CASOS REAIS.
SENDO UM CASO DE REPROVAÇÃO.
APRESENTAR INTERAÇÃO COM OUTRAS SEÇÕES DO CÓDIGO ASME.
PRAZO DE ENTREGA: 15 DIAS
A S M E B o ile r an d P re s s u re V e ss el C o d e (B P V C )
36
METAIS DE BASE
• ESPECIFICAÇÕES ASTM ACERCA DE METAIS DE BASE
Simplificadamente as especificações ASTM que mais
interessam à atividade de soldagem podem ser reunidas
em três grupos (I, II, III) a saber:
Grupo I
Materia
l
• Fabricação e Uso • Composição Química • Características Mecânicas • Limites de ResistênciaEx: ASTM A 335
Grupo II
Grupo III
Define
• Ensaios Previstos• Avaliação dos Resultados • Ensaios Mecânicas
• Limites de Resistência
• Avaliação das Descontinuidades • Identificação do Produto
Ex: ASTM A 530
Ex: ASTM A 370
Define
• Como executar os Ensaios
• Dimensões do Corpo de Prova
• Características de Máquinas de
Tração; Dobramento; Charpy; Alongamento, Dureza
38
01- Ferros e Produtos de Aços 02- Produtos de metais não ferrosos
-
Mercado internacional de mais de 113 países • Autorização de fabricação de Itens Selados• Publicação no Registro de Fabricantes Autorizados do ASME • Competência na utilização do Código ASME
• Ampla responsabilidade como Fabricante certificado pelo ASME • Sistema de Garantia da Qualidade certificado pelo ASME
SEM MATERIAIS
trinca
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TECNOLOGIA DA SOLDAGEM
DOS
AÇOS INOXIDÁVEIS
TECNOLOGIA DA SOLDAGEM
DOS
AÇOS INOXIDÁVEIS
46
MACROGRÁFIAS DE TRILHOS SOLDADOS
Macrográfia de dois trilhos
Caldeados de topo eletricamente Macrografia de uma solda realizada pelo
processo aluminotérmico
No processo aluminotérmico maior zona fundida, maior zona afetada termicamente e maior possibilidade de ocorrer defeitos como falta de fusão e trincas
Componentes de Máquinas onde se utiliza o processo
de soldagem:
a) Volante, b) alavanca e c) bloco de mancal
Peças soldadas em substituição a peças fundidas
SOLDAGEM POR CALDEAMENTO
Caldeamento é o processo de soldagem de duas peças metálicas, em geral
de aço, por meio de aquecimento e choque mecânico.
As peças são aquecidas, e as partes que serão soldadas devem chegar a temperatura próxima de seu ponto de fusão.
Então são dispostas uma sobre a outra e golpeadas repetidas vezes, com martelo ou marreta, como num processo de forjamento, até que se unam. O caldeamento é o processo de soldagem mais antigo conhecido, havendo registros de sua utilização no Primeiro Império Egípcio
Innovation Shaping the Industry
