Norma ASTM A1016

¿Qué es la ASTM A1016?

La ASTM A1016 es la especificación de requisitos generales que aporta el marco técnico común a todas las especificaciones de tubo de aleación ferrítica, aleación austenítica y acero inoxidable. Consolida los requisitos que, de otro modo, se repetirían en cada especificación de producto: tolerancias dimensionales, métodos de ensayo, procedimientos de ensayo no destructivo, reglas de marcado y requisitos de certificación.

Cuando la A1016 entra en conflicto con la especificación de producto, prevalece esta última. Cuando cualquiera de las dos entra en conflicto con el pedido de compra, prevalece el pedido de compra. Esta jerarquía de tres niveles —pedido de compra > especificación de producto > A1016— deja el requisito final en manos del comprador.

Ensayos mecánicos que fija la ASTM A1016

La A1016 fija el procedimiento estándar de siete ensayos mecánicos. Cada especificación de producto remite a esos procedimientos y determina qué ensayos proceden, cuántas probetas por lote y cuáles son los criterios de aceptación.

Ensayo de aplastamiento (apartado 18)

Se toma un tramo de tubo (mínimo 2-1/2 in. / 60 mm en tubo sin costura; mínimo 4 in. / 100 mm en tubo soldado) y se aplasta entre placas paralelas en dos etapas. La etapa 1 ensaya la ductilidad: no debe aparecer ninguna fisura antes de que la separación entre placas alcance el valor H calculado. La etapa 2 ensaya la integridad: el aplastamiento continúa hasta que la probeta se rompe o hasta que las paredes opuestas entran en contacto. En el tubo soldado, el cordón se sitúa a 90° respecto de la fuerza aplicada.

Ensayo de aplastamiento inverso (apartado 19)

Se toma un tramo de 4 in. (100 mm) de tubo soldado, se corta a 90° a cada lado del cordón y se aplana con el cordón situado en el punto de máxima flexión. No se admiten en el cordón fisuras, falta de penetración ni solapes de desbarbado. El ensayo se aplica a tubo soldado de diámetro exterior desde 1/2 in. (12.7 mm).

Ensayo de plegado inverso (apartado 20)

Se toma una probeta de 4 in. (100 mm), se corta a 90° a cada lado del cordón, se abre y se pliega alrededor de un mandril de espesor máximo igual a 4 veces el espesor de pared. El cordón queda orientado hacia el mandril en el punto de máxima flexión. No se admiten fisuras ni solapes con adelgazamiento del cordón. El ensayo no procede cuando el espesor de pared es ≥10 % del diámetro exterior, cuando el espesor de pared es ≥0.134 in. (3.4 mm) o cuando el diámetro exterior es <0.375 in. (9.5 mm).

Ensayo de abocardado (apartado 21)

Se toma un tramo de 4 in. (100 mm) de tubo y se expande con una herramienta de 60° de ángulo cónico hasta alcanzar el incremento porcentual de diámetro interior que fija la tabla 4. En los aceros al carbono-molibdeno y austeníticos, la expansión mínima va del 21 % (relación DI/DE de 0.9) al 68 % (relación DI/DE de 0.3). No se admiten fisuras ni defectos inaceptables.

Ensayo de rebordeado (apartado 22)

El tramo de tubo debe formar un reborde perpendicular al cuerpo sin agrietarse. En los grados austeníticos, y para todas las medidas, la anchura del reborde no debe ser inferior al 15 % del diámetro exterior especificado. En los aceros al carbono y aleados el requisito es escalonado: 15 % hasta 2-1/2 in. de diámetro exterior, 12.5 % de 2-1/2 a 3-3/4 in. y 10 % de 3-3/4 a 8 in.

Ensayo de dureza (apartado 23)

El método de ensayo de dureza depende del espesor de pared: Brinell, Rockwell o Vickers para espesor ≥0.200 in. (5.1 mm); Rockwell o Vickers para espesor de 0.065 a 0.200 in. (1.65-5.1 mm); y solo Vickers para espesor <0.065 in. (1.65 mm), cuando la especificación de producto lo permite. En el tubo soldado o soldado por latón, la dureza se mide alejada de la unión.

Ensayos no destructivos (END)

El apartado 24 de la A1016 define cuatro métodos de ensayo no destructivo para la inspección de tubos: ultrasonidos (E213), corrientes inducidas en material ferromagnético (E309), corrientes inducidas en material no magnético (E426) y fuga de flujo magnético (E570). Los ensayos no destructivos se realizan después de todas las operaciones de deformación, tratamiento térmico, soldadura y enderezado.

El patrón de referencia se fabrica con el mismo grado, medida, acabado y estado de tratamiento térmico que el tubo producido. Para el ensayo de corrientes inducidas, el patrón lleva un taladro de 0.031 in. (0.8 mm) o una entalla de profundidad igual al 12.5 % del espesor de pared o a 0.004 in. (0.1 mm), el valor que resulte mayor. La relación señal-ruido debe ser de 2.5:1 o superior.

El tubo que produce una señal igual o superior a la del patrón de referencia se declara «sospechoso» y se separa. Puede entonces rechazarse, aceptarse tras una evaluación visual —en el caso de defectos superficiales como rayaduras, abolladuras o marcas de enderezadora— o rechazarse si la señal procede de fisuras o de defectos no identificables. Los defectos de profundidad superior a 0.004 in. (0.1 mm) o al 12.5 % del espesor de pared mínimo, el valor que resulte mayor, dan lugar al rechazo.

Prueba hidrostática (apartado 25)

Cuando el comprador lo especifica, en sustitución de los ensayos no destructivos, cada tubo se somete a prueba hidrostática a la presión mínima calculada con la fórmula siguiente:

P = 32,000 × t / D (unidades imperiales) o P = 220.6 × t / D (unidades SI)

donde P = presión de ensayo (psi o MPa), t = espesor de pared especificado (in. o mm) y D = diámetro exterior especificado (in. o mm). La presión calculada se redondea al múltiplo de 50 psi (0.5 MPa) más próximo por debajo de 1000 psi (7 MPa), y al múltiplo de 100 psi (1 MPa) más próximo a partir de 1000 psi. Con independencia del resultado del cálculo, la presión mínima de ensayo exigible no necesita superar los 1000 psi (7 MPa). La presión de ensayo se mantiene al menos 5 segundos.

Soldadura de reparación (apartado 13)

La reparación por soldadura de defectos del metal base solo se admite con la aprobación del comprador. El tubo reparado se marca con «WR», la composición del metal de aportación debe ser adecuada para el metal base, los defectos se esmerilan antes de soldar y cada tramo reparado se somete de nuevo a tratamiento térmico y a una nueva inspección por ensayos no destructivos. El procedimiento de soldadura y los soldadores u operadores deben cualificarse conforme al volumen IX de ASME.

Certificación, marcado e inspección

La A1016 exige que el productor emita un certificado de conformidad en el que declare que el material se ha fabricado, ensayado e inspeccionado conforme a la especificación. No requiere firma, pero el documento debe estar fechado e identificar con claridad a la entidad certificadora.

El informe de ensayo recoge el número de colada, el análisis de colada, el análisis de producto (si se ha especificado), las propiedades de tracción, los resultados de los ensayos de aplastamiento, abocardado y rebordeado, los valores de dureza, la presión de la prueba hidrostática o el método de ensayo no destructivo y los resultados del ensayo de impacto cuando proceda.

Cada tubo se marca con plantilla con el nombre o la marca del fabricante, el número de especificación y el grado. En tubos de diámetro inferior a 1-1/4 in. (31.8 mm) o de longitud inferior a 3 ft (1 m), el marcado puede ir en una etiqueta adherida al atado o a la caja. En el tubo de acero austenítico, la pintura o tinta de marcado no debe contener sales de cinc, plomo ni cobre: estos metales provocan ataque corrosivo cuando el tubo se calienta.

Propiedades físicas de los grados de tubo habituales

Aunque la A1016 no fija propiedades físicas —son específicas de cada grado—, los valores siguientes corresponden a los grados austeníticos que más se piden bajo las especificaciones acogidas a la A1016: el tubo de acero inoxidable 304 y el tubo de acero inoxidable 316.