Análisis de las chapas de acero para recipientes a presión

Tanques de almacenamiento sobre el suelo para almacenar productos químicos y combustibles, incluidos petróleo, gas y productos petroquímicos.Los tanques de depósito bajo presión salpican el panorama de países de todo el mundo. Estos contenedores presurizados desempeñan funciones importantes en los sectores químico y energético, ya que almacenan de manera segura líquidos potencialmente volátiles, como combustible, gas y productos químicos.

Los depósitos bajo presión se definen como contenedores cerrados que mantienen gases o líquidos a una presión sustancialmente diferente de la presión ambiente. Dado que la confiabilidad y la seguridad son tan críticas para los depósitos bajo presión, su producción se regula y se prueba su calidad.

Los depósitos bajo presión se utilizan para una variedad de aplicaciones, con mayor frecuencia en los sectores de energía y transporte. Las aplicaciones comunes incluyen:

• Tanques de almacenamiento sobre el suelo para almacenar productos químicos y combustibles, incluidos petróleo, gas y productos petroquímicos.
• Tanques de almacenamiento subterráneos para almacenar productos químicos y combustibles, con el contenido parcialmente almacenado bajo tierra
• Vagones cisterna presurizados para transportar productos químicos, combustibles y líquidos desde ubicaciones de producción hasta ubicaciones de almacenamiento y uso.

¿Qué es la placa de acero PVQ?

La placa de acero de calidad de depósito bajo presión (pressure vessel quality, PVQ) se utiliza para producir depósitos bajo presión debido a su resistencia a la tensión, resistencia a la propagación de grietas, ductilidad y características de fatiga.

Antes de examinar las propiedades de los grados de PVQ, aquí hay algunos términos utilizados para describir las propiedades del acero, definidas como:

• Resistencia: la carga que puede soportar el acero. La resistencia del acero se determina por el límite de fluencia y la resistencia a la tensión. Un límite de fluencia es el punto en el que un material se somete a tensión hasta el punto en el que se deforma, pero no se rompe. La resistencia a la tensión es la cantidad de tensión necesaria para que el material se rompa.
• Resistencia a propagación de grietas: el nivel de impacto que el acero puede absorber antes de abollarse, generalmente medido por una prueba de impacto Charpy.
• Ductilidad: la capacidad de un material para estirarse antes de que se vuelva débil o quebradizo. La ductilidad se mide por el alargamiento, el cual es el porcentaje de longitud que un material estirado aumenta antes de quebrarse.

Cada una de estas propiedades afecta las aplicaciones y el uso de la placa de PVQ, y su influencia en el uso de los grados primarios de PVQ se explorará a continuación.

Propiedades de los grados primarios de PVQ

Si bien existen múltiples grados de acero PVQ, el ASTM A516 y ASTM A537 se utilizan más comúnmente para aplicaciones de depósito bajo presión debido a su equilibrio de resistencia y ductilidad.

ASTM A516

El ASTM A516 es un acero de carbono bajo a medio que cuenta con una alta resistencia en relación con el peso, la alta ductilidad y maquinabilidad. Está disponible en cuatro grados de distintas resistencias: 55, 60, 65 y 70.

En comparación con otros grados, el A516 es un grado de acero de PVQ altamente mecanizable, lo que lo hace ideal para producir depósitos soldados donde los materiales se manipulan para formar la forma curva de un tanque de almacenamiento o caldera.

Para aumentar la resistencia mientras se mantienen bajos los niveles de carbono, se agregan otros elementos para endurecer y fortalecer, como manganeso, fósforo, azufre y silicio. Cada grado tiene niveles variables de cada elemento, que se detallan en el siguiente cuadro.

El A516 puede suministrarse en dos condiciones:

• Laminado: la placa se suministra sin tratamiento térmico. La placa laminada no es típicamente tan fuerte como la placa tratada con calor porque el tratamiento térmico altera la estructura de grano de la placa de acero, aumentando la resistencia, dureza y ductilidad.
• Normalizado: la placa recibe un tratamiento térmico en el que la placa se calienta a una temperatura extremadamente alta y se mantiene a esa temperatura durante un tiempo suficiente (generalmente hasta un mínimo de una hora por cada 1” de grosor). Después de mantener esta temperatura alta, la placa se enfría a temperatura ambiente. La normalización de una placa aumenta su dureza.

Los grados A516 tienen una fluencia y resistencia a la tensión relativamente altas, lo que permite que el acero soporte altos niveles de tensión, energía y peso sin romper o cambiar de forma. La fluencia y la resistencia a la tensión son importantes en el acero PVQ para garantizar que el depósito no se rompa o deforme, lo que pone en riesgo la fuga de materiales dentro del depósito. A continuación, se presenta un gráfico que detalla el límite de fluencia, la resistencia a la tensión y el alargamiento de cada grado de A516.

Acero PVQ con tratamiento térmico ASTM A537

El ASTM A537 es acero al carbono con tratamiento térmico que se utiliza típicamente para producir calderas y depósitos bajo presión para petróleo, gas y productos petroquímicos. El A537 tiene una maquinabilidad y ductilidad similares al ASTM A516, pero su resistencia y dureza aumentan significativamente por el tratamiento térmico.

Al igual que el A516, el A537 puede normalizarse, pero también puede templarse y revenirse, otro tipo de tratamiento térmico. El revenido y templado es un proceso de dos partes en el que el acero se lleva a una temperatura extremadamente alta y se enfría rápidamente con agua (revenido), luego se recalienta a una temperatura por debajo de la crítica y se enfría a temperatura ambiente.

Además de la resistencia dada por su composición química, el tratamiento térmico proporciona a los grados de acero A537 una mayor fluencia y resistencia a la tensión que los grados A516. En consecuencia, el acero A537 puede soportar una tensión, un peso o una energía extremadamente altos antes de deformarse o romperse.

La alta fluencia y la resistencia a la tensión son particularmente importantes para el uso en el sector energético: un tanque roto que tiene fugas de aceites o gases podría tener impactos ambientales significativos y negativos. A continuación, se presenta un gráfico que detalla el límite de fluencia, la resistencia a la tensión y el alargamiento del A537.

Grados de PVQ menos frecuentes

Si bien el A516 y A537 son grados comunes de PVQ y se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, otros grados de PVQ se pueden utilizar para aplicaciones de depósito bajo presión más específicas.

Abastecimiento de la placa de acero PVQ

Al considerar un proveedor de acero para su placa de PVQ, es importante buscar un proveedor que sea confiable, que tenga conocimientos y que tenga un gran inventario de placas de PVQ. Esto garantizará que obtenga la placa correcta para el depósito bajo presión que está produciendo.

Como proveedor líder de placas de acero en Norteamérica, Leeco® Steel tiene experiencia en el suministro de placas de depósito bajo presión a una variedad de clientes. Nuestros almacenes completamente abastecidos tienen un amplio inventario de placas de PVQ, lo que facilita la obtención de placas para el proyecto y la obtención de la placa que necesita, cuando la necesita.

Comuníquese con Leeco Steel para analizar sus necesidades de placa de depósito bajo presión o crear una cotización en línea.