ACEROS AUTOPROTECTORES ASTM A588
ACEROS AUTOPROTECTORESASTM A588Presentado por: Giovanni Esteban
Garzon TorresNORMA ASTM(American Society for Testing Materials)En
los ltimos aos, la produccin del acero a nivel mundial ha tenido
cambios significativos. Actualmente existen en el mercado nacional
e internacional una gran variedad de tipos de acero que se usan
profusamente en la industria de la construccin, naval, mecnica,
petrolera y en diversas estructuras especiales, y que evolucionaron
debido a las necesidades derivadas de los avances tecnolgicos
acelerados en los diversos campos de la ingeniera.El trmino acero
estructural se refiere a los elementos de acero que componen la
estructura, indispensable para soportar las cargas de diseo. El
acero estructural consiste de los siguientes elementos: anclas,
contraventeos y puntales, armaduras, bases, columnas, conectores de
cortante, estructuras de soporte de tuberas, transportadores,
largueros y polines, marquesinas, monorrieles, piezas de apoyo,
tirantes, pndolas y colgantes, tornillos de alta resistencia de
taller y de campo, vigas y trabes.Los aceros estructurales
laminados en caliente, se producen en forma de placas, barras y
perfiles de diversas formas.Las normas aprobadas por la ASTM para
placas y perfiles laminados en caliente son A36, A529, A572, A242,
A588, A709, A514, A852, A913 y A992. La norma A709 es especial, en
ella se definen aceros convenientes para la construccin de puentes.
(ASTM A588) Acero estructural de alta resistencia y baja aleacin de
hasta 100 mm de grueso,con lmite de fluencia mnimo de 345 MPa 3 515
kg/cm2
Esta norma estipula los requisitos que deben cumplir los
perfiles estructurales laminados utilizados en construccin soldada
y atornillada, principalmente en puentes y edificios. La
resistencia a la corrosin atmosfrica de este acero es de
aproximadamente cuatro veces mayor que la del acero estructural
bsico ASTM A36 (NOM-B-254).Este tipo de acero fue aprobado en 1968,
est disponible en varios grados con composiciones qumicas
diferentes. El esfuerzo de fluencia mnimo especificado y
resistencia a la tensin para todos los grupos ASTM de perfiles
estructurales y espesores de placa de 100 mm (4 pulg.) y menores,
es de de 50 y 70 ksi (3 515 kg/cm2 y 4 920 kg/cm2)
respectivamenteEsta especificacin est destinada principalmente para
uso en puentes y edificios en los que la disminucin en peso o mayor
durabilidad son importantes. La resistencia a la corrosin
atmosfrica de este acero en la mayora de los ambientes es
sustancialmente mejor que la de los aceros al
carbonoestructuralescon o sin adicin de cobre.Cuando es debidamente
expuesto a la atmsfera, este acero es adecuado para muchas
aplicaciones sin ningn tipo de recubrimiento (pintura).
Composicin qumica acero A588
Grado AGrado BGrado CGrado KCarbono,
max0.190.200.150.17Manganeso,
max0.80-1.250.75-1.350.80-1.350.50-1.20Fsforo,
max0.040.040.040.04Azufre,
max0.050.050.050.05Silicio0.30-0.650.15-0.500.15-0.400.25-0.50Nquel,
max0.400.500.25-0.500.40Cromo0.40-0650.40-0.700.30-0.500.40-0.70Molibdeno,
max.........0.10Cobre0.25-0.400.20-0.400.20-0.500.30-0.50Vanadio0.02-0.100.01-0.100.01-0.10...Columbio.........0.005-0.05*
Nota: Para cada reduccin de 0,01% por debajo del mximo especificado
de carbono, un aumento del 0,06% de manganeso por encima de la
cantidad mxima prevista ser permitido, hasta el mximo de
1,35%.Aspectos generales del acero estructuralEl acero es el metal
ms importante utilizado para fines estructurales porque combina una
alta resistencia, tanto en tensin como en compresin, con gran
rigidez (mdulo de elasticidad elevado), y facilidad de fabricacin,
con un precio relativamente bajo. El acero es un material dctil por
naturaleza, que tiene, adems un comportamiento estable bajo
inversiones de carga y tiene una relacin resistencia/peso
favorable.
Propiedades relevantesLas propiedades mecnicas del acero estn
influenciadas de manera importante por el proceso de laminacin,
velocidad de enfriamiento, tratamiento trmico, temperatura de
servicio, deformacin en fro, tipo de solicitaciones, etc, por lo
que es muy conveniente analizar cada uno de estos factores para
establecer los criterios de seleccin de la calidad y tipo de
material ms recomendable para una aplicacin especfica. Las
propiedades mecnicas de los aceros son las caractersticas ms
importantes para su aplicacin en estructuras, debido a que el diseo
y la fabricacin de este tipo de estructuras se basan en su
conocimiento. Aunque lo que interesa principalmente al diseador o
al proyectista son las caractersticas mecnicas de los aceros
estructurales, la composicin qumica es un ndice de calidad de los
mismos, y puede, a parir de sta, determinar con bastante
aproximacin las propiedades mecnicas.Propiedades mecnicas acero
A588
Para espesores inferiores a 4 in. inclPara espesores entre4 in.
y 5 in. inclPara espesores sobre8 in. inclResistencia a la
traccin:70,000 psi[485 MPa]67,000 psi[460 MPa]63,000 psi[435
MPa]Min. Punto de fluencia:50,000psi[345 MPa]46,000psi[315
MPa]42,000psi[290 MPa]Elongacin en 8 ":18% min......Elongacin en 2
":21% min21% min21% minResistencia
El acero estructural es un material homogneo e istropo de
calidad uniforme que permite soportar grandes esfuerzos, por lo que
en la mayora de los casos se obtienen miembros con espesores
relativamente pequeos en comparacin con sus otras dimensiones.
Estas propiedades le dan mayores niveles de seguridad a una
estructura sobre todo cuando est sujeta a esfuerzos causados por
cargas accidentales, principalmente sismo o viento, ya que estas
fuerzas pueden ocasionar inversiones de esfuerzos.En el diseo de
una estructura se buscar el equilibrio entre fuerzas externas e
internas de tal manera que se obtenga una estructura resistente a
las solicitaciones actuantes.
Ductilidad
El acero es un material dctil por naturaleza, que tiene adems un
comportamiento estable bajo inversiones de carga y tiene una
relacin resistencia- peso conveniente.la ductilidad intrnseca del
acero no se conserva necesariamente en la estructura terminada, por
lo que debe procederse con mucho cuidado durante el diseo y la
construccin para evitar la prdida de esta propiedad.Es esta
propiedad, caracterstica intrnseca del acero estructural, que no
exhibe en forma completamente clara ningn otro material de
construccin, y que hace posible la aplicacin del anlisis plstico al
diseo de estructuras.
Soldabilidad
La soldabilidad se define como el conjunto de propiedades que
tiene un acero estructural para permitir efectuar uniones o
conexiones soldadas que presenten caractersticas suficientes de
continuidad metalrgica, tomando en cuenta que esta propiedad debe
definirse respecto a un proceso de soldadura determinado. Las
caractersticas del acero, y particularmente su composicin qumica
influyen de manera importante en la soldabilidad.
TenacidadEs la medida de energa por unidad de volumen necesaria
para deformar un cuerpo hasta el momento de la fractura. Esta
propiedad tiene importancia especial en el diseo sismo
resistente.Se utiliza la prueba de impacto charpy en V para
determinar la capacidad que tiene un acero para absorber energa
hasta llegar a la fractura. Los factores que influyen en la
tenacidad del acero son: composicin qumica, estructura
metalogrfica, inclusiones no metlicas y segregaciones. Con relacin
a la composicin qumica del acero, la presencia de elementos
fragilizantes como el carbono, fsforo, nitrgeno, actan en
detrimento de la tenacidad. La presencia de estructuras frgiles y
la presencia de grano grueso influyen de manera perjudicial en la
tenacidad del acero.Que es un aceroautoprotector?Los aceros
patinables, "low alloy steels" o "weathering steels" como se les
denomina en la literatura sajona, describen una clase de aceros
estructurales de baja aleacin y alto lmite elstico, que
experimentan en atmsferas de baja agresividad (rural, urbana e
industrial ligera) menor corrosin que el acero al carbono y adems
poseen superiores propiedades mecnicas, por lo que constituyen un
material idneo para sustituir al acero al carbono en estructuras de
larga duracin.De forma genrica, se pueden definir como aceros
suaves, con un contenido en carbono inferior al 0,2 % en peso, a
los que se han adicionado principalmente Cu, Cr, P y Ni como
elementos aleantes en una cantidad global no superior al 3-5 % en
peso. Inicialmente, aumentan el coste de la estructura en un 20 %
con respecto al acero al carbono debido a su especial composicin,
sin embargo, poseen mayor resistencia a la corrosin y no necesitan
ser pintados ni requieren operaciones de repintado de
mantenimiento, siendo normalmente ms rentables en ambientes de
moderada agresividad que el acero al carbono pintado, despus de 15
aos en servicio.El comportamiento de los aceros patinables depende
extraordinariamente de las caractersticas ambientales de la
atmsfera donde son expuestos. En las ltimas dcadas los aceros auto
protectores se han constituido en materiales estructurales
importantes para la construccin de obras civiles, gracias a la baja
velocidad de corrosin que presentan cuando se exponen a atmsferas
urbanas e industriales. Las excelentes propiedades anticorrosivas
de los aceros auto protectores son atribuidas a la naturaleza y
estructura de las herrumbres que se forman sobre la superficie del
material cuando se tienen ciertas condiciones favorablesQue es la
Herrumbre en los aceros autoprotectores?Cuando este tipo de aceros
son expuestos a la atmsfera, desarrollan en su superficie capas de
xido adherente y estable que les confieren proteccin ante la
agresividad del ambiente. Investigaciones realizadas en la dcada
del 60 permitieron determinar que los elementos de aleacin que ms
influyen en la resistencia a la corrosin atmosfrica de este tipo de
aceros son: Cu, Ni, Cr y P, siendo el Cu el principal responsable
por las bajas velocidades de corrosin encontradas.La corrosin
atmosfrica de los aceros autoprotectores sucede en su estado
inicial de manera similar a la corrosin del acero al carbono. Sin
embargo, disminuye considerablemente a medida que aumenta el tiempo
de exposicin. Las propiedades protectoras de la herrumbre formada
sobre los aceros autoprotectores, denominada como ptina, no depende
nicamente de la composicin qumica del metal. Las condiciones de los
ciclos de humectacin y secado, el pH y composicin del agua lluvia,
as como los contaminantes atmosfricos, influyen en la calidad de la
herrumbre formada. Por ejemplo, algunos estudios de corrosin
atmosfrica de aceros autoprotectores realizados en atmsferas marina
e industrial de alta agresividad han revelado velocidad de corrosin
similar a la del acero al carbono, pues en estas atmsferas el acero
autoprotector es incapaz de desarrollar una ptina de herrumbre
protectora.GRACIAS POR SU ATENCION !
