La norma ASTM A387/A387M, en su edición vigente de 2025, especifica los requisitos para placas de acero aleado al cromo-molibdeno destinadas a la fabricación de recipientes a presión soldados para servicio a alta temperatura. Esta especificación, junto con su equivalente ASME SA387 en el código de calderas y recipientes a presión, constituye el estándar de referencia para la industria de calderería pesada, refinerías y plantas petroquímicas en todo el mundo.
Los aceros regulados por esta norma pertenecen a la familia de aceros ferríticos aleados al Cr-Mo, diseñados para mantener sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión en condiciones de servicio que combinan altas presiones y temperaturas de hasta aproximadamente 600 °C, dependiendo del grado y la clase del material seleccionado.
La norma ASTM A387/A387M cubre ocho grados de acero Cr-Mo, cada uno disponible en una o dos clases de resistencia mecánica:
Las Clases 1 y 2 se diferencian fundamentalmente por el nivel de resistencia mecánica, siendo la Clase 2 la de mayor resistencia a la tracción gracias a un revenido a temperatura más baja que la Clase 1. La selección entre ambas clases depende de los requisitos de diseño del recipiente a presión.
La composición química de los grados más representativos de ASTM A387 se resume en la siguiente tabla de análisis de colada:
| Elemento | Grado 11 (1.25Cr-0.5Mo) | Grado 12 (1Cr-0.5Mo) | Grado 22 (2.25Cr-1Mo) |
|---|---|---|---|
| Carbono (C) máx. | ≤ 0.17% | ≤ 0.17% | ≤ 0.15% |
| Manganeso (Mn) | 0.40 – 0.65% | 0.40 – 0.65% | 0.30 – 0.60% |
| Silicio (Si) | 0.50 – 0.80% | 0.15 – 0.40% | ≤ 0.50% |
| Cromo (Cr) | 1.00 – 1.50% | 0.80 – 1.15% | 2.00 – 2.50% |
| Molibdeno (Mo) | 0.45 – 0.65% | 0.45 – 0.60% | 0.90 – 1.10% |
| Fósforo (P) máx. | ≤ 0.025% | ≤ 0.025% | ≤ 0.025% |
| Azufre (S) máx. | ≤ 0.025% | ≤ 0.025% | ≤ 0.025% |
La adición de cromo a estos aceros es responsable de la resistencia a la oxidación y a la corrosión por compuestos de azufre a alta temperatura, mientras que el molibdeno incrementa la resistencia a la fluencia (creep) y eleva la temperatura de transición dúctil-frágil. En los grados con mayor contenido de aleación, como el 22, la combinación 2.25Cr-1Mo proporciona una resistencia excepcional al ataque por hidrógeno en servicio, lo que lo convierte en el material de elección para reactores de hidroprocesamiento en refinerías.
Las propiedades mecánicas de tracción requeridas se verifican mediante ensayos normalizados según ASTM A370. Los valores típicos para los grados más utilizados, en condición de normalizado y revenido, son los siguientes:
| Propiedad | Grado 11 Clase 2 | Grado 12 Clase 1 | Grado 22 Clase 2 |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la Tracción (MPa) | 515 – 690 | 450 – 585 | 515 – 690 |
| Límite Elástico (MPa) | ≥ 310 | ≥ 275 | ≥ 310 |
| Alargamiento en 8" (%) | ≥ 18 | ≥ 19 | ≥ 18 |
| Alargamiento en 2" (%) | ≥ 22 | ≥ 22 | ≥ 22 |
Los valores de resistencia a la tracción en la Clase 2 son superiores a los de la Clase 1 como resultado de un revenido a menor temperatura, lo que produce una microestructura con carburos más finamente dispersos y, por tanto, mayor resistencia mecánica. Sin embargo, esto conlleva una ductilidad ligeramente inferior, por lo que la selección entre Clase 1 y Clase 2 debe considerar las condiciones de servicio y los requisitos de tenacidad del diseño.
La norma ASTM A387/A387M establece límites de espesor para cada grado y clase, garantizando que las propiedades mecánicas especificadas se mantienen en todo el rango de espesor suministrado:
Las tolerancias dimensionales aplicables son las establecidas en la norma ASTM A20/A20M, que regula los requisitos generales para placas de acero para recipientes a presión, incluyendo tolerancias de espesor, anchura, longitud y planitud.
El suministro de las placas ASTM A387 en condición de normalizado y revenido es obligatorio. El proceso de normalizado consiste en calentar la placa a una temperatura superior a la temperatura de transformación Ac3 —típicamente entre 900 °C y 960 °C según el grado— manteniendo el tiempo suficiente para homogeneizar la microestructura, seguido de un enfriamiento al aire en calma. Este paso refina el tamaño de grano y disuelve los carburos gruesos formados durante la laminación en caliente.
El revenido posterior se realiza a una temperatura mínima especificada para cada grado y clase, generalmente entre 620 °C y 730 °C. Durante el revenido, los carburos precipitan de forma controlada, proporcionando la combinación deseada de resistencia y tenacidad. Para el Grado 22, un revenido a temperatura inadecuadamente baja puede resultar en una dureza excesiva y una susceptibilidad inaceptable a la fisuración inducida por hidrógeno, por lo que el control de este parámetro es crítico en la producción.
La norma ASTM A387 exige un programa de ensayos exhaustivo para cada placa o lote de producción:
El ensayo por ultrasonidos es particularmente relevante en placas destinadas a recipientes a presión, ya que permite detectar discontinuidades internas como laminaciones, inclusiones o desprendimientos que podrían comprometer la integridad del equipo en servicio. El Nivel B de ASTM A578 garantiza un alto nivel de calidad con criterios de aceptación estrictos.
Las placas ASTM A387 son componentes estructurales críticos en numerosas aplicaciones industriales de alta exigencia:
El Grado 11 (1.25Cr-0.5Mo) es el más versátil y ampliamente utilizado en calderería industrial general, mientras que el Grado 22 (2.25Cr-1Mo) domina en aplicaciones de refinería donde la resistencia al ataque por hidrógeno es el factor determinante. El Grado 91, por su parte, está ganando terreno en equipos de nueva generación que operan a temperaturas superiores a 550 °C.
Las placas ASTM A387 presentan una soldabilidad controlada gracias a su contenido moderado de carbono y elementos de aleación. La soldadura de estos aceros requiere, no obstante, procedimientos cuidadosamente cualificados que incluyen:
En el contexto internacional, la norma ASTM A387 tiene equivalentes y normas complementarias que los ingenieros de diseño deben conocer:
Cada placa suministrada bajo la norma ASTM A387 debe estar identificada de forma clara e indeleble. El marcado incluye, como mínimo:
La certificación de materiales conforme a EN 10204 tipo 3.1 o 3.2 acompaña a cada suministro, incluyendo los resultados de los ensayos mecánicos, análisis químico y ensayos no destructivos realizados.
La correcta selección del grado y clase de placa ASTM A387 es una decisión de ingeniería que debe considerar múltiples factores:
Para obtener la especificación completa, incluyendo tablas detalladas de composición química, propiedades mecánicas, límites de espesor y requisitos de ensayo, puede consultar la versión oficial directamente en ASTM International:
La norma ASTM A387/A387M establece los requisitos para placas de acero aleado al cromo-molibdeno destinadas a la fabricación de recipientes a presión soldados. Los grados más comunes son el 11 (1,25Cr-0,5Mo), 12 (1Cr-0,5Mo) y 22 (2,25Cr-1Mo). Su equivalente ASME es SA387, y se utiliza ampliamente en calderas, reactores de refinería, intercambiadores de calor y otros equipos sometidos a presión y temperatura elevadas.
La diferencia fundamental reside en el contenido de cromo y molibdeno. El Grado 11 contiene 1,00-1,50% Cr y 0,45-0,65% Mo, mientras que el Grado 22 contiene 2,00-2,50% Cr y 0,90-1,10% Mo. Este mayor contenido de aleación confiere al Grado 22 una resistencia a la fluencia superior a alta temperatura y una resistencia mucho mayor al ataque por hidrógeno en servicio, siendo la elección preferente para reactores de hidroprocesamiento en refinerías.
Las placas ASTM A387 deben suministrarse en condición de normalizado y revenido. El normalizado se realiza a temperaturas entre 900 °C y 960 °C, seguido de enfriamiento al aire, mientras que el revenido se efectúa a una temperatura mínima especificada para cada grado y clase (generalmente entre 620 °C y 730 °C). Este tratamiento proporciona una microestructura homogénea de ferrita y carburos finamente dispersos, garantizando las propiedades mecánicas requeridas.
La norma ASTM A387 exige ensayos de tracción a temperatura ambiente para determinar resistencia a la tracción, límite elástico y alargamiento. También se requieren ensayos de impacto Charpy con entalla en V. Para el Grado 12 es obligatorio el ensayo por ultrasonidos (UT) según ASTM A578/A578M Nivel B, que verifica la sanidad interna del material. El análisis químico de colada y la inspección dimensional completan el programa de control de calidad.
El espesor máximo varía según el grado y clase. Para el Grado 2, el límite es de 6 pulgadas (152,4 mm). El Grado 12 Clase 1 está limitado a 2 pulgadas (50,8 mm). Para los Grados 11 y 22, los espesores máximos se acuerdan entre comprador y fabricante, con suministros habituales de hasta 150 mm para Grado 11 y hasta 200 mm para Grado 22 en aplicaciones de reactor de gran espesor. Los grados restantes tienen límites establecidos en la propia norma o por acuerdo contractual.
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