Materiales de Fabricación I
Aceros Estructurales
Aceros Estructurales
Preámbulo
La
compra de aceros es un tema que parece complicado, por lo que presento este
artículo con el temor de que por lo denso, este blog pierda atracción o se
desvirtúe como lugar de intercambio de experiencias, problemas y expectativas de Procurement (Procura o Logística).
Mi
primer trabajo fue en mantenimiento minero y continué pasando por metal
mecánica, procura y construcción, por lo que los temas de mis artículos tal vez
estén sesgados hacia materiales, servicios y estándares de estos sectores, pero
pretendo que estos artículos sean leídos por todo tipo de empresa
o de usuarios (metal mecánica, mantenimiento, construcción, pesquería, energía,
petróleo, agro-industria, servicios, etc.).
Aceros en General
A nivel industrial el producto más comercializado es el acero
(si no se le adquiere directamente, lo haremos a través de contratistas o
empresas que lo procesan para entregarlo como máquinas, equipos, estructuras o
bienes).
Desde que don Enrique Bessemer patentó
su horno en el siglo XIX, el uso del acero ha crecido de manera regular y
constante, por lo que las siguientes mejoras y optimizaciones permitieron una
gran variedad de calidades y clasificaciones, para otra gran variedad
de usos y aplicaciones.
Si a la abundante cantidad de aceros al carbono que se
pueden obtener (por su aplicación, están clasificados en estructurales, para maquinarias,
para herramientas, para remaches y tornillos, para rieles, para cuchillas
(tijeras, cizallas, cinceles, etc.), para matrices y punzones, para resortes y
cuchillas de máquinas herramienta, para brocas, tarrajas, limas, etc.), y si consideramos
también la gran variedad de elementos aleantes que se pueden usar
para obtener características especiales (aceros inoxidables, de grano fino,
para recipientes a presión, para trabajos a altas temperatura, para usos
criogénicos, resistentes a la abrasión, resistentes al impacto, para uso
automotriz, para uso naval, etc.), y los diferentes tipos de procesos de
manufactura que se pueden aplicar (laminado en caliente, laminado en frio,
fundido, forjado, templado, revenido, etc.), y para terminar, debemos saber que se presentan
en distintos formatos y formas (planchas, ángulos, canales,
vigas, barras, etc.). Esto nos explica de manera muy somera por qué el mundo de los
aceros parece complicado.
Lo bueno de este ambiente tan técnico y especializado es que, ante tan vasta cantidad de información, usos y aplicaciones, hay muchos gremios,
asociaciones y organismos nacionales e internacionales que han organizado y
clasificado la data relevante y han establecido normas y estándares que orientan
la selección y permiten adquirir los materiales de manera confiable y segura (como
ASTM, AISI, API,
AISC, UNS, BSI, CSA,
JIS, DIN, ASME, SAE,
AMS, AFNOR, UNE, UNI, SS, etc.).
Con este artículo (centrado sólo en aceros estructurales)
se quiere resaltar que la Procura de aceros debe conocer y usar las
especificaciones técnicas vigentes porque nos ayudan a indicar expresamente las
características o condiciones que deben ser establecidas en la Orden de
Compra o Contrato. Sólo a manera de ejemplo, les presento algunas de las principales
especificaciones ASTM para aceros estructurales (en otros artículos les
presentaré la información requerida para otros tipos de acero):
Planchas y Perfiles de Aceros ASTM
Requerimientos Generales
ASTM A6 Aceros Estructurales |
Requerimientos Generales
ASTM A20 Aceros para Recipientes a Presión |
Requerimientos Generales
ASTM A480 Aceros Inoxidables y Resistentes a Altas Tempreaturas |
||
A36 Al Carbono
A131 Para Embarcaciones
A242 HSLA
A283 Planchas de Bajo e Intermedio Esfuerzo de Tracción
A514 Alto Esfuerzo de Fluencia, Q&T
A572 HSLA al Nb-V
A573 Planchas de Tenacidad
Mejorada
A633 Planchas HSLA Normalizadas
A709 HSLA Q&T para Puentes
A786 para Pisos
A808 HSLA al C-Mn-Nb-V de Tenacidad Mejorada
A871 HSLA Resistente a la Corrosión Atmosférica
A992 Perfiles para Edificios
|
A202 Aleado al Cr
Mn Si
A203 Aleado al Ni
A204 Aleado al Mo
A285 al C, Bajo e
Intermedio Esfuerzo Tracción
A302 Aleado al Mn
Mo y al Mn Mo Ni
A387 Aleado al Cr
Mo
A455 Alta
resistencia, al Mn
A515 al C, para
Intermedia y Alta temperatura
A516 al C, para
Moderada y Baja Temperatura
A517 Aleado, Alta
Resistencia Q&T
A542 Aleado al Cr
Mo, Q&T
A543 Aleado al Ni
Cr Mo, Q&T
A612 al C, Alta
Resistencia, para Moderada y Baja Temperatura Servicio
A734 Aleado y
HSLA, Q&T
A737 HSLA
A782 Aleado al Mn
Cr Mo Si Zr, Q&T
|
A167 Inoxidable, Alta Temperatura, al Ni
A176 Inoxidable, Altas Temperatura, al Cr
A240 Alta Temperatura, para Recipientes a Presión
A264 Inoxidables al Cr Ni
A666 Inoxidable Austenítico
|
Donde: HSLA :
High-Strength Low-Alloy – Alta
Resistencia Baja Aleación
Q&T : Quenched and Tempered – Templado y Revenido
C : Carbono, Mn : Manganeso, Mo
: Molibdeno, Nb : Niobio / Columbio, V
: Vanadio
Aceros Estructurales
ASTM A36. Históricamente, éste ha sido el acero estructural
más popular de todos, porque tiene la particularidad de que el fabricante ajusta
la composición química en los distintos espesores establecidos, para fijar
el valor del Esfuerzo
de Fluencia mínimo en 36 ksi. Por esta razón la especificación no
establece tipos, grados o clases de aceros A36, ni acabados o tratamientos
especiales. Adicionalmente, su popularidad es la gran maquinabilidad que
posee (taladrado, rolado, torneado, etc.) y la buena soldabilidad
(con soldadura manual, semiautomática y automática).
En cuanto a lo que se refiere a Procura, en varias partes del
texto de la norma se establece que las pruebas y ensayos adicionales o
especiales (descritas en los “Requerimientos Suplementarios”) sólo serán
efectuados si la Orden de Compra o Contrato lo establece expresamente. Algunos
de estos párrafos a tener en cuenta son:
1.2
|
Requerimientos Suplementarios … tales requerimientos aplican sólo
cuando son especificados en la Orden de Compra.
|
1.4
|
… se recomienda que el Comprador considere especificar los
Requerimientos Suplementarios.
|
3.1
|
… el material será conforme a uno de los estándares listados
en la Tabla 1 si otra cosa no es especificado por el Comprador.
|
ASTM A992. El uso de este acero estructural se inició
aproximadamente en 1998, y la norma corresponde a vigas de “ala ancha”
(llamadas vigas W) y no incluye otro tipo de perfiles. Su consumo ha crecido en
los últimos años por el desarrollo de edificios y puentes con requerimientos
técnicos más exigentes y complicados, gracias a que son producidos con un Esfuerzo
de Fluencia mínimo de 50 a 65 ksi (mucho mayor a las vigas de
acero A36), pero conservando la soldabilidad y la ductilidad.
En la norma
se establece que de requerirse pruebas y ensayos adicionales o especiales
(descritas en los “Requerimientos Suplementarios”), sólo serán efectuados si la
Orden de Compra o Contrato lo establece expresamente.
Aceros HSLA. Este es un grupo de aceros de Alta
Resistencia y Baja Aleación (High Strength Low Alloy o HSLA) que fueron
desarrollados para cubrir aplicaciones especiales, principalmente en
estructuras móviles (como carros ferroviarios, tolvas de vehículos, torres de
electrificación, recipientes portátiles, construcciones navales, silos de
almacenamiento, carros mineros, etc.) donde el peso de la estructura resta
eficiencia a la aplicación, y/o que trabajaran en ambientes con condiciones
ambientales desfavorables.
Como dato a tener en cuenta, la mayoría de aceros HSLA son productos patentados
(hay más de 200 marcas que no están cubiertas por alguna especificación ASTM o
algún otro organismo internacional).
Entre los aceros estructurales HSLA que si
están especificados por ASTM tenemos:
ASTM
|
Descripción
|
A242
|
Acero
Estructural HSLA
Este acero es resistente a la corrosión atmosférica (hasta 4 veces la del acero A36). Además de la aplicación en edificios, también se usa en containers de carga marítima, puertas metálicas, silos, cangilones, tanques cisternas y puentes. Comercialmente se parece a las planchas CorTen Tipo A y B. |
A572
|
Acero HSLA al Columbio – Vanadio
También se usa en equipos mineros, vigas, puentes, torres de alta tensión, silos, etc.
Acero
clasificado en cinco grados (de acuerdo al esfuerzo de fluencia mínimo
garantizado): 42, 50, 55, 60 y 65).
|
A588
|
Acero
Estructural HSLA de 50 ksi de Resistencia a la Fluencia a 4 pulg. de espesor
Es muy resistente a la corrosión atmosférica, aun sin pintar (Wheathering Steel). Además del uso estructural (puentes y edificios), también se utiliza en coches ferroviarios de pasajeros. De acuerdo a la composición química, se establecen cuatro Grados (A, B, C y K). |
A633
|
Planchas
de Acero Estructural HSLA Normalizadas
Por su alta tenacidad a bajas temperaturas (hasta -45 °C) y resistencia a la corrosión atmosférica, se recomienda para estructuras de plataformas petroleras marinas, postes y pilotes. De acuerdo a la composición química, se establecen cuatro Grados (A, C, D y E). |
A656
|
Planchas
de Acero Estructural HSLA Laminado en Caliente, con Formabilidad Mejorada
Acero de alta resistencia, donde se requiere la disminución del peso y la mayor formabilidad. Se recomienda para chasis de camiones, vagones ferroviarios, equipos de izaje (como man lifts) y celosías de grúas. Se establecen cuatro Grados (50, 60, 70 y 80). |
A678
|
Planchas
de Acero Estructural HSLA Templadas y Revenidas
Muy utilizado para estructuras de tanques esféricos de combustible, puentes y tuberías de presión de hidroeléctricas. De acuerdo a la composición química, se establecen cuatro Grados (A, B, C y D). |
A709
|
Acero
Estructural HSLA en Perfiles, Planchas y Barras, y Templadas y Revenidas para
Puentes
Acero para puentes, clasificado en 7 grados (36, 50, 50S, 50W, HPS 50W, HPS 70W, 100 y 100W). |
A808
|
Acero
Estructural HSLA al Carbono, Manganeso, Columbio, Vanadio, con Tenacidad
Mejorada
Acero de gran resistencia a la corrosión atmosférica, para estructuras en ambientes a bajas temperaturas (alta tenacidad) y para carros ferroviarios. De acuerdo a la composición química, se establecen cuatro Grados (A, B, C y D). |
A871
|
Planchas
de Acero Estructural HSLA con Resistencia a la Corrosión Atmosférica
Acero recomendado para estructuras tubulares (torres de transmisión, postes, etc.). Se clasifica en dos Grados (60 y 65) de acuerdo al Límite de Fluencia mínimo, y cuatro tipos (I, II, III y IV) de acuerdo al tipo de tratamiento térmico. |
Administración de Materiales (Materials
Management)
Esta área de Procura es la responsable de (entre otras
funciones, ver Procura 007)
registrar los pedidos y establecer qué, cuánto y cuándo comprar. Para el
proceso de adquisición, Administración de Materiales tiene la responsabilidad
de verificar con el Usuario (Ingeniería, Operaciones, Mantenimiento, Proyectos,
etc.) la correcta descripción de lo que se va a adquirir, y de ahí la
importancia de que su personal tenga referencias confiables de las
normas y especificaciones internacionales, y de las equivalencias que
pueden existir entre organizaciones distintas para un mismo tipo de acero.
Para la adquisición de planchas y perfiles de acero, Administración
de Materiales debe saber que las descripciones formales (las usadas
para el proceso de compra desde la convocatoria, para la supervisión del QA/QC
del Proveedor y para organizar el Tráfico &
Logística) se encuentran establecidas en las especificaciones ASTM. Ver Procura 032.
Como toda la información ya está clasificada y organizada, todas
las descripciones formales las encontramos (de manera general) en la Sección
4 de la Especificación General ASTM A6 (Ordering Information),
que establece como detallarlas para ser adquiridas (es decir, establece el
orden en el que la descripción debe ser emitida al Proveedor):
Especificación ASTM requerida
|
Como: A36, A131, A242, A992, etc.
|
Nombre del material
|
Plancha, Barra, Canal, Ángulo, etc.
|
Designación del formato
|
Formato, o Tamaño y espesor, o Diámetro
|
Grado, Clase y Tipo
|
Si aplica
|
Condición
|
Si no es As Rolled, ver Sección 6
|
Cantidad
|
En peso o número de piezas
|
Exclusiones
|
Para productos provenientes de bobinas
|
Tratamiento térmico
|
Ver sección 6.
|
Prueba de tamaño de grano
|
Para grano fino austenítico
|
Reporte de propiedades mecánicas
|
Según sección 14
|
Requerimientos de embalaje, marcado y carguío, para despacho
|
|
Requerimientos suplementarios
|
Si hubiera
|
Uso final
|
Si hubiera un uso específico, ver sección 18.1
|
Requerimientos especiales
|
Según sección 1.10
|
Condiciones de reparación por soldadura
|
|
Colores de marcado
|
Según sección 18.1.5
|
Al recibir el pedido del Usuario, Administración de Materiales
debe asegurarse de recibir la requisición (la solicitud de materiales) junto
con las especificaciones internas de la Organización (preparado por el
Usuario). Ver Procura 076.
Compra (Purchasing)
Todas las Organizaciones tienen sus propios procedimientos, usos
y costumbres sobre cómo comprar, y dependiendo del tamaño de la
empresa (MyPE, mediana o gran empresa), el tipo de negocio (servicios,
producción, consultoría, comercialización, etc.) y el sector en que se
desarrolla (energía, petróleo, minería, manufactura, hotelería, educación, farmacéutico,
pesquería, agricultura, turístico, transporte, etc.), es que cada una define de
qué manera realiza sus adquisiciones, y establece sus procedimientos (escritos
y estandarizados, o verbales y habituales), los formatos a utilizar para
las convocatorias, la evaluación y la adjudicación (preestablecidos y validados
por la Organización, o versátiles y dinámicos según la adquisición), y el tipo
de confirmación de adquisición (Orden de Compra, Contrato, Confirmación
de Pedido, Nota de Compra, Convenio de Compra, Acuerdo, etc.). Ver Procura 037 y Procura 047.
Ya sea que la Organización adquiera los aceros directamente (como
en metal mecánica, mantenimiento, petróleo, minería, etc.), o a través de un Contratista
(cómo en energía, industrias alimentarias, empresas textiles, transporte, hotelería y
turismo, o laboratorios farmacéuticos), el Comprador debe organizar la
convocatoria y saber (según lo que establezcan los Procedimientos de Compra):
1.
|
Relación
de Proveedores de la convocatoria.
¿Qué Proveedores o Contratistas serán invitados a cotizar? |
2.
|
Lista
de Materiales.
Si se tiene claro qué pedir: ¿Conviene cotizar por peso o por cantidad de piezas? |
3.
|
Adquisición
Local o Importación.
Aun si hubiese suficiente stock local: ¿Cuándo conviene la compra local y cuando la importación? |
4.
|
Respecto
a los documentos que debe entregar el Proveedor o Contratista
¿Qué ‘entregables’ debe proporcionar? ¿Quién verificará las pruebas y ensayos? ¿Qué pruebas y ensayos no están incluidos en el costo del material? |
5.
|
Para el
control de Tráfico y Logística:
¿Debe ser el mismo embalaje para compra local y para importación? ¿Cuándo uso la especificación ASTM A700 del embalaje y cuando no? |
6.
|
Verificación
Pre-Embarque:
¿Cuándo conviene la verificación pre-embarque en Origen?, ¿A quién la solicito? |
7.
|
Recepción
y Almacenamiento:
¿El área de recepción es suficiente? ¿Tengo los equipos necesarios para la descarga y manipulación? |
8
|
Aceptación
de Materiales:
¿Quién está autorizado para verificar los materiales recibidos? Si hubiesen Non Conformidades: ¿Quién procesa el rechazo formal de los materiales? |
Supervisión de la Calidad del Proveedor (Supplier
Quality Surveillance)
Es casi imposible reconocer a simple
vista un acero al carbono de otro (por ejemplo, al tratar de diferenciar un
acero estructural, de un acero para recipientes a presión), y aún más si el
acero lo adquirimos procesado por un fabricante de estructuras o de equipos industriales.
Por esta razón, usualmente es necesario que cualquier tipo de acero (en bruto o
procesado) sea respaldado por reportes y certificados de las pruebas,
ensayos y análisis efectuados a los productos.
La compra debe establecer que documentos
deben respaldar y sustentar que lo que el Proveedor o Contratista está
entregando, corresponde a lo que la Organización desea adquirir. En el ambiente
de Proyectos, a estos documentos les llaman los ‘entregables’, que el
Proveedor entrega en el Dossier de Calidad. El área de Procura encargada
de verificar que el Proveedor o Contratista cumple con los requerimientos
técnicos del pedido es Supervisión de la Calidad del Proveedor (ver Procura 005).
La supervisión de la Calidad del
Proveedor por parte de la Organización no aplica para todas las adquisiciones,
y para el caso de aceros, esta acción también dependerá de las condiciones y
circunstancias técnicas y comerciales de la adquisición, y del análisis de
riesgos y de reposición de materiales.
Observaciones y Comentarios
1.
|
Las Especificaciones
Técnicas (ET) de la
Organización para la compra directa de aceros debe considerar y tener
en cuenta las equivalencias de los tipos de acero, según los diferentes
organismos de estandarización (como la equivalencia del acero ASTM A36 en
ASME, AISC, JIS, ISO o BSI).
|
2.
|
Las Especificaciones
Técnicas (ET) de la
Organización para la compra de aceros procesados (como en la adquisición de
un sistema de fajas transportadoras, de un nuevo edificio industrial, a la
adquisición de grúas puente o pórticos, un puente peatonal, vehicular o
ferroviario, una nave de pesca o ‘bolichera’, un puente portátil Bailey, un
tanque de almacenamiento, la tolva de un camión, etc.) debe considerar y
tener en cuenta las especificaciones de los aceros requeridos, y entre otros
(el programa de seguridad, ambientales, legales, etc.), agregar las especificaciones
de:
a. Los procesos de fabricación homologados o aprobados
para proceder
(maquinado, soldadura, tratamientos térmicos, etc.),
b. Los tipos de recubrimientos y los métodos de
aplicación,
c.
Los métodos de
ensayo y análisis requeridos.
|
3.
|
La
mayoría de fabricantes manejan todas las designaciones de especificaciones
internacionales (es decir, el mercado peruano maneja las designaciones ASTM,
ASME, AISC, API, entre otras.
|
4.
|
En más de una vez se ha podido verificar que los
materiales suministrados o los procesos de manufactura especificados, no
corresponden con lo establecido en la Orden o el Contrato, gracias a la
intervención de Supervisión de la Calidad del Proveedor, o simplemente
verificando los ‘entregables’ acordados.
En las adquisiciones de aceros (directa o a través de
contratistas), es muy complicado (pero no imposible) identificar si un acero
es el solicitado, y es necesario que el Comprador tenga presente que todos los
Proveedores y Contratistas están tratando de ahorrar costos.
|
Referencias
Las
referencias internacionales son:
U.S. Steel Corp. (USS)
ThyssenKrupp Steel AG
En el Perú, los principales distribuidores e importadores son:
JN Aceros 706 1000
Discovery
ventas@discoverinox.com.pe
Polimetales
ventas@polimetales.com
Multimet
ventas@multimet.net
Maccinox
ventas@maccinox.com
Para terminar este artículo, invito a comentar y compartir
experiencias o anécdotas a los amigos y colegas de Procura,
como Marisa Paz y Michel Acuy
de Ausenco; Carlos Arroyo, Manuel Rojas, Patrick Tweddle, Martín Carhuattocto, César Castillo,
Elisa Caballero y Eduardo Arenas de Fluor, Nazia Gutiérrez
y Luis Segundo de Chinalco, Jorge Sandoval
y Nicolás De la Cruz R. de DRP, Julio
Vilca de Milpo, Ruth Camavilca
y Alfonso Uriarte de Bechtel, Eduardo Velásquez de Wood, Miguel Aguirre
de Nexa, Jorge Oyague G. de Lumina, Rafahel
Ruiz R. de CESEL, Javier Rojas de Pluspetrol, Crisman Chirinos de Enersur GDF, Jorge Martinez y Roberto Deza de Antamina, Alberto Velarde
y Xenia P. Rodríguez de Cerro Verde, Ulises Proaño de SNC
Lavalin, Víctor Huaraz (FAMESA), así como a Alfonso Pasapera, Victor
Alvarado y Enrique Sáenz de ESAN; y por Ingeniería y Construcción, invito a
los colegas de Antamina (José L. Zavala e Ignacio Calderon V.), Gold
Fields (Ricardo Caycho), ECROMSA (Leonardo Tagle), Stracon
(Edgar Cosco), M3 (Jimmy Oropeza), Buenaventura (Oscar Ruesta y
Hugo Soto M.), SPCC (Gustavo Moreano), Antapaccay (Dercy Soto), Termodinámica
(Jaime Segura) y COSAPI (Julio C. Cuadros).
Un
saludo a todos!!!
Ing. Juan A. Valdivia Jáuregui
