Acero S690QL: Propiedades y aplicaciones clave

El acero STE 690 (S690QL) es un acero estructural de alta resistencia clasificado según la norma EN 10025-6. Es principalmente un acero templado y revenido, conocido por sus excelentes propiedades mecánicas y soldabilidad. Los principales elementos de aleación del S690QL incluyen carbono, manganeso, silicio y pequeñas cantidades de cromo, molibdeno y vanadio. Estos elementos contribuyen significativamente a la resistencia, tenacidad y rendimiento general del acero en aplicaciones exigentes.

Descripción general completa

El S690QL se caracteriza por su alto límite elástico, típicamente de alrededor de 690 MPa, lo que permite secciones más delgadas en aplicaciones estructurales sin comprometer la resistencia. Esta propiedad es especialmente ventajosa en industrias como la construcción, donde la reducción de peso puede generar ahorros en materiales y transporte. El acero también presenta una buena tenacidad al impacto, lo que lo hace adecuado para aplicaciones a baja temperatura.

Ventajas del S690QL:
- Alta relación resistencia-peso: Permite el diseño de estructuras más ligeras.
- Buena soldabilidad: Adecuado para diversos procesos de soldadura, lo que simplifica la fabricación.
- Excelente tenacidad: mantiene el rendimiento en entornos de baja temperatura.

Limitaciones del S690QL:
- Coste: Superior al de los aceros estructurales estándar debido a los elementos de aleación y al procesamiento.
- Fragilidad a bajas temperaturas: Si bien tiene buena tenacidad, se debe tener cuidado en temperaturas extremadamente bajas.
- Disponibilidad limitada: No se almacena con tanta frecuencia como los aceros de menor calidad.

Históricamente, S690QL ha ganado terreno en sectores que requieren materiales de alto rendimiento, como maquinaria pesada, estructuras offshore y edificios de gran altura, debido a su capacidad para soportar cargas significativas y minimizar el uso de material.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S690QL	Internacional	Equivalente más cercano a ASTM A572 Grado 65
ASTM	A572 Grado 65	EE.UU	Pequeñas diferencias de composición que hay que tener en cuenta
ES	S690QL	Europa	Norma para acero estructural de alta resistencia
ESTRUENDO	1.8928	Alemania	Designación equivalente en las normas alemanas
JIS	-	Japón	No existen equivalentes directos pero existen grados similares

Las diferencias entre el S690QL y sus equivalentes suelen residir en los elementos de aleación y las propiedades mecánicas específicas, lo que puede afectar el rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, si bien el acero ASTM A572 Grado 65 ofrece una resistencia similar, podría no ofrecer la misma tenacidad a bajas temperaturas.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,12 - 0,20
Mn (manganeso)	1.00 - 1.60
Si (silicio)	0,10 - 0,50
Cr (cromo)	0,20 - 0,50
Mo (molibdeno)	0,10 - 0,30
V (vanadio)	0,02 - 0,10
P (Fósforo)	≤ 0,025
S (Azufre)	≤ 0,015

Los elementos de aleación primarios en S690QL desempeñan un papel crucial:
- Carbono (C): Aumenta la resistencia y la dureza pero puede reducir la ductilidad.
- Manganeso (Mn): Mejora la templabilidad y la tenacidad.
- Cromo (Cr): Mejora la resistencia a la corrosión y la resistencia a temperaturas elevadas.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Templado y revenido	Temperatura ambiente	690 - 770 MPa	100 - 112 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	≥ 690 MPa	≥ 100 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	≥ 20%	≥ 20%	ASTM E8
Reducción de área	Templado y revenido	Temperatura ambiente	≥ 50%	≥ 50%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	200 - 250 HB	200 - 250 HB	ASTM E10
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-40 °C (-40 °F)	≥ 27 J	≥ 20 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con una buena elongación, hace que el S690QL sea adecuado para aplicaciones que requieren alta carga mecánica e integridad estructural. Su resistencia al impacto a bajas temperaturas garantiza su fiabilidad en entornos hostiles.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1420 - 1540 °C	2590 - 2810 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	50 W/m·K	34,5 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·pulgada

Propiedades físicas clave, como la densidad y el punto de fusión, son importantes para aplicaciones donde el peso y el rendimiento térmico son cruciales. La conductividad térmica indica la capacidad del acero para disipar el calor, lo cual es esencial en aplicaciones que implican altas temperaturas.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
Atmosférico	-	-	Bien	Susceptible a la oxidación
cloruros	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Justo	Riesgo de picaduras
Ácidos	10-20	20-60 °C (68-140 °F)	Pobre	No recomendado
Álcalis	5-10	20-60 °C (68-140 °F)	Justo	Resistencia limitada

El S690QL presenta buena resistencia a la corrosión atmosférica, pero es susceptible a la corrosión por picaduras en ambientes con cloruro. En comparación con otros aceros de alta resistencia como el S355, el S690QL ofrece un mejor rendimiento en aplicaciones estructurales, pero puede requerir recubrimientos protectores en ambientes agresivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Adecuado para aplicaciones estructurales.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500 °C	932 °F	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	400 °C	752 °F	Comienza a degradarse a esta temperatura.

El S690QL mantiene sus propiedades mecánicas hasta aproximadamente 400 °C, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con temperaturas elevadas. Sin embargo, se debe tener cuidado de evitar la exposición prolongada a temperaturas superiores a su límite de incrustación, ya que esto puede provocar oxidación y pérdida de la integridad del material.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argón + CO2	Bueno para secciones delgadas
TIG	ER70S-2	Argón	Excelente para trabajos de precisión.
SMAW	E7018	-	Requiere precalentamiento

El S690QL es altamente soldable, pero se recomienda precalentarlo para evitar el agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar la tenacidad de las soldaduras, especialmente en aplicaciones críticas.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	S690QL	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	Requiere herramientas de alta velocidad
Velocidad de corte típica	20 metros por minuto	40 metros por minuto	Ajuste según las herramientas

El S690QL presenta una maquinabilidad moderada, lo que requiere una cuidadosa selección de herramientas de corte y velocidades para lograr resultados óptimos. Se recomienda el uso de herramientas de carburo para un mecanizado eficaz.

Formabilidad

El S690QL presenta una conformabilidad limitada debido a su alta resistencia. El conformado en frío es posible, pero puede requerir una fuerza considerable, mientras que el conformado en caliente puede realizarse a temperaturas elevadas para mejorar la ductilidad. Se debe considerar el radio de curvatura mínimo durante la fabricación para evitar el agrietamiento.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Temple	850-900 °C / 1562-1652 °F	30-60 minutos	Agua/Aceite	Endurecimiento
Templado	500-600 °C / 932-1112 °F	1-2 horas	Aire	Mejora de la dureza

Los procesos de tratamiento térmico, como el temple y el revenido, mejoran significativamente las propiedades mecánicas del S690QL. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido reduce la fragilidad, lo que resulta en un material equilibrado, ideal para aplicaciones estructurales.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Construcción	edificios de gran altura	Alta resistencia, buena soldabilidad.	Reduce el peso del material
Maquinaria pesada	excavadoras	Dureza, resistencia al impacto	Soporta cargas pesadas
Estructuras offshore	plataformas petrolíferas	Resistencia a la corrosión, resistencia	Resiste entornos hostiles
Transporte	Puentes	Alto límite elástico, bajo peso.	Mejora la eficiencia estructural

Otras aplicaciones incluyen:
- Equipos de minería
- Recipientes a presión
- Construcción naval

Se elige S690QL para estas aplicaciones debido a su capacidad de soportar condiciones extremas manteniendo la integridad estructural, lo que lo hace ideal para componentes críticos que soportan cargas.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	S690QL	S355	S700MC	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Muy alta resistencia	S690QL ofrece un equilibrio entre resistencia y dureza.
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Bien	Justo	S690QL puede requerir recubrimientos en entornos agresivos
Soldabilidad	Bien	Excelente	Moderado	S690QL necesita precalentamiento para soldaduras óptimas
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Pobre	El S690QL requiere técnicas de mecanizado cuidadosas
Formabilidad	Limitado	Bien	Moderado	El S690QL es menos moldeable debido a su alta resistencia.
Costo relativo aproximado	Alto	Moderado	Alto	Las consideraciones de costo pueden afectar la selección
Disponibilidad típica	Limitado	Ampliamente disponible	Limitado	La disponibilidad puede afectar los plazos del proyecto

Al elegir el S690QL, se deben considerar su relación coste-beneficio con respecto a los requisitos de rendimiento, su disponibilidad en el mercado y las necesidades específicas de la aplicación. Su alta resistencia y tenacidad lo hacen adecuado para entornos exigentes, pero los compradores potenciales deben sopesar estas ventajas frente a los mayores costes y la disponibilidad limitada en comparación con aceros de menor calidad.

En resumen, el S690QL es un acero versátil de alta resistencia que destaca en aplicaciones estructurales que requieren durabilidad y fiabilidad. Sus propiedades únicas lo convierten en la opción preferida en industrias donde el rendimiento es crucial, a pesar de algunas limitaciones de precio y disponibilidad.