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Prisioneiros ASTM A193 B7, B16 e L7: qual grau para serviço sob pressão

10 de outubro de 2026

Os prisioneiros em serviço sob pressão mantêm unidos flanges, corpos de válvulas e carcaças de bombas enquanto a linha sofre calor, frio e ciclos. O comprador raramente precisa projetar o prisioneiro, mas precisa escolher o grau certo e escrever a norma certa no pedido. O A193 B7, o B16 e o A320 L7 parecem iguais na prateleira. Diferem na faixa de temperatura e nos ensaios, e o errado causa um lote rejeitado ou uma falha em campo.

Este guia compara os três, explica o B7M, trata de porcas e roscas e lista o que incluir em uma cotação.

As normas em resumo

A ASTM A193 cobre fixação de aço-liga e aço inoxidável para serviço em alta temperatura ou alta pressão. Inclui o B7, o B7M e o B16 entre muitos graus. A ASTM A320 cobre fixação de aço-liga e aço inoxidável para serviço em baixa temperatura, com o L7 entre os seus graus. A ASTM A194 cobre as porcas para ambas.

Um prisioneiro para flange de tubulação é uma barra roscada nas duas pontas ou em todo o comprimento, sem cabeça. As dimensões seguem a ASME B16.5 para fixação de flanges, o perfil da rosca segue a ASME B1.1 e a série de rosca usual para 1 polegada e maiores é de 8 fios por polegada com ajuste 2A.

O que são B7, B16 e L7

B7. Um aço cromo-molibdênio, tipicamente do tipo 4140 ou 4142, temperado e revenido. É o prisioneiro padrão para serviço geral de alta pressão. A A193 dá uma resistência à tração mínima de 125 ksi (860 MPa) e um escoamento mínimo de 105 ksi (720 MPa) para diâmetros de até 2.5 polegadas, com valores menores em diâmetros maiores. A dureza máxima é de 35 HRC.

B7M. O mesmo aço, mas revenido a uma dureza menor, até cerca de 99 HRB ou 235 HBW, para resistir à trinca por tensão de sulfeto em serviço em meio ácido conforme NACE MR0175 e ISO 15156. Por causa da dureza menor, a resistência é menor, e o projeto precisa levar isso em conta.

B16. Um aço cromo-molibdênio-vanádio. O vanádio dá resistência à fluência em temperaturas em que o B7 começa a relaxar. É a escolha para serviço em alta temperatura, como vapor e linhas quentes de processo, até temperaturas acima daquelas em que o B7 é limitado.

L7. Da A320, um aço do tipo 4140 temperado e revenido como o B7, com a exigência adicional de ensaio de impacto Charpy com entalhe em V a baixa temperatura, comumente menos 101 °C (menos 150 °F), com um valor mínimo de energia definido na norma. Tem os mesmos níveis de resistência do B7 nos tamanhos comuns.

Comparação

	B7	B7M	B16	L7 (A320)
Tipo de aço	Cr-Mo	Cr-Mo	Cr-Mo-V	Cr-Mo
Tração mín., até 2.5 pol	125 ksi (860 MPa)	100 ksi (690 MPa) típico	125 ksi (860 MPa)	125 ksi (860 MPa)
Limite de dureza	35 HRC	Cerca de 99 HRB	Cerca de 35 HRC	Cerca de 35 HRC
Ensaio de impacto	Não exigido	Não exigido	Não exigido	Exigido a baixa temperatura
Serviço típico	Alta pressão em geral	Meio ácido (sour service)	Alta temperatura, fluência	Baixa temperatura
Porca usual (A194)	2H	2HM	4 ou 7	4 ou 7

Os valores são típicos e a norma prevalece. Consulte a tabela para a faixa de diâmetros, pois a resistência cai à medida que o prisioneiro fica mais grosso.

Temperatura e o motivo de cada grau

Os prisioneiros perdem resistência a quente e perdem tenacidade a frio.

• Serviço a quente. O B7 atende o serviço típico de flanges de aço carbono. Acima de algumas centenas de graus Celsius, o prisioneiro pode relaxar, ou seja, alonga lentamente sob carga e a junta perde compressão. O B16 resiste a isso, e para serviço muito quente assumem as ligas austeníticas ou de níquel. Veja fixadores Inconel e Monel para esses casos.
• Serviço a frio. O aço carbono perde tenacidade ao esfriar. Um prisioneiro tenaz à temperatura ambiente pode fraturar de forma frágil a menos 50 °C. O L7 comprova a tenacidade com o ensaio de impacto e é a escolha certa para linhas frias e trabalho criogênico, com outros graus para as temperaturas mais baixas.
• Serviço em meio ácido (sour service). O sulfeto de hidrogênio faz o aço duro trincar. O B7M existe para isso, com um limite de dureza que mantém o risco baixo. Não misture B7 e B7M em uma mesma junta sem aprovação da engenharia.

Porcas, roscas e comprimentos

A porca é metade da junta. Os prisioneiros A193 e A320 trabalham com porcas A194, e os graus são combinados por resistência e, para serviço a frio, por impacto. Escreva o grau da porca no pedido, mesmo que as porcas venham da mesma fábrica.

As roscas são cortadas ou laminadas na classe que o desenho indica. Muitos prisioneiros de flange são 2A, e a porca é 2B, o que deixa um ajuste com folga. Comprimentos de prisioneiro e de rosca sob medida são comuns, pois a espessura do flange e da junta variam. Um prisioneiro é medido de ponta a ponta, e o comprimento da rosca em cada extremidade faz parte do desenho. Calibração de roscas explica as verificações.

Revestimentos e marcação

Os prisioneiros de pressão são fornecidos sem revestimento, com zinco ou galvanização a quente ou com revestimentos de fluoropolímero que reduzem o atrito e protegem contra a corrosão. Cada escolha muda a relação entre torque e pré-carga e o ajuste da porca, então indique o revestimento e o macheamento da porca. Para prisioneiros galvanizados, a porca é macheada com sobremedida para acomodar a camada de zinco.

Cada prisioneiro é marcado com o grau e a marca do fabricante. As normas definem onde e como. Se você precisar dos números de corrida nos prisioneiros, diga isso, pois a marcação acrescenta uma operação.

Ensaios e certificados

A fixação sob pressão geralmente exige certificação completa:

• Um certificado de usina da barra com a composição química e o número da corrida.
• Resultados de ensaios mecânicos: tração, escoamento, alongamento, redução de área.
• Resultados de dureza.
• Para o L7, resultados do ensaio de impacto com a temperatura do ensaio e os valores de energia.
• Registros de tratamento térmico.

Um relatório de ensaio de material no formato EN 10204 tipo 3.1 é o pedido usual. Leia ensaios de fixadores para ver o que cada ensaio mostra. Se um terceiro precisar presenciar os ensaios, informe isso antes do pedido.

Como escolher

1. Temperatura mínima de projeto abaixo de cerca de menos 30 °C? Escolha o L7, ou o grau que o seu engenheiro especificar para o caso mais frio.
2. Serviço em meio ácido (sour service)? Escolha o B7M com porcas 2HM e confira a resistência.
3. Alta temperatura, preocupação com fluência ou relaxamento? Considere o B16 ou uma liga de níquel.
4. Serviço geral? B7 com porcas 2H.

Na dúvida, envie as condições de projeto ao engenheiro, e não apenas o grau.

Dois pedidos de exemplo

Quarenta jogos de prisioneiros de flange, 1-1/8 pol 8UN, 7 pol de comprimento, B7 com porcas 2H, para uma parada de manutenção em refinaria. A fábrica corta a barra no comprimento, rosqueia cada extremidade na 2A e tempera e revene os prisioneiros, ou compra barra já tratada termicamente. Cada jogo segue com um relatório de ensaio da usina, resultados de dureza e resultados de ensaio das porcas. O pedido tem uma data atrelada à parada, então o comprador confirma o prazo antes do pedido de compra e pede entregas parciais por tamanho.

Algumas centenas de prisioneiros L7, 3/4 pol, para uma câmara frigorífica a menos 40 °C. A fábrica precisa de barra que passe no ensaio Charpy na temperatura de ensaio do L7, então usa barra certificada com resultados de impacto e depois ensaia uma amostra do lote tratado termicamente. O ensaio de impacto acrescenta custo e alguns dias. O comprador pede os valores de energia de impacto no certificado e confere se as porcas são do grau correto para baixa temperatura.

Erros comuns em pedidos de fixação sob pressão

• Pedir apenas pelo nome do grau, como “prisioneiros B7”, sem norma nem edição. A A193 tem vários graus e o grau da porca precisa combinar.
• Deixar de fora o grau da porca, de modo que as porcas chegam em um grau errado para o prisioneiro.
• Misturar B7 e B7M em um mesmo flange sem aprovação.
• Esquecer a sobremedida do revestimento nas porcas para prisioneiros galvanizados.
• Especificar o comprimento da rosca a partir do comprimento total do prisioneiro em vez de dimensionar cada extremidade.
• Supor que um único certificado cobre todos os prisioneiros de um pedido, quando os prisioneiros vêm de mais de uma corrida.

Uma especificação de compra curta que nomeia a norma, o grau, a porca, as dimensões e os certificados elimina a maioria desses erros.

Verificações de documentação e marcação no recebimento

Quando os prisioneiros chegam, confira quatro coisas antes de irem para o campo. A marcação em cada prisioneiro ou pacote corresponde ao grau e à marca do fabricante no certificado. A marcação da porca corresponde ao grau pedido, como 2H ou 4. Os números de lote ou de corrida no certificado correspondem aos das caixas. As dimensões de uma amostra, incluindo o comprimento total e o comprimento da rosca em cada extremidade, correspondem ao desenho. Uma pequena inspeção de recebimento desse tipo leva minutos e pega um grau errado ou um comprimento errado antes de um flange ser fechado.

Guarde os certificados no arquivo do projeto durante toda a vida da junta, pois uma auditoria do sistema de pressão ou uma análise de incidente pode pedi-los anos depois.

Checklist para a cotação

• Norma e grau: A193 B7, B7M, B16 ou A320 L7, e a edição, se importar.
• Grau da porca e quantidade por prisioneiro.
• Diâmetro, série e classe da rosca, comprimento total e comprimento da rosca em cada extremidade.
• Revestimento e qualquer exigência de torque ou de atrito.
• Certificados e marcação, incluindo números de corrida e dados de impacto.
• Quantidade e data de entrega.

Prisioneiros feitos sob desenho costumam ser cotados por jogo com porcas. Para orientação geral sobre cotar peças sob medida, veja o checklist de cotação de fixadores sob medida. Quando a sua lista estiver pronta, envie sua cotação e nós a encaminhamos a até três fabricantes que podem fabricar e certificar os prisioneiros.

Perguntas frequentes

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