Calidades de acero para conjuntos soldados pesados: comparación de A36, A572, S235JR y S355
La mayoría de las estructuras pesadas se construyen con una de cuatro calidades. Son primas cercanas, en esencia intercambiables en su propósito, y elegir entre ellas suele depender de qué norma sigue su plano y de si necesita el límite elástico adicional.
Aquí está la comparación y los casos en que realmente cambia el diseño.
Las cuatro calidades
| Calidad | Norma | Límite elástico mín. | Resistencia a tracción | Dónde se usa |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A36 | ASTM A36/A36M | 250 MPa (36 ksi) | 400–550 MPa | Calidad habitual en EE. UU. para chapa y perfiles |
| ASTM A572 Gr 50 | ASTM A572/A572M | 345 MPa (50 ksi) | 450 MPa mín. | Acero de alta resistencia y baja aleación de EE. UU. |
| S235JR | EN 10025-2 | 235 MPa | 360–510 MPa | Estructural general en Europa |
| S355 (JR/J0/J2) | EN 10025-2 | 355 MPa | 470–630 MPa | Calidad de uso general europeo para estructuras pesadas |
Equivalencias prácticas: A36 ≈ S235JR y A572 Gr 50 ≈ S355. No son idénticas, los límites de composición, las clases de tolerancia y los requisitos de resiliencia difieren, pero para un conjunto soldado general un taller las tratará como equivalentes, y un plano que diga «A36 o equivalente» se fabricará con lo que tengan en existencias las acerías locales.
En Vietnam y en el resto de la región, el S355 y el A572 Gr 50 están fácilmente disponibles, igual que el A36 y el S235JR. Nada de esta lista es exótico.
Qué significa el sufijo JR / J0 / J2
Esta es la parte que los compradores pasan por alto con más frecuencia, y la que en ocasiones importa muchísimo.
El sufijo especifica la tenacidad a la entalla, la energía de impacto Charpy con entalla en V que el acero debe dar, y a qué temperatura:
| Sufijo | Temperatura del ensayo de impacto | Energía mínima |
|---|---|---|
| JR | +20 °C | 27 J |
| J0 | 0 °C | 27 J |
| J2 | −20 °C | 27 J |
| K2 | −20 °C | 40 J |
Si su estructura va a trabajar en un clima frío, una planta exterior en el norte de Europa, Corea en invierno, una cámara frigorífica, especifique J2. La tenacidad es lo que impide que un pequeño defecto se propague hasta una fractura frágil, y es una propiedad que no se puede añadir después.
Si el equipo vive en interior en una planta de clima templado o tropical, el JR es adecuado y más barato.
El modo de fallo: un plano dice «S355» sin sufijo, la acería suministra S355JR porque es la calidad conforme más barata, y la estructura acaba en exterior en un lugar que ve −25 °C. Técnicamente no hay nada mal en el suministro. Escriba el sufijo.
Cuándo se amortiza un mayor límite elástico
Pasar de A36 a A572 Gr 50, o de S235 a S355, aporta aproximadamente un 40–50% más de límite elástico con un sobrecosto de material modesto, normalmente unos pocos puntos porcentuales por tonelada.
Se amortiza cuando el diseño lo gobierna la resistencia. Si un elemento se dimensiona por tensión, la calidad superior permite adelgazar la sección. Menos chapa que comprar, menos metal de aportación que depositar, menos peso que levantar y enviar. En una estructura gobernada por resistencia esto con frecuencia compensa de sobra el sobrecosto.
No se amortiza cuando el diseño lo gobierna la rigidez. El módulo de Young es de unos 200 GPa para todas estas calidades. Un acero más resistente no es un acero más rígido. Si su elemento se dimensiona por flecha, lo cual es habitual en bancadas, donde la tolerancia es de alineación y no de rotura, pasar a S355 no aporta nada salvo una factura mayor.
La prueba: pregunte a su ingeniero si la comprobación determinante fue de tensión o de flecha. Si fue de flecha, quédese con la calidad más barata y gaste el dinero en canto de sección.
Soldabilidad y precalentamiento
Las cuatro calidades son fácilmente soldables. La cifra relevante es el carbono equivalente (CE o CEV), que predice el temple en la zona afectada por el calor y, por tanto, el requisito de precalentamiento.
Orientación aproximada:
- CE inferior a 0.40: en general soldable con poco o ningún precalentamiento en espesores moderados
- CE de 0.40–0.50: es probable el precalentamiento en secciones más gruesas
- CE superior a 0.50: se requiere precalentamiento y temperatura entre pasadas controlada
El A36 y el S235JR suelen situarse en el extremo bajo. El A572 Gr 50 y el S355 son algo más altos. El espesor importa tanto como la composición: la misma calidad a 60 mm necesita precalentamiento donde 20 mm no, porque la masa fría circundante enfría la unión más rápido.
Obtenga el CE real del certificado de material y no de una tabla. Está impreso en el certificado, y es respecto a él como debería haberse cualificado la WPS, véase AWS D1.1 en lenguaje claro.
Acero patinable e inoxidable, las dos excepciones
El acero patinable (ASTM A588, o S355J0WP) forma una capa de óxido estable y puede usarse sin pintar en exteriores. Es adecuado para puentes y estructuras expuestas. Es mala elección cuando la estructura está en contacto húmedo constante, cuando la escorrentía mancharía o cuando se atornilla algo de otro metal.
El inoxidable (304/316) aparece en skids para servicio alimentario, farmacéutico y marino. Cuesta varias veces el precio del acero al carbono, se suelda de otra manera, se distorsiona más por su mayor dilatación térmica y menor conductividad, y necesita decapado y pasivado tras soldar. Especifíquelo donde el proceso lo exija, no por apariencia.
Certificados de material
Sea cual sea la calidad que especifique, exija certificados EN 10204 3.1, emitidos por el departamento de inspección propio de la acería, trazables hasta el número de colada, con la composición y las propiedades mecánicas.
Un certificado 2.2 es una declaración de conformidad sin resultados de ensayo para su colada concreta. Para una estructura portante, pida 3.1. No cuesta nada y es el documento que su calidad querrá ver tres años después.
Qué escribir en el plano
Cuatro líneas:
- Calidad y norma: «Chapa y perfiles: S355J2 según EN 10025-2» o «ASTM A572 Grade 50»
- Sufijo de tenacidad: elegido para la temperatura de servicio más baja
- Certificación: «Se exigen certificados de material EN 10204 3.1»
- Una cláusula de sustitución: «Se aceptan calidades equivalentes con aprobación previa por escrito» si está dispuesto a dejar que el taller use lo que pueda conseguir rápido, lo que a menudo acorta el plazo
¿No está seguro de si su estructura está gobernada por resistencia o por rigidez, o de qué calidad puede suministrar realmente la región en su plazo? Envíe el plano y le respondemos dentro de 24 horas hábiles.