Gradi di acciaio per saldati pesanti: confronto tra A36, A572, S235JR e S355
La maggior parte dei telai pesanti è costruita con uno di quattro gradi. Sono cugini stretti, in gran parte intercambiabili nell’intento, e la scelta tra l’uno e l’altro dipende di solito da quale norma segue il Suo disegno e dal bisogno di un carico di snervamento maggiore.
Ecco il confronto e i casi in cui cambia davvero il progetto.
I quattro gradi
| Grado | Norma | Snervamento min. | Resistenza a trazione | Dove si usa |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A36 | ASTM A36/A36M | 250 MPa (36 ksi) | 400–550 MPa | Grado di base negli USA per lamiere e profilati |
| ASTM A572 Gr 50 | ASTM A572/A572M | 345 MPa (50 ksi) | 450 MPa min | Acciaio statunitense ad alta resistenza e bassa lega |
| S235JR | EN 10025-2 | 235 MPa | 360–510 MPa | Strutturale generico europeo |
| S355 (JR/J0/J2) | EN 10025-2 | 355 MPa | 470–630 MPa | Il cavallo di battaglia europeo per le strutture pesanti |
Accoppiamenti pratici: A36 ≈ S235JR e A572 Gr 50 ≈ S355. Non sono identici, i limiti di composizione, le classi di tolleranza e i requisiti di resilienza differiscono, ma per un saldato generico un’officina li tratterà come equivalenti, e un disegno che dice «A36 o equivalente» sarà costruito con ciò che le acciaierie locali hanno in magazzino.
In Vietnam e nel resto della regione, S355 e A572 Gr 50 sono facilmente reperibili, così come A36 e S235JR. Nulla in questo elenco è esotico.
Cosa significa il suffisso JR / J0 / J2
È la parte che gli acquirenti più spesso trascurano, e quella che occasionalmente conta moltissimo.
Il suffisso specifica la tenacità all’intaglio, l’energia d’urto Charpy con provino a intaglio a V che l’acciaio deve fornire, e a quale temperatura:
| Suffisso | Temperatura della prova di resilienza | Energia minima |
|---|---|---|
| JR | +20 °C | 27 J |
| J0 | 0 °C | 27 J |
| J2 | −20 °C | 27 J |
| K2 | −20 °C | 40 J |
Se il Suo telaio lavorerà in un clima freddo, impianto all’aperto nel nord Europa, la Corea d’inverno, una cella frigorifera, specifichi J2. La tenacità è ciò che impedisce a un piccolo difetto di propagarsi in una frattura fragile, ed è una proprietà che non si può aggiungere dopo.
Se l’apparecchiatura vive al chiuso in uno stabilimento a clima temperato o tropicale, il JR è adeguato e costa meno.
La modalità di guasto: un disegno dice «S355» senza suffisso, l’acciaieria fornisce S355JR perché è il grado conforme più economico, e il telaio finisce all’aperto in un luogo che vede −25 °C. Nulla è tecnicamente sbagliato nella fornitura. Scriva il suffisso.
Quando un carico di snervamento maggiore si ripaga
Passare da A36 ad A572 Gr 50, o da S235 a S355, dà circa il 40–50% di snervamento in più con un sovrapprezzo di materiale modesto, di solito qualche punto percentuale per tonnellata.
Si ripaga quando il progetto è governato dalla resistenza. Se un elemento è dimensionato dalla tensione, il grado superiore consente di assottigliare la sezione. Meno lamiera da acquistare, meno metallo d’apporto da depositare, meno peso da sollevare e spedire. Su un telaio governato dalla resistenza questo spesso ripaga più che abbondantemente il sovrapprezzo.
Non si ripaga quando il progetto è governato dalla rigidezza. Il modulo di Young è circa 200 GPa per tutti questi gradi. Un acciaio più resistente non è un acciaio più rigido. Se il Suo elemento è dimensionato dalla freccia, il che è comune sui basamenti di macchine, dove la tolleranza riguarda l’allineamento e non il cedimento, passare a S355 non porta nulla se non una fattura più alta.
Il test: chieda al Suo ingegnere se la verifica determinante era la tensione o la freccia. Se era la freccia, resti sul grado più economico e spenda il denaro in altezza di sezione.
Saldabilità e preriscaldo
Tutti e quattro i gradi sono facilmente saldabili. Il numero rilevante è il carbonio equivalente (CE o CEV), che prevede l’indurimento nella zona termicamente alterata e quindi il requisito di preriscaldo.
Indicazioni di massima:
- CE inferiore a 0.40: in genere saldabile con poco o nessun preriscaldo su spessori moderati
- CE da 0.40–0.50: preriscaldo probabile sulle sezioni più spesse
- CE superiore a 0.50: sono richiesti preriscaldo e temperatura di interpass controllata
A36 e S235JR si collocano di solito all’estremo basso. A572 Gr 50 e S355 sono leggermente più alti. Lo spessore conta quanto la chimica: lo stesso grado a 60 mm richiede preriscaldo dove 20 mm no, perché la massa fredda circostante raffredda il giunto più velocemente.
Ricavi il CE reale dal certificato del materiale anziché da una tabella. È stampato sul certificato, ed è rispetto a esso che la WPS avrebbe dovuto essere qualificata, vedere AWS D1.1 in parole semplici.
Acciaio patinabile e inox, le due eccezioni
L’acciaio patinabile (ASTM A588, o S355J0WP) forma uno strato di ossido stabile e può essere usato non verniciato all’esterno. Si adatta a ponti e strutture esposte. È una scelta povera dove il telaio è in contatto costante con l’umidità, dove il dilavamento macchierebbe, o dove vi si imbullona qualcosa di metallo dissimile.
L’inox (304/316) compare sugli skid per servizio alimentare, farmaceutico e marino. Costa diverse volte il prezzo dell’acciaio al carbonio, si salda in modo diverso, si distorce di più per la maggiore dilatazione termica e la minore conducibilità, e richiede decapaggio e passivazione dopo la saldatura. Lo specifichi dove il processo lo richiede, non per estetica.
Certificati del materiale
Qualunque grado specifichi, richieda certificati EN 10204 3.1, emessi dal reparto di ispezione dell’acciaieria stessa, riconducibili al numero di colata, con composizione chimica e proprietà meccaniche.
Un certificato 2.2 è una dichiarazione di conformità senza risultati di prova per la Sua colata specifica. Per un telaio portante, chieda il 3.1. Non costa nulla ed è il documento che la Sua qualità vorrà vedere tre anni dopo.
Cosa scrivere sul disegno
Quattro righe:
- Grado e norma: «Lamiere e profilati: S355J2 secondo EN 10025-2» oppure «ASTM A572 Grade 50»
- Suffisso di tenacità: scelto per la temperatura di esercizio più bassa
- Certificazione: «Richiesti certificati del materiale EN 10204 3.1»
- Una clausola di sostituzione: «Gradi equivalenti accettabili con previa approvazione scritta» se è disposto a lasciare che l’officina usi ciò che può reperire rapidamente, il che spesso accorcia i tempi
Non è sicuro se il Suo telaio sia governato dalla resistenza o dalla rigidezza, o quale grado la regione possa davvero fornire nei Suoi tempi? Ci invii il disegno e torneremo da Lei entro 24 ore lavorative.