Tubi ASTM A36

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ASTM A36 è uno standard per l'acciaio strutturale al carbonio formulato dall'American Society for Testing and Materials (ASTM). La versione attualmente valida è ASTM A36/A36M-19 (alcuni materiali menzionano che potrebbero esserci aggiornamenti nel 2024, ma questi non sono stati ampiamente confermati dalle autorità). I suoi requisiti per i tubi coprono molteplici dimensioni come composizione chimica, proprietà meccaniche, tolleranze dimensionali e qualità del processo, come segue:

1.Requisiti di composizione chimica
La composizione chimica dei tubi ASTM A36 è incentrata su un basso contenuto di carbonio e poche impurità, garantendo una buona saldabilità e plasticità. Le restrizioni sugli elementi principali sono le seguenti (basate sull'analisi della fusione):

•  Carbonio (C):Inferiore o uguale allo 0,25% (spessore inferiore o uguale a 20 mm); può essere rilassato fino allo 0,31% all'aumentare dello spessore (spessore > 20 mm). Il carbonio è la principale fonte di resistenza, ma quantità eccessive ridurranno la saldabilità.

•  Manganese (Mn):0.80 - 1.20%. Il manganese può aumentare la resistenza e la durezza, migliorando anche la saldabilità (prevenendo cricche di saldatura).

•  Fosforo (P): Inferiore o uguale allo 0,04%; Zolfo (S): inferiore o uguale allo 0,05%. Entrambi sono impurità nocive. Sono rigorosamente controllati per ridurre la fragilità a caldo (dovuta allo zolfo) e la fragilità a freddo (dovuta al fosforo), garantendo la qualità della saldatura.

• Silicio (Si): Inferiore o uguale allo 0,40%. Come disossidante, migliora la purezza e le proprietà meccaniche dell'acciaio.

• Rame (Cu):Inferiore o uguale allo 0,20% (questo contenuto è richiesto solo quando specificato per la resistenza agli agenti atmosferici). Il rame può migliorare leggermente la resistenza alla corrosione, ma non è un requisito obbligatorio.

2. Requisiti di prestazione meccanica

Le proprietà meccaniche sono i criteri di accettazione fondamentali per i tubi ASTM A36, direttamente correlati alla sicurezza-portante e all'affidabilità dei componenti strutturali. I requisiti variano in base allo spessore (prendendo come esempio uno spessore inferiore o uguale a 20 mm): 

• Carico di snervamento: Maggiore o uguale a 250 MPa (36 ksi, fonte del grado "36"). Per spessori superiori a 20mm, per ogni aumento di spessore di 25mm, il carico di snervamento può ridursi di 10 MPa (minimo Maggiore o uguale a 205 MPa).

• Resistenza alla trazione:400 - 550 MPa (58 - 80 ksi). Ha una certa riserva di resistenza, soddisfacendo i requisiti delle strutture convenzionali.

• Allungamento:Maggiore o uguale al 20% (con una lunghezza utile di 200 mm); quando lo spessore è maggiore di 50 mm, l'allungamento può essere ridotto a maggiore o uguale al 18%. L'allungamento indica plasticità e garantisce che il tubo possa subire una deformazione plastica sotto sforzo senza rompersi improvvisamente.

• Prova di flessione:Il diametro del centro di piegatura è 1,5 volte lo spessore del campione. Il campione è piegato di 180 gradi senza crepe (il diametro del centro di piegatura può essere aumentato quando lo spessore è maggiore di 20 mm). Questo test verifica la formabilità e la resistenza alla fessurazione del tubo.

3. Dimensioni e requisiti di produzione

• Tolleranza dimensionale:Deve essere conforme allo standard ASTM A6/A6M (per le dimensioni delle piastre/sezioni in acciaio). Ad esempio, la tolleranza dello spessore delle piastre di acciaio è ±0,05 mm, la tolleranza della lunghezza/larghezza è ±5 mm; per le sezioni in acciaio (come acciaio angolare, trave a I-), la tolleranza sulla lunghezza delle gambe è ±3 mm e la tolleranza sullo spessore della flangia è ±10%.

• Qualità del processo:La superficie dei tubi deve essere esente da crepe, ruggine, vaiolature, ecc.; i contrassegni devono indicare chiaramente "ASTM A36, numero del forno, numero di lotto, specifiche" ed essere coerenti con il rapporto di qualità. I cordoni di saldatura dei tubi saldati devono essere uniformi e privi di pori e soddisfare i requisiti dei test non-distruttivi (come i test radiografici e a ultrasuoni).

Il motivo per cui i tubi ASTM A36 sono diventati un acciaio strutturale riconosciuto a livello mondiale è dovuto alle loro caratteristiche di "resistenza moderata, eccellenti prestazioni globali e basso costo", come segue:

1. La forza è moderata e può soddisfare le esigenze della maggior parte delle strutture.

Il limite di snervamento di 250 MPa è sufficiente per soddisfare i requisiti di-portanza di strutture convenzionali come edifici, ponti e macchinari. Non è necessario utilizzare acciaio legato-più resistente (come A572 grado 50), riducendo così i costi.

2. Eccellente saldabilità, adatta per la saldatura di strutture

Il basso contenuto di carbonio (inferiore o uguale allo 0,25%) rende superfluo il preriscaldamento o l'utilizzo di materiali di saldatura speciali durante la saldatura (a meno che non siano estremamente spessi o in un ambiente a bassa-temperatura). Possono essere adottati vari metodi di saldatura come la saldatura ad arco e la saldatura con protezione di gas. È uno degli acciai più comunemente utilizzati nelle strutture di saldatura.

3. Buona formabilità, facile da lavorare
L'eccellente plasticità (tasso di allungamento maggiore o uguale al 20%) lo rende facile da sottoporre a lavorazioni meccaniche come taglio, piegatura, punzonatura e rivettatura ed è adatto per la produzione di componenti strutturali di varie forme (come telai di apparecchiature, basi).

4. Basso costo e alto rapporto qualità-prezzo

La composizione è semplice (costituita principalmente da carbonio e manganese), il processo di produzione è maturo e il prezzo è molto inferiore a quello dell'acciaio inossidabile o dell'acciaio legato ad alta resistenza, il che lo rende adatto per applicazioni su larga scala.

5. Limitazioni

• Non adatto ad ambienti a bassa-temperatura o con carico d'urto:La resilienza dell'A36 è relativamente bassa. È soggetto a fratture fragili a basse temperature (-20 gradi o inferiori) o carichi dinamici (come terremoti, impatti) e dovrebbe essere selezionato un acciaio più duttile (come A516 Gr.70).
• La resistenza alla corrosione è media:Non vengono aggiunti elementi leganti (come cromo, nichel). La resistenza alla corrosione deve essere migliorata attraverso processi come la zincatura o la verniciatura (per l'uso in ambienti esterni).

La versatilità dei tubi ASTM A36 consente loro di essere ampiamente utilizzati in settori quali l'edilizia, i ponti, la produzione meccanica e la produzione di veicoli. Ecco alcuni esempi specifici di applicazioni:

1. Struttura dell'edificio

• Edifici e fabbriche:Questi vengono utilizzati per componenti strutturali come telai in acciaio, travi e colonne, piattaforme, scale e supporti del tetto e sono i materiali principali degli edifici con struttura in acciaio (come la struttura in acciaio dei grattacieli-uffici).
• Strutture pubbliche:Come le strutture del tetto dei terminal aeroportuali e degli stadi sportivi, sfruttando la loro elevata rigidità e saldabilità.

2. Progetto di costruzione di ponti

• Componenti strutturali secondari: come parapetti di ponti, travi di supporto e parti di connessione dei pilastri del ponte, piuttosto che le strutture portanti del carico principale (le strutture portanti del carico principale devono essere realizzate con materiale A572 Grado 50 con resistenza superiore).

3. Produzione meccanica
• Telaio e base dell'attrezzatura: ad esempio, la base di una macchina per lo stampaggio a iniezione o di un compressore, sfruttando la sua eccellente resistenza alle vibrazioni e saldabilità.
• Dispositivi di protezione: come protezioni di macchine e barriere di sicurezza, sfruttando la loro formabilità e il loro rapporto costo-efficacia.

4. Produzione di veicoli
• Telaio di camion e braccio di gru: utilizzati per produrre il telaio del telaio di camion e la struttura del braccio di gru, sfruttando il loro elevato rapporto resistenza-/-peso.

5. Componenti generali
• Bulloni, dadi, guarnizioni: sotto forma di barra, l'A36 viene utilizzato per produrre vari elementi di fissaggio, sfruttando la sua eccellente lavorabilità e il suo rapporto costo-efficacia.

I tubi ASTM A36 sono un acciaio strutturale al carbonio applicabile a livello globale. I requisiti principali sono "composizione chimica stabile, rispetto degli standard di prestazione meccanica e rispetto dei requisiti di precisione dimensionale".

Le caratteristiche principali sono "resistenza moderata, buona saldabilità e basso costo". Le applicazioni comuni includono l'edilizia, i ponti, la produzione meccanica e altri campi. È il materiale preferito per i componenti strutturali convenzionali.

Tuttavia, va notato che non è adatto per ambienti a bassa-temperatura, carichi d'urto o ad alta-corrosione. In tali scenari, è necessario selezionare acciai-con prestazioni più elevate (come l'acciaio inossidabile A572 e 304).