01.03_Info_SW-Verbind. Rissbildung in unlegiertem

Giunzioni tra acciai dissimili / Criccatura nell’acciaio da
costruzione non legato S235JR (S235JRG2 / St37-2)
Due osservazioni interessanti
Cosa era successo?
La forma delle cricche osservate è simile a quella descritta in
un capitolo della letteratura tecnica ”Schweissen und Schneiden“ (Saldatura e taglio) del 1989 in cui si sono analizzate
cricche analoghe risultanti dalla saldatura di giunzioni miste
(foto 1). Si sono saldati dei provini di cordoni di saldatura a
doppio angolo come giunzioni miste di 1.4541 e St37-2
(S235JRG2) mediante elettrodi rivestiti SMAW del tipo E 23 13
2 R23, impiegando diversi lotti dell’acciaio da costruzione non
legato da analizzare. Sui provini si sono poi effettuati diversi
controlli ai liquidi penetranti e alcuni mostravano chiaramente
delle cricche.
Foto 2: cricche da ricottura accanto al cordone.
Risultati dello studio effettuato in passato:
Il contenuto di manganese e di zolfo ha un forte influsso sul
tipo di criccatura in esame (foto 3). Nella foto, ogni punto rappresenta un determinato lotto del S235JRG2 utilizzato. Qui
emerge chiaramente che per evitare tale criccatura, a un determinato tenore di zolfo nell’acciaio non legato, è necessario
un contenuto minimo di manganese. Una previsione quantitativa della formazione di cricche è però possibile solo se si tiene
conto di tutti gli altri elementi che favoriscono la microcriccatura, come il fosforo, il carbonio, il silicio e l’ossigeno.
0,80
Non sensibile alla criccatura
105
Lin
ea
di
co
nfi
ne
Caso 2: Un cliente ha saldato su una lamiera blindata di 1.7263
30CrMo5-2 dei profilati a U di S235JR. Su questi profilati a U
voleva avvitare poi diversi pezzi. Poiché l’acciaio della blindatura era un acciaio difficilmente saldabile, il metallo è stato
pre-riscaldato e, come materiale di apporto, si è scelto il filo
pieno Böhler A7-IG. Anche qui si sono riscontrati segni di criccatura sulla linea di fusione con l’acciaio da costruzione non
legato S235JRG2.
0,70
Foto 1: cricche accanto al cordone nell’acciaio da costruzione non
legato.
Nei provini micrografici appariva che le cricche non erano situate direttamente lungo la linea di fusione, ma a livello intercristallino nella zona a grani grossolani a una distanza di 0,01
- 0,02 mm dalla linea di fusione (foto 2). Il tipo delle cricche
indicava che si trattava di cricche di liquazione risultanti da
depositi intergranulari e da tensioni da ritiro.
Si è quindi studiata la sensibilizzazione di tale metallo da costruzione non legato a questo tipo di criccatura con i seguenti
risultati:
Tenore di manganese [%]
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siate cortesi e trasmetterlo alla technica
Caso 1: Un cliente doveva collegare per uno scaffale dei profili
piatti di S235JRG2 con delle stanghe quadrate di Ck 45. Poiché il Ck 45 è un acciaio difficilmente saldabile, ha pre-riscaldato il metallo e per la saldatura d’angolo ha impiegato un
elettrodo rivestito Fox A7. Con grande stupore si è reso conto
che, vicino alla linea di fusione del profilato a U, si riscontravano segni di criccatura. È un fenomeno che si osserva più di
frequente nell’acciaio Ck 45 ad alto tenore di carbonio.
9
0,60
P1
Hertistrasse 15, Postfach, CH-8304 Wallisellen, T. +41 (0)44 832 88 55, F. +41 (0)44 832 88 58
Email: [email protected] / www.voestalpine.com/welding
zertifiziert nach ISO 9001:2000
58
62
48
12
0,40
63
54
102
34
109
P8
0,30
0,010
0,020
T
41
P2
P5 P4
H D
G
67
106
C
Prova di saldatura
senza criccatura
Prova di saldatura
con criccatura
Prova di saldatura esterna senza criccatura
Prova di saldatura esterna con criccatura
0
A
33
16
15
44
8
0,030
0,040
di lf [%]
P3
3
F
B
E
P9
Tendenza
alla criccatura
0,050
0,060
Foto 3: influsso del manganese e dello zolfo sulla sensibilizzazione
alla criccatura.
01.03 Giunzioni tra acciai dissimili / Criccatura nell’acciaio da costruzione non legato S235JR |
voestalpine Böhler Welding Schweiz AG
6
50
0,50
0,20
103
101
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|
Situazione: 2014-05-09
È stato invece possibile prevedere la quantità esatta della sensibilizzazione alle cricche di liquazione solo dopo aver ottenuto l’equivalente Y delle cricche di liquazione, che comprende il tenore di manganese, silicio, fosforo, zolfo, carbonio
e ossigeno.
Controprova sull’esempio del caso 2:
Dalla controprova sul suddetto esempio del caso 2 risulta
quanto segue:

Questo equivalente cricche Y ha consentito una buona stima
della lunghezza delle cricche previste.
Lunghezza cricche Y =
153 – (1287 x %Mn) + (962 x (%Mn)2) + (252 x %Si) +
(1855 x %P) + (2629 x %S) + (714 x %C) + (1053 x %O2)


Valutazione dei valori calcolati:
Y < 0%:
Il materiale non è sensibile alla criccatura.
0% < Y < 50%:
Il materiale è sensibile; non dovrebbe essere impiegato per
costruzioni rigide, pezzi soggetti a sollecitazioni dinamiche o
pezzi per i quali sono poi necessari dei lavori di raddrizzatura.
Y > 50%:
Il materiale è molto soggetto a criccatura e non dovrebbe essere utilizzato per lavori di saldatura.
100
100
80
80
60
60
40
40
20
0
20
Lunghezza delle cricche (%)
120
120
Dal calcolo dell’equivalente Y delle cricche di liquazione
risultava un valore del 13,76%, quindi un indizio di
maggiore sensibilizzazione.
La lega di apporto utilizzata, composta da 18%Cr, 8%Ni e
6%Mn, presenta un coefficiente di dilatazione termica
nettamente più elevato (18x10-6) di quello dell’acciaio da
costruzione non legato. Le tensioni di taglio vigenti sulla
linea di fusione possono favorire questo tipo di criccatura.
Con un materiale di apporto a base di nichel, come p.e.
l’UTP 068HH, il quale presenta un coefficiente di dilatazione termica simile a quello dell’acciaio da costruzione non
legato, dovrebbe essere possibile evitare questo tipo di
criccatura. Ma a un prezzo molto alto.
Il metodo migliore per evitare questo tipo di criccatura rimane
quello della verifica mediante analisi se il materiale da impiegare per le costruzioni saldate è ben idoneo.
Per una stima grossolana, nella foto 3 è possibile verificare
mediante l’analisi del S235JR, se l’acciaio con il tenore di zolfo
indicato (necessario un certificato con valori effettivi) è legato
con una sufficiente quantità di manganese.
È però opportuno ricordare che è importante disporre di un
certificato con un’analisi su prodotto, poiché secondo la norma,
i valori dell’analisi di colata dell’acciaio possono essere più
bassi di quelli dell’analisi su prodotto. La seguente tabella illustra i contenuti massimi ammessi di zolfo negli acciai da costruzione non legati.
0
Pezzo n°
Denom.
secondo
EN 10025
(2005)
Analisi di
colata
max. %
Analisi di
prodotto
max. %
RSt 37-2
1.0038
S235JR
0,035
0,040
St 37-3 U
1.0114
S235J0
0,030
0,035
1.0117
S235J2
0,025
0,030
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7
9
11
RO
0.0
3
0.0 5
30
0.0
25
0.0
20
0.0
15
AN
O
NG
ES
E/ Z
13
SF
MA
OL
FO
15
17
19
FO
Lunghezza delle cricche (%)
A causa dei numerosi fattori d’influsso non è stato possibile
illustrare in un grafico i risultati ottenuti. È stato invece possibile dimostrare che con i valori di un’analisi quintuplice sulla
seguente (foto 4) si può stimare grosso modo la lunghezza presumibile delle cricche.
Con un tenore di manganese pari allo 0,56% e di zolfo pari
allo 0,040%, l’analisi giungeva al limite della sensibilizzazione alla criccatura nella foto 3.
Denom.
secondo
DIN 17100
0.0
10
0.0
05
Foto 4: equivalente cricche Y in funzione del rapporto Mn/S e del
tenore di fosforo in caso di 0,2% Si nell‘acciaio.
Poiché nell’analisi sul prodotto il S235JRG2 accetta un contenuto più elevato di zolfo con un tenore ridotto di manganese,
viene spesso fabbricato da piccole acciaierie che per la colata
si avvalgono di grosse quantità di rottami rifusi e destinano
l’acciaio essenzialmente a piccoli profilati e nastri metallici.
Spesso tali acciai presentano – oltre alle impurità di fosforo e
zolfo – anche un tenore più elevato di cromo, nichel e rame.
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Situazione: 2014-05-09
Queste informazioni sono indicative per l‘artigiano. Essi descrivono delle circostanze tecniche fondamentali semplificate e non sono esaustive.
La garanzia delle qualifiche per ogni utilizzo/messa in opera richiede un accordo scritto anticipatamente.
voestalpine Böhler Welding Schweiz AG
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EMail: [email protected] | www.voestalpine.com/welding
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