Los tubos estructurales sin costura se utilizan principalmente para la fabricación de estructuras de ingeniería y piezas mecánicas. Presentan requisitos específicos de resistencia, tenacidad, soldabilidad y rendimiento de procesamiento. La elección del material depende del escenario de aplicación específico, el tipo de carga a soportar, las condiciones ambientales y las propiedades mecánicas requeridas. A continuación, se presenta un resumen detallado de los materiales comunes para tubos sin costura de uso estructural, clasificados principalmente según las normas de diferentes países o regiones:
Norma Nacional China (GB/T)
La norma nacional china GB/T 8162 es la norma principal para "Tubos de acero sin costura para uso estructural" y abarca diversos aceros estructurales al carbono y aceros estructurales de baja aleación y alta resistencia.
Acero estructural al carbono
10#: Bajo contenido de carbono, buena plasticidad y tenacidad, resistencia moderada, adecuado para piezas mecánicas generales y piezas estructurales de carga ligera.
20#: Uno de los grados de acero estructural al carbono más utilizados. Presenta un contenido moderado de carbono, buena plasticidad y tenacidad, es fácil de procesar y soldar, y se utiliza ampliamente en la fabricación de diversas piezas mecánicas, accesorios de tubería, marcos estructurales, etc., como ejes de transmisión de automóviles y casquillos de cojinetes.
35#: Con un contenido de carbono superior al 20#, se mejoran la resistencia y la dureza, pero se reducen ligeramente la plasticidad y la tenacidad. Es adecuado para piezas mecánicas y estructurales con requisitos de resistencia específicos, pero que no requieren una tenacidad muy alta.
45#: Acero típico de medio carbono con alta resistencia y dureza. Puede alcanzar mayor resistencia y resistencia al desgaste tras el temple. Se utiliza frecuentemente en piezas mecánicas importantes como ejes, engranajes y pernos. En aplicaciones estructurales, se debe considerar su rendimiento de soldadura, y generalmente se requiere precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Acero estructural de baja aleación y alta resistencia
Q345 (marca antigua 16Mn): Uno de los grados de acero estructural de baja aleación y alta resistencia más utilizados, presenta alta resistencia, buena plasticidad y tenacidad, así como un excelente rendimiento de soldadura y resistencia a bajas temperaturas. Se utiliza ampliamente en diversas estructuras y piezas mecánicas importantes, como puentes, edificios, vehículos, maquinaria de ingeniería y recipientes a presión. El Q345 se divide en diferentes grados de calidad, como Q345A, Q345B, Q345C, Q345D y Q345E, según los requisitos de energía de impacto y los métodos de desoxidación. Entre ellos, los grados B y C son los más comunes.
Q390, Q420, Q460, Q620: Son grados de mayor resistencia de aceros estructurales de alta resistencia y baja aleación, que tienen mayor límite elástico y resistencia a la tracción y son adecuados para estructuras que requieren ligereza y alta capacidad de carga, como equipos de elevación de gran tamaño, estructuras de acero de edificios de gran altura, etc.
42CrMo, 35CrMo: Son aceros estructurales aleados de alta resistencia y tenacidad. Se suelen utilizar tras el tratamiento térmico (temple y revenido). Se emplean principalmente para fabricar piezas mecánicas y componentes estructurales de alta velocidad y carga pesada que requieren mayor resistencia a la fatiga y al desgaste, como cigüeñales, engranajes, bielas y tuberías de alta presión.
Normas americanas (ASTM)
En Norteamérica, las tuberías de acero sin costura para uso mecánico y estructural se fabrican principalmente según las normas ASTM.
ASTM A519: Tubería de acero al carbono y aleada sin costura para uso mecánico
Esta norma abarca diversos grados de acero al carbono y aleada, adecuados para aplicaciones que requieren mecanizado o propiedades mecánicas específicas.
Los grados de acero al carbono más utilizados son: 1008, 1010, 1018, 1020, 1026, 1045, etc. La selección de estos grados depende de la resistencia, la dureza y el rendimiento de procesamiento requeridos. Por ejemplo, 1018 y 1020 son aceros comunes para estructuras mecánicas de uso general.
Los grados de acero aleado más utilizados son: 4130, 4140, etc. Estos son aceros al cromo-molibdeno con mayor resistencia y tenacidad, y se utilizan generalmente para piezas mecánicas más exigentes.
ASTM A53 / ASME SA-53
Aunque se utiliza principalmente para el transporte de fluidos, el Grado B (Gr.B) también se utiliza comúnmente para fines estructurales generales, especialmente cuando las piezas estructurales también deben tener en cuenta ciertas funciones de transporte de fluidos.
Normas europeas (EN)
Las normas europeas EN 10210 (perfiles huecos estructurales acabados en caliente) y EN 10216 (tubos de acero sin costura para aplicaciones a presión) también incluyen materiales adecuados para aplicaciones estructurales.
EN 10210: Perfiles huecos estructurales trabajados en caliente de aceros no aleados y de grano fino.
S235JRH, S275J0H, S275J2H, S355J0H, S355J2H, S355K2H: Estos grados se utilizan ampliamente en edificios, puentes, maquinaria de ingeniería y otras estructuras. La letra "S" representa acero estructural, "JR", "J0", "J2" y "K2" representan diferentes requisitos de energía de impacto, y la letra "H" representa perfiles huecos.
EN 10216-3: Tubos de acero sin costura para aplicaciones a presión - Condiciones técnicas de suministro - Parte 3: Tubos de acero aleado de grano fino
Aunque están diseñados para soportar presión, algunos de estos grados de acero de grano fino de alta resistencia, como P275NL1, P355N, P355NH, P355NL1, P460N, etc., también pueden seleccionarse para ciertas aplicaciones estructurales de alta resistencia debido a sus excelentes propiedades mecánicas y tenacidad.
Normas Japonesas (JIS)
La norma japonesa JIS G3444 es la norma para "Tubos de acero al carbono para uso estructural general", que abarca tubos de acero con y sin costura. STK290, STK400, STK490, STK500, STK540: Estos grados se utilizan comúnmente para tubos de acero estructural. El número indica la resistencia mínima a la tracción (en N/mm²). STK400 y STK490 son opciones comunes y se utilizan en ingeniería civil, construcción y estructuras mecánicas.
Conclusión
Al seleccionar el material para tubos de acero sin costura para estructuras, es fundamental considerar exhaustivamente los requisitos de diseño, las condiciones de carga, la temperatura ambiente, la necesidad de soldadura y la rentabilidad, y asegurarse de que el material seleccionado cumpla con las normas nacionales o del sector correspondientes. Por ejemplo, en estructuras generales, el acero Q235 o 20# puede ser suficiente; en entornos de alta resistencia, cargas pesadas o bajas temperaturas, se debe seleccionar acero aleado Q345 o de mayor calidad.
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