Il guasto degli elementi di fissaggio nelle applicazioni a bassa temperatura viene spesso frainteso. Molti acquirenti controllano la resistenza alla trazione, il carico di snervamento, il rivestimento e la dimensione della filettatura, ma trascurano la tenacità. A temperatura ambiente, un bullone può funzionare normalmente. A bassa temperatura, lo stesso elemento di fissaggio può diventare meno tollerante agli urti, alle vibrazioni, alla concentrazione di sollecitazioni o ai carichi improvvisi.

Questo problema è fondamentale nella costruzione di regioni fredde, attrezzature offshore, impianti GNL, sistemi di refrigerazione, macchinari minerari, strutture di energia eolica, attrezzature a pressione e assemblaggi in acciaio per esterni. In queste applicazioni, la scelta degli elementi di fissaggio deve considerare sia la resistenza che il comportamento agli urti a bassa temperatura.

Per gli acquirenti che confrontano le opzioni di materiale e resistenza, XZ Fastener elementi di fissaggio ad alta resistenza e elementi di fissaggio standard le pagine sono utili punti di partenza.

Perché la bassa temperatura modifica le prestazioni degli elementi di fissaggio

La forza da sola non è sufficiente

Un elemento di fissaggio può avere un'elevata resistenza alla trazione ma una scarsa tenacità alle basse temperature. La tenacità è la capacità del materiale di assorbire energia prima della frattura. Quando la tenacità è insufficiente, un elemento di fissaggio può cedere in modo fragile con una deformazione poco visibile.

Questo tipo di guasto è pericoloso perché può verificarsi all'improvviso. Un cedimento duttile di solito mostra stiramento, strizione o deformazione prima della frattura. Una frattura fragile può apparire netta e netta, spesso dopo un impatto, un sovraccarico, una vibrazione o un improvviso calo di temperatura.

Per il servizio a bassa temperatura, la tenacità deve essere esaminata insieme al grado di resistenza, alla chimica dei materiali, al trattamento termico e agli standard di progetto applicabili.

Modalità di guasto comuni nel servizio a freddo

La frattura fragile è la preoccupazione principale

Il cedimento degli elementi di fissaggio a bassa temperatura può verificarsi attraverso diversi meccanismi. La più grave è la frattura fragile, soprattutto negli elementi di fissaggio in acciaio al carbonio o legato ad alta resistenza che non sono specificati per il servizio a freddo.

Gli ambienti freddi spesso combinano diversi rischi. Un bullone può essere esposto contemporaneamente a basse temperature, vibrazioni, umidità, sollecitazioni del rivestimento e variazioni di precarico.

Selezione dei materiali per elementi di fissaggio per basse temperature

Abbinare il materiale alla temperatura di servizio

Non tutti gli elementi di fissaggio in acciaio al carbonio o legato sono adatti per applicazioni a freddo. Alcuni materiali mantengono la tenacità meglio di altri. L’acciaio inossidabile può offrire una migliore resistenza alla corrosione e un buon comportamento alle basse temperature in molte applicazioni, ma deve comunque soddisfare i requisiti meccanici e di progetto.

Per le opzioni dei materiali, vedere XZ Fastener elementi di fissaggio in acciaio al carbonio e elementi di fissaggio in acciaio inossidabile.

Test di impatto e standard

Potrebbero essere necessari test di impatto Charpy

Per le applicazioni a bassa temperatura, le specifiche del progetto potrebbero richiedere la prova di impatto Charpy con intaglio a V. Questo test misura l'energia assorbita da un campione durante la frattura ad una temperatura specificata.

La temperatura di prova richiesta e l'energia assorbita devono essere definite dallo standard di progetto, dalle specifiche tecniche o dal codice applicabile. Gli acquirenti non devono presumere che un normale certificato di materiale dimostri la prestazione in termini di impatto a bassa temperatura a meno che il certificato non includa chiaramente il test richiesto.

Per i progetti critici, i test di impatto dovrebbero essere indicati nella richiesta di offerta e nell'ordine di acquisto prima dell'inizio della produzione.

Rischio di infragilimento da idrogeno e rivestimento

La finitura superficiale deve essere esaminata attentamente

Gli elementi di fissaggio a bassa temperatura spesso richiedono protezione dalla corrosione, soprattutto in ambienti esterni, offshore o industriali. Tuttavia, il processo di rivestimento deve corrispondere alla resistenza del materiale e al rischio di guasto.

La galvanostegia su elementi di fissaggio ad alta resistenza può introdurre il rischio di infragilimento da idrogeno se i controlli del processo non sono gestiti correttamente. Per alcune applicazioni, è possibile prendere in considerazione la zincatura lamellare, la zincatura a caldo, la placcatura meccanica, PTFE o l'acciaio inossidabile, a seconda degli standard e dell'ambiente di servizio.

Per la selezione della finitura, rivedere XZ Fastener vari elementi di fissaggio rivestiti.

Fattori di progettazione e installazione

Evitare la concentrazione dello stress

La scelta dei dispositivi di fissaggio a bassa temperatura non è solo una questione di materiali. Anche la progettazione dei giunti e la qualità dell’installazione influiscono sul rischio.

I controlli importanti includono:

1. Evitare transizioni brusche, filettature danneggiate e raccordi scadenti.
2. Utilizzare il grado corretto del dado e la durezza della rondella.
3. Confermare la lunghezza dell'innesto del filo.
4. Controllare la coppia di serraggio e la lubrificazione.
5. Evitare di serrare eccessivamente gli elementi di fissaggio ad alta resistenza.
6. Proteggi i fili dai danni da impatto durante il trasporto.
7. Separare i lotti e mantenere la tracciabilità del numero di colata.
8. Verificare che lo spessore del rivestimento non crei problemi di adattamento della filettatura.

In servizio a freddo, un piccolo difetto può diventare il punto di partenza della frattura. L'ispezione dovrebbe quindi includere la qualità della filettatura, i danni superficiali, la durezza, le condizioni del rivestimento e la tracciabilità dei documenti.

Lista di controllo RFQ per elementi di fissaggio a bassa temperatura

Informazioni che gli acquirenti dovrebbero fornire

Una richiesta di offerta completa dovrebbe includere:

• Tipo di dispositivo di fissaggio, standard, dimensioni e disegno, se applicabile.
• Grado del materiale e standard applicabile per le basse temperature.
• Temperatura minima di servizio.
• Temperatura richiesta per la prova di impatto e valore di accettazione.
• Requisiti di trazione, snervamento, durezza e carico di prova.
• Requisiti di dado, rondella e assemblaggio.
• Requisiti di controllo della finitura superficiale e dell'infragilimento da idrogeno.
• Requisito del certificato, come MTC o EN 10204 3.1.
• Requisiti di tracciabilità e marcatura dei lotti.
• Note applicative, tra cui vibrazione, impatto, corrosione e metodo di installazione.

Per elementi di fissaggio per servizio a freddo specifici del progetto, inviare disegni, standard e condizioni di lavoro XZ Fastener Contattaci.

Raccomandazione finale

Il cedimento degli elementi di fissaggio nelle applicazioni a bassa temperatura solitamente non è causato solo dalla scelta della dimensione. Il rischio principale deriva dalla scelta di un elemento di fissaggio con resistenza adeguata ma tenacità insufficiente per la temperatura di servizio.

Per i normali assemblaggi interni, possono essere accettabili elementi di fissaggio standard. Per le strutture delle regioni fredde, le apparecchiature GNL, i servizi offshore, i sistemi di refrigerazione, i macchinari minerari o le apparecchiature soggette a carichi d'urto, gli acquirenti devono definire i requisiti di resistenza alle basse temperature prima di ordinare.

L'approccio più sicuro consiste nello specificare la temperatura di servizio, la qualità del materiale, le prove di impatto, il sistema di rivestimento, i certificati e la tracciabilità nella fase della richiesta di offerta. Ciò aiuta a prevenire fratture fragili, errori di installazione e costose sostituzioni sul campo dopo che gli elementi di fissaggio sono già in servizio.