Histar® Aceros innovadores de alta resistencia para estructuras de acero económicas

Long Carbon Europe
Sections and Merchant Bars
HISTAR®
Aceros innovadores de alta resistencia para
estructuras económicas en acero
Shanghai World Finance Center, P.R. China
Aceros innovadores
de alta resistencia
para estructuras
económicas en acero
Índice
Construcción sostenible con perfiles de acero laminados en caliente
3
1. Introducción
5
2. Características de los aceros HISTAR® 6
3. ¿Cómo reducir el peso de las estructuras mediante los aceros HISTAR®? 10
4. Procedimientos de fabricación y de uso de los aceros HISTAR®
15
5. Condiciones técnicas de suministro 18
Asistencia técnica y Acabado 20
Sus partners 21
1
Construcción sostenible con perfiles
de acero laminados en caliente
nivel más elevado posible del contenido
energético de los materiales ya presentes
en los edificios, lo que ,en general, lleva a
buscar una mayor eficiencia de los materiales
de construcción. El acero utilizado para la
fabricación de los perfiles laminados en
caliente muestra una excelente eficacia,
tratándose del material de construcción más
reciclado del mundo. Por un lado, gracias al
proceso de fabricación de acero en horno
eléctrico, se puede utilizar exclusivamente
chatarra como materia prima para su
fabricación [Upcycling o Aprovechamiento].
Por otro lado, los elementos de construcción
ya montados pueden reutilizarse
posteriormente en reconstrucciones o
reformas. Además, la fabricación de acero
en horno eléctrico conlleva una importante
reducción de las emisiones tanto acústicas
como de partículas y de CO2, así como
un menor consumo de agua y energía.
La explotación durable de los recursos naturales
en nuestras sociedades industrializadas afecta
en gran parte también a las construcciones
de nuestro entorno. Ella exige, por lo tanto,
que la industria de la construcción modifique
las condiciones económicas de los procesos
de construcción, principalmente la toma
en consideración de los ciclos de vida de
las construcciones; y por otra, al nivel de
tecnologías, realizar transformaciones
tecnológicas interdisciplinares profundas
en los procedimientos de construcción,
con el fin de poner en pie de igualdad los
objetivos de sostenibilidad , económicos y
socioculturales, así como su interconexión.
Estos tres objetivos de sostenibilidad,
ecológicos
económicos
socioculturales
l
l
l
son globalmente interdependientes, pero
también ambivalentes, y han de ofrecer
respuestas coherentes a cuestiones
complejas con el fin de dejar en herencia
a las futuras generaciones un entorno
edificado en condiciones habitables.
La construcción sostenible realizada con
perfiles de acero laminados en caliente se
muestra en total consonancia con los diversos
aspectos de los objetivos de sostenibilidad:
l
Aspectos ecológicos de la sostenibilidad
En este caso, los principales objetivos son
la reducción de los residuos de edificación
en las en la demolición del edificio al fin
de su vida útil, el uso de materiales de
construcción inocuos para el medioambiente
y para la salud, y el mantenimiento en el
l
Aspectos económicos de la sostenibilidad
l
Aspectos socioculturales de la sostenibilidad
Este punto permite al arquitecto combinar
sus propios requisitos estéticos con las
expectativas sociales del entorno. También, en
este sentido, el acero utilizado en la fabricación
de los perfiles laminados en caliente permite
a los proyectistas una mayor transparencia y
esbeltez de la estructura y, simultáneamente,
una mayor seguridad y capacidad de carga.
El usuario y su entorno social se mueven
en un medio sano desde el punto de vista
biológico, ya que las construcciones de acero
no emiten al medioambiente ningún tipo de
sustancia nociva, por lo que no representa
peligro alguno para la salud de los seres vivos.
Este folleto tiene como objetivo servir de ayuda
a aquellos lectores interesados en lograr las
mejores condiciones que hagan posible una
construcción moderna, económica, ecológica
y sostenible mediante la elección acertada
y la utilización apropiada del potencial que
ofrece el acero como materia prima.
En este aspecto, las principales ventajas
para los inversores son la reducción de los
costes de inversión, la optimización de los
costes de explotación, así como la obtención
de la máxima duración útil de servicio
combinada con la máxima flexibilidad de uso.
En este sentido, el acero utilizado para la
fabricación de estos perfiles laminados
en caliente descubre a los arquitectos e
ingenieros de estructuras posibilidades
insospechadas de ajustarse a las exigencias
de los inversores, logrando una perfecta
simbiosis entre alta calidad, funcionalidad,
estética y un montaje sencillo y rápido. El
acero recuperado se puede reutilizar todas
las veces que se desee, y la reutilización
total o parcial de las estructuras de acero
muestra un elevado potencial económico si la
concepción inicial del proyecto es la adecuada.
3
© Chuck Choi - Architect: Foster & Partners - Hearst Tower, NYC
1. Introducción
© Skidmore, Owings & Merrill LLP / dbox Studio
Con el desarrollo de los aceros HISTAR,
ArcelorMittal ha logrado crear aceros
en los que se combinan un alto límite
elástico, una excelente tenacidad a bajas
temperaturas y una destacada soldabilidad.
Este desarrollo ha sido posible gracias al
innovador proceso de tratamiento término
“en línea” de templado y de auto-revenido
(Quenching and Self-Tempering - QST),
desarrollado por la división Commercial Sections
de ArcelorMittal en colaboración con el Centre
de Recherches Métallurgiques [Centro de
Investigaciones Metalúrgicas] de Lieja.
El proceso QST permite una producción rentable
de aceros de construcción y estructuras
marinas (offshore) de alta resistencia.
Los aceros HISTAR cumplen plenamente
las normas europeas y nacionales.
Los perfiles H laminados en caliente en
calidad HISTAR permiten la construcción de
estructuras aligeradas y competitivas. Con
ellos, los ingenieros pueden explotar al máximo
las excelentes propiedades de los aceros
HISTAR en los diseños de pilares de edificios de
gran altura, celosias de gran luz y estructuras
marítimas offshore. Los nuevos aceros se
adaptan especialmente a las estructuras en las
que las limitaciones constituyen el criterio de
dimensionamiento y en las zonas sísmicas.
Con los aceros HISTAR, ArcelorMittal cubre las
necesidades de los proyectistas reduciendo
de forma significativa el peso y el coste de la
estructura, respetando a la vez las exigencias
de seguridad y desarrollo sostenible.
Freedom Tower, NYC
En el emplazamiento del
antiguo World Trade
Center HISTAR 460
5
2. Características de los aceros HISTAR®
1. Descripción de los productos
Los aceros HISTAR corresponden a calidades
de acero estructural de baja aleación, en
los que se combina de forma óptima una
alta resistencia, una buena ductilidad y una
excelente soldabilidad. Se pueden suministrar
calidades HISTAR con valores mínimos de
límite elástico de 355 o 460 Mpa.
l
relación máxima entre los valores de límite
elástico y de resistencia a la tracción.
Se comercializan diferentes tipos de calidades HISTAR:
Para construcción de tipo general:
HISTAR 355
según las especificaciones de S355 M–EN 10025-4:2004
HISTAR 355 L
según las especificaciones de S355 ML–EN 10025-4:2004
HISTAR 460
según las especificaciones de S460 M–EN 10025-4:2004
HISTAR 460 L
según las especificaciones de S460 ML–EN 10025-4:2004
Las calidades HISTAR para estructuras
marítimas offshore ofrecen las siguientes
ventajas adicionales, en concreto:
propiedades mejoradas de deformación en
sentido transversal al espesor con respecto a
la resistencia al desgarro laminar (calidades Z).
propiedades de resiliencia en
sentido transversal.
l
Límite elástico mín. (MPa)
En comparación con los aceros estructurales
estándar, las calidades HISTAR presentan
características mecánicas mejoradas,
garantizadas en toda la gama de espesores del
producto (Figura 1). Para una mejor adecuación a
las diferentes aplicaciones, se pueden suministrar Para estructuras marítimas offshore:
HISTAR 355 TZ OS
aceros HISTAR con una ductilidad garantizada a
según las especificaciones de S355 G11+M–EN 10225:2001
temperaturas 0º C, -20° C o hasta -50° C.
HISTAR 355 TZK OS
según las especificaciones de S355 G12+M–EN 10225:2001
Los aceros HISTAR se suministran en estado
HISTAR 460 TZ OS
de laminación termomecánica y según las
según las especificaciones de S460 G3+M–EN 10225:2001
especificaciones de las normas europeas
HISTAR 460 TZK OS
EN 10025-4:2004 sobre aceros estructurales
según las especificaciones de S460 G4+M–EN 10225:2001
de grano fino soldables y EN 10225:2001
sobre aceros estructurales soldables para
estructuras marinas fijas. Asimismo, estos
materiales cumplen los requisitos de otras
Figura 1: Límite elástico mínimo para aceros HISTAR y calidades EN 10025-4:2004
normas nacionales como ASTM A 913-07 y
según el espesor del material
JIS G 3106:1995. En la Tabla 1 se muestra una
comparativa entre las calidades HISTAR y otras
calidades estándar de aceros estructurales
según sus límites elásticos. Los aceros HISTAR
HISTAR® 460
son compatibles con los requisitos de los
Eurocódigos para el diseño de estructuras
metálicas y mixtas de acero/ hormigón.
HISTAR® 355
l
Espesor del material (mm.)
Tabla 1: Comparación de calidades HISTAR
Normas
HISTAR
Límite
elástico
(MPa)
Normas europeas y nacionales
Normas anteriores
EN 10025-4:
EN 10025-2:
EN 10225:
ASTM
JIS G 3106:
NF A 35-504
2004
2004
2001
A 913-07
2004
NF A 36-201
355
S 355
S 355
S 355
Gr 50
SM 490 B/C/YB
E 355
460
S 460
S 450
S 460
Gr 65
SM 570
E 460
NF A 35-501
DIN 17102
DIN 17100
BS 4360
E 36
St E 355
St 52-3
50 D
St E 460
55 C
2. Composición química y
propiedades mecánicas
En las Tablas 2 y 3 se presentan la composición
química y propiedades mecánicas de las calidades
HISTAR para la construcción metálica, mientras
que las Tablas 4 y 5 recogen los parámetros
correspondientes a las calidades destinadas a
ser utilizados en estructuras marinas offshore.
3. Tipos de perfiles
Se pueden suministrar perfiles HE con un canto
superior o igual a 260 mm. y perfiles IPE con un
canto superior a 500 mm. fabricados con aceros
HISTAR, siendo asimismo posible el suministro de
los correspondientes perfiles ASTM A6 y BS 4.
El espesor de ala máximo es:
125 mm. para perfiles HISTAR 355 o 460
63 mm. para perfiles HISTAR 355 L o 460 L
40 mm. para calidad HISTAR Offshore (perfiles
con espesor de ala > 40, previo acuerdo).
l
l
l
Para más información sobre la disponibilidad
de vigas con clases HISTAR, consulte el
programa de ventas de ArcelorMittal
para Perfiles y Barras Comerciales.
7
2. Características de los aceros HISTAR®
Tabla 2: Composición química de los aceros HISTAR para aplicaciones generales
Composición química
Análisis de colada [%]
Calidades
C
Mn
Si (3)
P
S
Al (2)
Nb
Ti
V
máx.
máx.
máx.
máx.
máx.
mín.
máx.
máx.
máx.
CEV(1) máx. Espesor
nominal [mm.]
> 63
≤ 63
≤ 125
HISTAR 355
0.12
1.60
0.30
0.035
0.030
0.02
0.05
0.050
0.10
0.39
0.39
HISTAR 355 L
0.12
1.60
0.30
0.030
0.025
0.02
0.05
0.050
0.10
0.39
-
HISTAR 460
0.12
1.70
0.30
0.035
0.030
0.02
0.05
0.050
0.12
0.41
0.43
HISTAR 460 L
0.12
1.70
0.30
0.030
0.025
0.02
0.05
0.050
0.12
0.41
-
(1) CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15
(2) El requisito sobre el contenido mínimo de aluminio no se aplica si existen elementos fijadores del nitrógeno en cantidad suficiente.
(3) Previo acuerdo Si: 0,15 - 0,25 %.
Tabla 3: Propiedades mecánicas de los aceros HISTAR para aplicaciones generales
Propiedades mecánicas
Calidades
Ensayo de flexión por choque con
probeta Charpy con entalla en V(1)
Ensayo de tracción
Límite elástico mínimo Re [MPa]
Espesor nominal [mm.]
Resistencia a
la tracción Rm
Alargamiento
mínimo A
Lo=5,65 √So
Temperatura
Energía absorbida
mín.
[°C]
[J]
0
47
-20
40
-20
47
-50
27
0
47
-20
40
-20
47
-50
27
≤ 63
> 63
≤ 125
[MPa]
[%]
HISTAR 355
355
355
470 -630
22
HISTAR 355 L
355
-
470-630
22
HISTAR 460
460
450
540-720
17
HISTAR 460 L
460
-
540-720
17
(1) Valor medio de tres probetas, sin que ninguno de sus valores sea inferior al 70 % del valor medio garantizado. Son aplicables las especificaciones de la norma EN 101 13:1993.
2. Características de los aceros HISTAR®
Tabla 4: Composición química de las calidades HISTAR para aplicaciones marinas offshore
Composición química
Calidades
Análisis de colada [%]
C
Mn
Si (3)
P
S
Al (2)
Nb
Ti
V
máx.
máx.
máx.
máx.
máx.
mín.
máx.
máx.
máx.
CEV(1)
máx.
HISTAR 355 TZ
OFFSHORE
0.12
1.60
0.30
0.025
0.010
0.02
0.04
0.025
0.06
0.38
HISTAR 355 TZK
OFFSHORE
0.12
1.60
0.30
0.020
0.007
0.02
0.04
0.025
0.06
0.38
HISTAR 460 TZ
OFFSHORE
0.12
1.70
0.30
0.025
0.010
0.02
0.05
0.025
0.06
0.39
HISTAR 460 TZK
OFFSHORE
0.12
1.70
0.30
0.020
0.007
0.02
0.05
0.025
0.06
0.39
(1) CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15
(2) El requisito sobre el contenido mínimo de aluminio no se aplica si existen elementos fijadores del nitrógeno en cantidad suficiente.
(3) Previo acuerdo Si: 0,15 - 0,25 %.
Tabla 5: Propiedades mecánicas de los aceros HISTAR para aplicaciones marinas offshore
Propiedades mecánicas
Ensayo de tracción
Calidades
Límite elástico mín.
Re
[MPa]
Ensayo de tracción en sentido
transversal al espesor (1)
Resistencia
Elongación
a la tracción
mínima A
Rm
Lo=5.65√So
Reducción mínima
del área
Zz
Ensayo de flexión por
choque con probeta
Charpy con entalla en V (2)
Sentido
longitudinal
Sentido
transversal
(3)
Espesor nominal (mm)
[MPa]
[%]
[%]
16
> 16
≤ 40
HISTAR 355 TZ
OFFSHORE
355
355
460-620
22
25
-20° C
KV ≥50 J
-20° C
KV ≥27 J
HISTAR 355 TZK
OFFSHORE
355
355
460-620
22
35
-40° C
KV ≥50 J
-40° C
KV ≥50 J
HISTAR 460 TZ
OFFSHORE
460
460
530-720
17
25
-20° C
KV ≥60 J
-20° C
KV ≥27 J
HISTAR 460 TZK
OFFSHORE
460
460
530-720
17
35
-40° C
KV ≥60 J
-40° C
KV ≥50 J
(1) Ensayo en sentido transversal al espesor, previo acuerdo. Valor medio de tres ensayos. Solamente para t > 15 mm.
(2) Valor medio de tres ensayos en probetas sin reducir, sin que ninguno de sus valores sea inferior al 70 % del valor medio garantizado. Son aplicables las especificaciones de la norma EN 10225:2001.
(3) Ensayo realizado con acuerdo previo.
(4) Para espesores ≤ 25 mm., ensayo con probeta Charpy en V a -20° C.
9
3. ¿Cómo reducir el peso de las estructuras
mediante los aceros HISTAR®?
Longitud de pandeo: 3,5 m
156 %
149 %
100 %
70 %
68 %
Peso
relativo
Coste relativo
de los materiales
Calidad del acero
Sección
Carga de rotura (kN.)
S 235 JR
HE 280 M
4578
S 355 JR
HE 320 B
4382
Longitud de pandeo: 3,5 m
100 %
70 %
68 %
Peso
relativo
Coste relativo
de los materiales
S 235 JR
HD 400 x 1086
25254
Calidad del acero
Sección
Carga de rotura (kN.)
Figura 2: Rentabilidad del uso del acero HISTAR en pilares
HISTAR 460
HE 300 A
4396
160 %
156 %
S 355 JR
HD 400 x 677
24580
En comparación con los aceros estructurales
convencionales, las calidades HISTAR, de alta
resistencia, permiten reducir el peso y el coste de
los pilares de las estructuras , así como el volumen de soldadura y el tiempo de montaje (ver
figuras 2, 3 y 4).
HISTAR 460
HD 400 x 463
25156
Figura 3: Rentabilidad del uso de acero HISTAR en
pilares muy cargados
70 000
HISTAR 460
Carga de rotura relativa
60 000
L
142 %
50 000
125
Carga de pandeo [kN.]
Carga de rotura de los pilares
S 355
40 000
HD 400 x 1086
100 %
S 235
30 000
70 %
20 000
10 000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
Longitud de pandeo [m.]
Figura 4: Influencia de la esbeltez en la capacidad
de carga máxima de pilares fabricados con acero
convencional y en acero HISTAR
11
ArcelorMittal Photo Library - Architect: Dominique Perrault - Velodrome, Berlin
115
35
130
90
Longitud de pandeo: 4,5 m.
125
Coste de fabricación
Peso lineal
120 %
102 %
100 %
82 %
62 %
Calidad del acero
Sección
Carga de rotura (kN.)
Peso (Kg./m)
HISTAR 460
HD 400 x 1086
S 355 JR
HD 400 x 990
Pilar en cajón
50544
1086
46568
1320
47463
1342
S 355
+ chapas
Gracias al alto límite elástico de las vigas HISTAR
se puede sustituir vigas complicadas o costosas
vigas armadas por perfiles laminados en caliente
más económicos (Figura 5)
Figura 5: Rentabilidad del uso de pilares HISTAR con
respecto a secciones armadas
En el caso de vigas sometidas a flexión, el uso
de perfiles fabricados en las calidades HISTAR
permite reducir la sección transversal y el coste
de fabricación (Figura 6).
Peso
relativo a la calidad S 355
Coste acero
Volumen de soldadura
125 %
112 %
110 %
100 %
87 %
81 %
70 %
7m
Calidad del acero
Sección
Carga de rotura (kN.)
S 235 JR
HE 1000 B
1657
S 355 JR
HE 900 A
1870
HISTAR 460
HE 700 A
1640
Peso
relativo a la calidad S 355
Coste del acero
Volumen de soldadura
171 %
174 %
175 %
100 %
Calidad del acero
Sección
Carga de rotura (kN.)
S 235 JR
HD 400 x 1086
27027
S 355 JR
HD 400 x 634
26260
78 %
73 %
53%
HISTAR 460
HD 400 x 463
27117
Figura 6: Rentabilidad del uso de perfiles HISTAR
en vigas.
Las calidades HISTAR desarrollan todo su
potencial en el diseño de los elementos a
tracción de celosías. En primer lugar, permiten
reducir el peso y, en consecuencia, el coste del
acero gracias a su elevado límite elástico. Por
otra parte, la reducción del peso propio de la
celosía trae como consecuencia el diseño de
secciones de menor espesor, lo que, a su vez,
redunda en una ahorro adicional en los costes de
fabricación (Figura 7). Por último, la posibilidad
de suministrar perfiles en longitudes grandes
(hasta 32 m., en función de la sección) permite
disminuir el coste de las uniones por empalme.
Figura 7: Rentabilidad del uso de perfiles HISTAR
en aplicaciones de celosías
13
4. Procedimientos de fabricación y de uso de los aceros HISTAR®
1. Aspectos generales
4. Soldadura
4.1. Temperaturas de precalentamiento
La observación de las recomendaciones de
carácter general incluidas en esta sección
permite asegurar la obtención del éxito en los
procesos de fabricación, soldadura y tratamiento
térmico de aceros HISTAR 355 e HISTAR 460
de grano fino y alta resistencia para aplicaciones
estructurales y en estructuras marinas offshore.
Los aceros HISTAR ofrecen una excelente
soldabilidad, tanto si se trata de procesos
automáticos como manuales, siempre que se
respeten las normas generales de soldadura.
Los procesos de soldadura por arco metálico
en atmósfera protectora, la soldadura MIG
[Metal Inert Gas], la soldadura por arco con
electrodo revestido y la soldadura por arco
sumergido permiten obtener excelentes
resultados al soldar perfiles HISTAR 355 y 460.
La temperatura de precalentamiento,
para evitar la formación de grietas en frío,
equivale a la temperatura más baja antes de
comenzar la primera pasada y por debajo de
la cual la zona de soldadura no descenderá
durante el proceso de soldadura.
Consulte con la división Commercial Sections
de ArcelorMittal cualquier otro aspecto que
no esté recogido en estas recomendaciones.
2. Mecanizado
Los perfiles HISTAR 355/460 pueden ser
mecanizados en las mismas condiciones
que los aceros estructurales del mismo nivel
de resistencia a la tracción. El desgaste de
herramienta producido durante el taladrado
y corte de perfiles de calidad HISTAR es
similar al que se produce en el caso de
perfiles de calidad estructural con valores
similares de resistencia a la tracción.
l
El proceso de soldadura permite unir entre
sí aceros de calidades HISTAR 355 y 460 y
aceros de calidad estructural convencional.
En estos casos, el procedimiento de
soldadura utilizado deberá tener en
cuenta las condiciones requeridas para
la soldadura de calidad convencional.
El procedimiento de corte de los perfiles de
las calidades HISTAR 355/460 es idéntico al
aplicado a aceros estructurales con valores
similares de resistencia a la tracción. No es
necesario realizar un calentamiento previo en
procesos de oxicorte cuando éste se desarrolla
a una temperatura ambiente > 0° C.
l
l
Figura 8: Temperaturas de precalentamiento para aceros estructurales de calidad
convencional y de calidades HISTAR (Según EN 1011-2:2001/Método A)
Espesor [mm.]
CEV [%]
125
0,7
3. Oxicorte
Gracias al bajo nivel de carbono equivalente de
los aceros HISTAR (figura 8), no es necesario
realizar un calentamiento preliminar siempre que:
el aporte térmico esté situado
entre 10 y 60 kJ/cm.,
la temperatura del producto sea > 0° C,
se utilicen electrodos de bajos contenido
de hidrógeno y de carbono equivalente.
0,6
een
sctció
u
r
st
on
veec
d
os
er
c
A
0,5
0,4
les
na
o
i
c
esen
nv
co
Temperatura de
precalentamiento [° C]
80
40
12
125
12
TAR
HIS
0,3
0,2
235
275
355
420
460
500
Limite elástico Re [MPa]
No es necesario precalentamiento
para calidades HISTAR si:
l
para Re < 460 : H2 ≤ 10 ml. / 100g.
l para Re ≥ 460 : H2 ≤ 5 ml. /100g.
l E > 10 kJ./cm.
CEV (%) = C + Mn + (Cr+Mo+V) + (Cu+Ni)
6
5
15
14
Central de Diandong, R.P. China
En la norma EN 1011-2:2001 se formulan
una serie de recomendaciones relativas a las
temperaturas de precalentamiento de aceros
de grano fino en función del nivel de carbono
equivalente, el espesor del producto, el
contenido en hidrógeno de los electrodos y el
aporte energético (ver figura 3 para el método A
de la EN 1011-2:2001). Estas recomendaciones
se aplican a las condiciones normales de
fabricación y a la soldadura de metal base a
temperaturas > 0° C.
A partir de estas recomendaciones y de los
resultados de las pruebas específicas realizadas
a las calidades HISTAR 355 e HISTAR 460, se
han establecido las siguientes temperaturas de
precalentamiento:
HISTAR 355: No es necesario realizar
precalentamiento en toda la gama de espesores si:
el contenido de hidrógeno difusible del metal
depositado es < 10 ml./100 g.
los valores de aporte energético
son > 10 kJ./cm.
l
l
HISTAR 460: No es necesario realizar
precalentamiento en toda la gama de espesores si:
el contenido de hidrógeno difusible del metal
depositado es ≤ 5 ml/100 g.
los valores de aporte energético son
≥10 kJ/cm.
l
l
Shanghai World Finance Center, R.P. China
15
4. Procedimientos de fabricación y de uso de los aceros HISTAR®
Asimismo, se pueden soldar los productos de
calidad HISTAR 460 con consumibles cuyos
niveles de hidrógeno estén entre 5 y 10 ml./
100 g. Se recomienda un ligero
precalentamiento en el caso de perfiles de gran
espesor cuando la aportación térmica sea baja.
selección de los consumibles se deberán tener en
cuenta los siguientes criterios:
las propiedades mecánicas del metal de
soldadura cumplirán las especificaciones de
la calidad HISTAR, en particular en lo que se
refiere a la resiliencia,
una práctica habitual en las soldaduras es
hacer que las propiedades de resistencia a la
tracción del consumible sean equivalentes o
ligeramente superiores a las del metal base,
para utilizar un procedimiento “sin
precalentamiento”, el metal de soldadura
depositado tendrá un bajo contenido en
hidrógeno difusible, es decir, H2 ≤ 10 ml./
100 g. para HISTAR 355 y H2 ≤ 5 ml./100 g.
para HISTAR 460,
antes de su utilización, los fundentes y
electrodos básicos revestidos serán sometidos
a un proceso de secado durante 2 horas a
+300° C y de almacenamiento a +150° C
en un horno de secado y/u horno portátil.
En caso de que se utilicen electrodos secos,
únicamente será necesario almacenarlos a
+150° C. En cualquier caso, se deberán seguir
las recomendaciones del fabricante.
al igual que para la soldadura de aceros
estructurales convencionales, se recomienda
utilizar electrodos con níquel en caso de
que se requieran altos niveles de ductilidad
a bajas temperaturas (por ej., para puentes,
estructuras marinas offshore, etc.).
l
l
La Tabla 6 recoge los requisitos de
precalentamiento aplicables para las calidades
HISTAR 460 en función del espesor, el aporte
energético y el contenido de hidrógeno de
los consumibles utilizados en el proceso de
soldadura.
l
Puede que sea necesario realizar cierto
precalentamiento a temperaturas ambiente
< 0° C, con electrodos que tienen un alto
contenido en hidrógeno, en situaciones de
coerción elevada o en el caso de soldadura de
baja aportación de energía (como, por ejemplo,
soldadura de reparación, soldadura por puntos
o soldaduras con una sola pasada realizadas
en productos de gran espesor). En el caso de
aplicaciones especiales, se puede optar por
aplicar un procedimiento de precalentamiento
más conservador. En cualquier caso, el
precalentamiento no perjudicará la calidad de los
aceros HISTAR.
Si la temperatura es ≤ 5º C o si la superficie del
perfil está húmeda, antes de realizar la soldadura
se recomienda secar la superficie en la zona del
surco.
4.2. Consumibles
Se deberá seleccionar el metal de aportación
de forma que se garanticen las propiedades
mecánicas previstas de la unión soldada. En la
l
En la Tabla 7 se resume la información necesaria
para una correcta selección de los consumibles
de soldadura: propiedades de resistencia y
resiliencia de las calidades HISTAR así como
las normas relativas a la clasificación de los
consumibles para los diferentes tipos de
Contenido de hidrógeno de los consumibles
[ml./100 g.]
[mm]
≤25
> 25
El contenido de hidrógeno de los consumibles
aparece indicado en la designación standard H5 o
H10 para contenidos inferiores a 5 o
10 ml./100 g. respectivamente. Los
consumibles utilizados en procesos de soldadura
sin fundentes (procedimientos 13, 135 svt.
EN ISO 4063:2000) no contienen hidrógeno.
l
Tabla 6: Requisitos de precalentamiento para aceros HISTAR 460
Espesor
procesos de soldadura. Además, en dicha tabla
se incluyen algunos ejemplos representativos
de la selección de consumibles, aunque también
pueden ser aceptables otras opciones. Si lo
desea, puede formularnos sus consultas sobre las
designaciones comerciales pudiendo, asimismo,
contactar con los fabricantes de consumibles de
soldadura.
5-10
≤5
Aporte térmico [kJ./cm.]
Aporte térmico [kJ./cm.]
10-15
15-60
10-15
15-60
Sin precalent.
100°C
Sin precalent.
Sin precalent.
Sin precalent.
Sin precalent.
Sin precalent.
Sin precalent.
4.3. Preparación de bordes para soldadura
Los chaflanes pueden realizarse por oxicorte,
mecanizado, plasma o corte por chorro de agua.
Es posible realizar sin limitación chaflanes en
forma de V o de semi V .
En el caso de otros tipos de chaflanes
(soldaduras en K o en X), para espesores de
material superiores a 63 mm., se recomienda
que la raíz del cordón de soldadura esté situada
entre un tercio y un cuarto del espesor del
material
5. Eliminación de tensiones
En ocasiones, puede ser necesario aplicar
un tratamiento PWHT (tratamiento térmico
posterior a la soldadura) para la eliminación de
tensiones en aquellos casos en los que el diseño
de la fabricación y/o las condiciones de tensión
tras la soldadura hagan necesaria la reducción de
las tensiones residuales.
4. Procedimientos de fabricación y de uso de los aceros HISTAR®
Si se requiere una eliminación de tensiones
para los productos de aceros HISTAR, ésta
se realizará a temperaturas que oscilan entre
530° C y 580° C. El tiempo de mantenimiento
recomendado es de 2 minutos por cada mm.
de espesor, aunque, en cualquier caso, este
intervalo no deberá ser inferior a 30 minutos ni
superior a 90 minutos.
Para mejorar la eficacia del proceso de
enderezado a la llama, se deberán aplicar
fuerzas de sujeción al elemento estructural
mediante gatos calibrados u otros dispositivos
adecuados. En las áreas que van a ser sometidas
a enderezado a la llama, las tensiones de las
fuerzas de sujeción deberán ser inferiores al
límite elástico del acero a temperaturas elevadas.
6. Enderezado a la llama
7. Conformado en caliente
Este proceso se caracteriza por un calentamiento
rápido y local cuya finalidad principal es
eliminar deformaciones o dar a un miembro
estructural una forma determinada. 17
Las calidades HISTAR 355/460 admiten
este tipo de procesos siempre que se sigan
los procedimientos aplicados habitualmente
a los aceros de grano fino. En caso de que
se deba realizar un recalentamiento local de
corta duración en todo el espesor del perfil, se
pueden alcanzar temperaturas de enderezado
a la llama de hasta 700° C, mientras que
si se trata únicamente de recalentamiento
superficial y local de la superficie, esta
temperatura llega a alcanzar los 900° C.
Los aceros HISTAR no son aptos para
operaciones de conformado en caliente y
normalizado a temperaturas superiores a las
del tratamiento para eliminación de tensiones.
las cuales deberán seguir siendo compatibles
con el uso previsto de la estructura.
9. Galvanizado
Previo acuerdo, las calidades HISTAR se
suministran con un contenido en silicio que
oscila entre el 0,14 y el 0,25 %, por lo que
estos productos permiten la formación de una
capa de zinc en un proceso de galvanización en
caliente. Se deberán seguir las recomendaciones
de fabricación para elementos de acero
a galvanizar. Si desea más información al
respecto, consulte el folleto “Protección
mediante galvanización en caliente de perfiles
laminados” (disponible bajo petición).
8. Conformado en frío
10. Acabado de las vigas
El comportamiento de los aceros HISTAR durante
los procesos de conformado en frío es similar
al de los aceros estructurales convencionales
con el mismo rango de resistencias a la tracción,
aplicándose las normas habituales relativas
a la deformación en frío. En particular, es
recomendable controlar y limitar el grado de
deformación en frío. La conformación en frío
modifica las propiedades mecánicas del acero,
Con el fin de ahorrar tiempo y costes al
cliente, los perfiles de ArcelorMittal pueden
suministrarse en condiciones de post-procesado,
tales como aserrado en frío, taladrado,
recortado, enderezado, contraflechado,
achaflanado, soldadura y colocación de
conectores, así como el tratamiento superficial.
Tabla 7: Selección del metal de aportación según la clasificación de la norma europea
Proceso de soldadura (EN ISO 4063:2000)
Calidad
Ensayo de tracción
Ensayo de resiliencia
HISTAR
Re mín.
[MPa]
Rm
(MPa)
A5d mín
[%]
Temperatura Energía mín.
[°C]
[J]
355
355
470-630
22
-20
40
355 L
355
470-630
22
-50
27
355 TZK- OS
355
460-620
22
-40
460
460
540-720
17
460 L
460
540-720
460 TZK- OS
460
540-720
Procedimiento Procedimiento Procedimiento
111
13, 135
136
Norma
(Designación)
Norma
(Designación)
Norma
(Designación)
Procedimiento
121
Norma
(Designación)
EN 499
EN 440
EN 758
(E 42 3 *** H10) (G 42 3 ***) (T 42 3 *** H10)
EN 760
EN 756
50
EN 499
(E 42 5 *** H5)
EN 440
(G 42 5 ***)
EN 758
(T 42 5 *** H5)
EN 760
EN 756
-20
40
EN 499
(E 46 4 *** H5)
EN 440
(G 46 3 ***)
EN 758
(T 46 3 *** H5)
EN 760
EN 756
17
-50
27
17
-40
60
EN 499
(E 46 5 *** H5)
EN 440
(G 46 5 ***)
EN 758
(T 46 5 *** H5)
EN 760
EN 756
17
© Chuck Choi - Architect: Foster & Partners - Hearst Tower, NYC
5. Condiciones técnicas de suministro
1. Tolerancias de laminación
3. Ensayos por ultrasonidos
Las tolerancias sobre dimensiones y peso de
las vigas fabricadas en las calidades HISTAR
son idénticas a las de los aceros estructurales.
Dichas tolerancias se encuentran recogidas en el
programa de venta para los perfiles.
Los ensayos por ultrasonidos se realizan previo
acuerdo, aplicándose un recargo por estas
pruebas. El cliente y el fabricante acordarán el
procedimiento para la realización de las mismas.
4. Certificación
2. Ensayos mecánicos
Para las calidades HISTAR se realizan ensayos
de tracción y ensayos de impacto en probeta
Charpy con entalla en V de acuerdo con la norma
EN 10025:2001. Previo acuerdo, se podrán
realizar ensayos adicionales aplicándose en estos
casos un recargo en el precio.
La frecuencia de los ensayos mecánicos para
las calidades HISTAR Offshore cumple con los
requisitos de la norma EN 10225:2001, es
decir, un ensayo cada 40 t. o fracción restante,
realizándose en estos casos las siguientes
pruebas: un ensayo de resistencia a la tracción
y tres ensayos de flexión por choque sobre
probeta Charpy con entalla en V. La posición
y orientación de las probetas utilizadas en
estos ensayos cumplen los requisitos de EN
10225:2001. Previo acuerdo, se podrán realizar
otras pruebas, tales como ensayos de tracción
en sentido transversal al espesor, según la norma
EN 10025-4:2004, así como ensayos de flexión
por choque en sentido transversal, aplicándose
en estos casos un recargo en el precio.
El tipo de certificación se especificará al formular
el pedido.
5. Acondicionamiento de la superficie
El estado superficial estándar de las vigas HISTAR
cumple la norma europea EN 10163-3:2004,
Clase C, Subclase 1; siendo posibles, previo
acuerdo, otras condiciones de suministro.
Previo acuerdo, el material podrá ser
suministrado granallado con o sin recubrimiento,
aplicándose un recargo en el precio por ello. El
cliente y el fabricante acordarán el procedimiento
para la aplicación de este tratamiento.
Si se requieren otros ensayos, como, por
ejemplo, ensayos para la evaluación de la
soldabilidad, éstos deberán ser acordados
previamente.
19
Asistencia técnica y
Acabado
Asistencia técnica
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del cuidado aportado en la redacción y corrección de este catálogo, hubieran podido producirse, así
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Notas
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