Travi in Alloy 800H per supporti in forni ad alta temperatura
Un’azienda chimico-farmaceutica aveva bisogno di una trave per sostenere un contenitore chimico all’interno di un forno di trattamento termico in funzione continua a 600 gradi Celsius. A questa temperatura una sezione strutturale non si sceglie più solo in base alla resistenza alla corrosione, perché la lega deve mantenere le proprie caratteristiche meccaniche sotto un carico termico prolungato e il processo produttivo deve lasciare intatte tali caratteristiche. Montanstahl ha individuato nell’Alloy 800H il materiale più adatto all’ambiente e ha prodotto le sezioni mediante saldatura laser ibrida, consegnando travi su misura da 70×60 mm e 63,5×60 mm con spessore delle ali di 8 mm, tagliate a misura in dodici lunghezze diverse.
Un supporto strutturale all’interno di un forno di trattamento termico
Nella produzione chimica e farmaceutica l’acciaio inossidabile è spesso indispensabile. Requisiti igienici, resistenza alla corrosione, durata e facilità di pulizia tendono a indicare la stessa famiglia di materiali, ed è questa versatilità il motivo per cui i gradi inox dominano la progettazione degli impianti nel settore petrolchimico, chimico e farmaceutico. Il componente richiesto era una trave che fungesse da supporto per un contenitore chimico collocato all’interno di un forno. Il forno è utilizzato per il trattamento termico e lavora a una temperatura costante di 600 gradi Celsius, il che cambia completamente la natura della specifica. Un supporto di questo tipo è caricato in permanenza mentre si trova in temperatura, quindi la domanda rilevante non è come si comporta il materiale in una breve escursione termica, ma come si comporta dopo migliaia di ore nella stessa condizione. I gradi austenitici standard usati altrove nell’impianto perdono progressivamente resistenza in questo intervallo e diventano soggetti a scorrimento viscoso, ed è per questo che la scelta ha dovuto orientarsi verso una lega per alte temperature.
Tre requisiti da soddisfare contemporaneamente
Il cliente cercava una lega resistente alla corrosione e in grado di mantenere le proprie caratteristiche meccaniche a temperature di esercizio costanti tra 500 e 700 gradi Celsius. A ciò si aggiungeva una seconda condizione facile da trascurare: la tecnologia di produzione usata per realizzare la sezione non deve alterare le proprietà del materiale scelto, perché una lega selezionata per le prestazioni ad alta temperatura vale poco se il processo di giunzione la degrada localmente. Il terzo requisito era dimensionale. Il cliente aveva bisogno di misure speciali di una forma di trave standard anziché di una sezione a catalogo, con altezza totale di 70 mm, larghezza delle ali di 26 mm, spessore delle ali di 8 mm e angoli entro 1,5 gradi, così che la trave si adattasse alla geometria disponibile nel forno. La combinazione dei tre vincoli esclude la maggior parte dei processi convenzionali, perché la saldatura ad arco introduce in un’ala sottile abbastanza calore da modificare la microstruttura nella zona del giunto, e laminare una misura speciale in una lega per alte temperature è raramente sostenibile per una quantità limitata.
Contesto applicativo
Il team tecnico ha individuato nell’Alloy 800H il grado più adatto a questo ambiente, grazie alla sua combinazione di resistenza alla corrosione e stabilità alle alte temperature di esercizio. La questione produttiva è stata risolta dopo diverse prove con la saldatura laser ibrida, in cui una sorgente di saldatura ad arco lavora insieme al laser per ridurre l’apporto termico, controllare le distorsioni e colmare la luce di giunzione tra le lamiere, così che le caratteristiche meccaniche del materiale di partenza vengano conservate nella trave finita. Montanstahl ha consegnato travi da 70×60 mm e 63,5×60 mm con ali da 8 mm, tagliate a misura in dodici lunghezze diverse. Lo stesso approccio vale ogni volta che un progetto richiede una trave in una dimensione non coperta da alcun programma di laminazione, o in una lega che la giunzione convenzionale comprometterebbe. Approfondimenti su apporto termico e qualità della saldatura sono disponibili nel nostro articolo sui vantaggi della saldatura laser, e le domande specifiche trovano risposta nelle Q&A tecniche di Montanstahl.