DH32 vs EH32 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros DH32 y EH32 pertenecen a la familia de aceros estructurales de alta resistencia, comúnmente utilizados en la construcción naval y en aplicaciones estructurales pesadas. Los ingenieros y los equipos de compras suelen considerar estas calidades al equilibrar requisitos como la tenacidad a bajas temperaturas, la soldabilidad, la facilidad de fabricación y el coste del ciclo de vida. Entre los contextos de decisión típicos se incluyen las estructuras de casco y cubierta, las estructuras marinas y la fabricación soldada, donde las temperaturas ambiente o de servicio y la resistencia al impacto son factores importantes.

La principal diferencia práctica entre ambos radica en su diseño para el comportamiento ante impactos en condiciones de frío extremo: un grado está optimizado para ofrecer mayor tenacidad a bajas temperaturas (mejorando la resistencia a la fractura frágil), mientras que el otro está calibrado para una resistencia equivalente, con menor énfasis en el comportamiento ante impactos a temperaturas extremadamente bajas. Debido a que sus niveles de resistencia nominal son similares, la selección suele depender de los requisitos de tenacidad, las limitaciones del procedimiento de soldadura y el costo/disponibilidad.

1. Normas y designaciones

• Estándares y contextos comunes en los que aparecen las calificaciones DH32 y EH32 (o calificaciones con nombres similares):
• Reglas de las sociedades de clasificación y estándares de construcción naval (por ejemplo, ABS, DNV, Lloyd's Register) que definen los aceros estructurales del casco.
• Normas y especificaciones de productos regionales y nacionales (ejemplos: familia ASTM A131 para construcción naval, varios documentos JIS y GB/T, y designaciones EN para aceros estructurales).
• Certificados y especificaciones de fábrica del fabricante utilizados por astilleros o fabricantes que hacen referencia a estos nombres de grado.
• Clase de material: Tanto el DH32 como el EH32 son aceros estructurales de alta resistencia (no inoxidables). Generalmente se consideran aceros microaleados o de grano fino, desarrollados para proporcionar un equilibrio entre límite elástico y tenacidad para estructuras soldadas (a menudo clasificados con el número “32”, que indica el rango de límite elástico nominal dentro de la familia de grados).

2. Composición química y estrategia de aleación

Nota: Los límites químicos específicos varían según la norma, la sociedad de clasificación y el fabricante. La tabla siguiente resume los elementos de aleación comunes y la función o tendencia relativa de cada elemento en DH32 frente a EH32. Consulte siempre el certificado del fabricante o la norma para conocer la composición exacta.

Elemento	DH32 — función típica / nivel relativo	EH32 — función típica / nivel relativo
C (carbono)	Carbono bajo controlado para mayor resistencia y buena soldabilidad	Generalmente se controla para que sea bajo o ligeramente inferior a DH32 para mejorar la tenacidad y reducir la templabilidad.
Mn (manganeso)	Elemento principal de resistencia y desoxidación; niveles moderados para soportar la resistencia a la tracción/límite elástico.	Niveles similares; ajustados para equilibrar fuerza y ​​resistencia.
Si (silicio)	Desoxidante; soldabilidad limitada	Similar, de baja a moderada
P (fósforo)	Se mantiene a una temperatura muy baja para evitar la fragilidad.	Se mantiene muy bajo; fundamental para la resistencia.
S (azufre)	Baja soldabilidad y tenacidad	Bajo; el control de sulfuros mejora la tenacidad
Cr, Ni, Mo	Normalmente ausentes o presentes solo en cantidades ínfimas; no son elementos de refuerzo primarios.	Puede estar presente en trazas o cantidades bajas en algunas especificaciones para mejorar la templabilidad/tenacidad.
V, Nb, Ti (microaleación)	Se pueden utilizar adiciones de microaleaciones para refinar el tamaño del grano y aumentar la resistencia.	La microaleación (Nb, V, Ti) se utiliza a menudo estratégicamente para refinar el grano y mejorar la tenacidad a bajas temperaturas.
B (boro)	Escaso en estos grados; si se usa, en cantidades ínfimas para mejorar la templabilidad.	Igual que DH32; generalmente no es un elemento definitorio.
N (nitrógeno)	Bajo; controlado como parte del comportamiento de refinado y microaleación	Bajo; controlado para favorecer la tenacidad y el control de precipitados

Cómo afecta la aleación al rendimiento: El carbono y el manganeso controlan la resistencia y templabilidad básicas. Un menor contenido de carbono mejora la soldabilidad y la tenacidad. - Los elementos de microaleación (Nb, V, Ti) promueven el refinamiento del grano y el fortalecimiento por precipitación, lo que puede aumentar la resistencia sin sacrificar la tenacidad. - El estricto control de las impurezas (P, S) es esencial para un alto rendimiento ante impactos a baja temperatura. Las adiciones u omisiones de trazas de Cr/Ni/Mo influirán en la templabilidad y la soldabilidad; normalmente se minimizan en los aceros estructurales marinos para preservar la soldabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Las microestructuras típicas y las respuestas de procesamiento para estos grados reflejan su diseño como aceros estructurales HSLA (de alta resistencia y baja aleación) de grano fino.

• Estado tal como se lamina/normalizado:
• Ambos grados suelen presentar una microestructura de ferrita-perlita o ferrita poligonal refinada tras el laminado controlado y el enfriamiento acelerado. La normalización o el laminado controlado refinan el tamaño de grano y dispersan los precipitados de microaleación.
• Procesamiento termomecánico:
• El procesamiento termomecánico controlado (TMCP) produce un tamaño de grano de ferrita más fino con precipitados dispersos (NbC, VC, TiN), mejorando la resistencia y la tenacidad a baja temperatura sin ciclos de temple y revenido intensos.
• Templar y revenido:
• No suele aplicarse a los aceros navales estándar DH32/EH32, que se basan en el tratamiento térmico de endurecimiento superficial (TMCP) y el laminado controlado. Si se requiere mayor resistencia y tenacidad, se pueden utilizar procesos de temple y revenido, pero esto modifica la tenacidad, las tensiones residuales y la soldabilidad.
• Respuesta comparativa:
• Las calidades EH32 se procesan o especifican habitualmente mediante procesos térmicos/mecánicos y controles químicos más estrictos para garantizar una mayor energía de impacto a bajas temperaturas. La calidad DH32 puede alcanzar una resistencia similar con un control de tenacidad a baja temperatura ligeramente menos riguroso.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas exactas dependen del proceso de fabricación, el espesor de la placa y la certificación específica. La tabla siguiente compara las propiedades cualitativamente.

Propiedad	DH32	EH32
Resistencia a la tracción	Alto (típico de los aceros de clase 32)	Similar al DH32
Fuerza de fluencia	Nominalmente similar; el objetivo se encuentra en la misma banda de fuerza.	Similares o iguales; ambos diseñados para cumplir con la misma banda de rendimiento.
Elongación (%)	Buena ductilidad para uso estructural	Ductilidad comparable; a veces ligeramente superior en el EH32 si se procesa para mejorar su tenacidad.
Resistencia al impacto (Charpy)	Funciona bien a temperaturas moderadas; puede especificarse una temperatura mínima más alta.	Resistencia superior al impacto a bajas temperaturas; especificado para temperaturas de ensayo más bajas o energías mínimas más altas
Dureza	Moderado y propicio para el mecanizado/soldadura	Similares; las ligeras diferencias dependen de la microaleación y el procesamiento.

Interpretación: Ambas calidades están diseñadas para cumplir con un rango de resistencia específico; la principal diferencia radica en su tenacidad al impacto a bajas temperaturas. La calidad EH32 se suele seleccionar cuando se requiere una mayor resistencia a la fractura frágil en condiciones de frío. - La ductilidad y las propiedades de tracción son comparables cuando ambos grados cumplen con sus respectivas especificaciones.

5. Soldabilidad

La soldabilidad es un aspecto fundamental en las estructuras soldadas. Dos índices empíricos de uso común son el equivalente de carbono del IIW y la fórmula Pcm del Instituto Internacional de Soldadura para evaluar la susceptibilidad al agrietamiento en frío.

• Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Un valor más bajo de $CE_{IIW}$ indica una mejor soldabilidad general y una menor templabilidad de la zona afectada por el calor (ZAC).
• Pcm (para riesgo de agrietamiento por frío): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Los valores más bajos de $P_{cm}$ corresponden a una menor susceptibilidad al agrietamiento en frío asistido por hidrógeno.

Interpretación cualitativa para DH32 frente a EH32: Ambos grados están diseñados para una buena soldabilidad; por lo tanto, el contenido de carbono equivalente suele mantenerse bajo. El EH32, optimizado para la tenacidad, puede tener un contenido de carbono ligeramente inferior y un control más estricto de los elementos que aumentan el $CE_{IIW}$ o el $P_{cm}$, lo que puede mejorar la tenacidad en la ZAT, pero aun así debe controlarse durante el proceso de soldadura y el tratamiento térmico previo/posterior. - Se recomienda el precalentamiento, el control de la temperatura entre pasadas y el control del hidrógeno en los consumibles de soldadura para secciones más gruesas o para EH32 cuando se cumplan los requisitos de impacto a baja temperatura. - La calificación del procedimiento de soldadura (WPS/PQR) debe hacer referencia a la composición química exacta del material de fábrica y al espesor de la placa para garantizar la tenacidad de la ZAT y evitar el agrietamiento en frío.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el DH32 como el EH32 son aceros estructurales al carbono/microaleados no inoxidables y no proporcionan resistencia inherente a la corrosión.
• Estrategias de protección típicas:
• Sistemas de recubrimiento superficial (imprimaciones ricas en zinc, capas de acabado epoxi/uretano) para exposición atmosférica.
• Galvanizado en caliente para piezas fabricadas de menor tamaño donde el galvanizado sea factible y compatible con los requisitos de espesor y resistencia del metal base.
• Protección catódica y recubrimientos especializados para entornos marinos/acuáticos.
• Los índices de acero inoxidable como PREN no son aplicables a estas calidades no inoxidables: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice solo es útil para aleaciones de acero inoxidable diseñadas para resistir los cloruros.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: Ambos grados se cortan fácilmente con oxicorte, plasma o láser. La calidad del filo y el aporte térmico deben controlarse para preservar la tenacidad del EH32.
• Conformado y doblado: Es factible un conformado controlado con radios de curvatura adecuados. El acero EH32 puede requerir radios ligeramente mayores o menores tensiones de conformado, dependiendo del espesor de la placa y el tratamiento térmico, para evitar fisuras.
• Maquinabilidad: Similar para ambos grados; la dureza baja a moderada facilita el mecanizado convencional. La microaleación puede influir ligeramente en el desgaste de la herramienta.
• Acabado: Se aplican los tratamientos post-soldadura estándar (rectificado, alivio de tensiones cuando sea necesario); el granallado y la preparación del revestimiento son comunes.

8. Aplicaciones típicas

DH32 — Usos típicos	EH32 — Usos típicos
Estructura general del casco, cubiertas y armazón interno en servicio templado	Estructuras del casco y la superestructura destinadas a climas más fríos o donde se requiere una menor resistencia al impacto a temperaturas de servicio más bajas.
Refuerzos fabricados, mamparos y componentes no críticos para bajas temperaturas	Buques de servicio en el Ártico, estructuras adyacentes a plantas de GNL/criogénicas o estructuras con riesgo elevado de fractura frágil.
Puentes y elementos estructurales soldados de gran tamaño donde la tenacidad estándar es suficiente.	Plataformas y estructuras marinas que requieren una tenacidad verificada en la zona afectada por el calor a bajas temperaturas.

Justificación de la selección: - Elija el grado cuya tenacidad abarque la temperatura de servicio más baja y el escenario de defectos/tolerancias previsto. Si la temperatura de servicio y las aplicaciones críticas para la fractura son importantes, se prefieren los materiales tipo EH32 a pesar de su posible mayor costo.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: Las variantes EH32, que requieren un control químico más estricto y un procesamiento adicional para lograr resistencia a bajas temperaturas, suelen tener un precio ligeramente superior al de las variantes DH32. Este sobreprecio depende del fabricante, el grosor y los niveles de pruebas de impacto requeridos.
• Disponibilidad: Ambos grados se encuentran disponibles en acerías especializadas y proveedores de planchas que abastecen a los sectores de la construcción naval y la fabricación pesada. La disponibilidad de espesores, anchos y procesos de producción específicos (TMCP vs. normalizado) varía según la región; consulte con los distribuidores locales y las listas de las sociedades de clasificación.

10. Resumen y recomendación

Criterio	DH32	EH32
Soldabilidad	Bien	Muy bueno (prestando atención a los procedimientos para lograr resistencia a bajas temperaturas).
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Buena resistencia, dureza estándar	Resistencia similar, mayor tenacidad a bajas temperaturas
Costo	De bajo a moderado	De moderado a alto (dependiendo del procesamiento)

Recomendaciones: - Elija DH32 si su aplicación es estructural, soldada y opera en entornos templados donde la resistencia al impacto estándar y la eficiencia de costos son prioridades. - Elija EH32 si la estructura estará expuesta a bajas temperaturas de servicio, tiene soldaduras o detalles críticos de fractura, o requiere un rendimiento Charpy demostrado a temperaturas más bajas; EH32 proporciona un margen de tenacidad más seguro para el servicio en frío.

Nota práctica final: En los documentos de adquisición, especifique siempre la(s) temperatura(s) requerida(s) para las pruebas de impacto, los rangos de espesor de las placas y los límites del procedimiento de soldadura, y exija los certificados de fábrica y las aprobaciones de las sociedades de clasificación, según corresponda. Para cualquier diseño crítico, verifique los resultados exactos del análisis químico y de las pruebas mecánicas del proveedor y, si es necesario, realice la verificación de la tenacidad de la zona afectada por el calor (ZAC) y del procedimiento de soldadura (WPS/PQR) para la configuración final de fabricación.