DNV AH36 vs EH36 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

DNV (y otras sociedades de clasificación naval) incluyen los aceros AH36 y EH36 entre los aceros de alta resistencia comúnmente especificados para la construcción naval, utilizados en cascos, cubiertas y otros elementos estructurales principales. Ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción suelen sopesar las ventajas y desventajas de factores como el coste frente a la tenacidad garantizada a bajas temperaturas, la soldabilidad frente a la resistencia y el método de producción (TMCP frente a laminación convencional) al elegir entre estas dos calidades.

La principal diferencia práctica radica en que el acero EH36 ofrece un rendimiento al impacto a bajas temperaturas significativamente superior al del AH36; ambos grados presentan una resistencia estática comparable, pero el EH36 requiere pruebas de tenacidad específicas para condiciones de servicio a bajas temperaturas. Debido a la similitud en su composición química y sus límites de fluencia y resistencia a la tracción, la decisión suele depender de la temperatura de servicio prevista, las prácticas de soldadura y fabricación, y el presupuesto.

1. Normas y designaciones

Las principales normas que definen AH36 y EH36 (o sus equivalentes) incluyen: - ASTM A131 / ASME: Grados de acero para construcción naval AH36, DH36, EH36. - La notación de clase DNV (Det Norske Veritas) utiliza designaciones equivalentes y criterios de aceptación coherentes con los requisitos estructurales marinos. - EN / JIS / GB: existen aceros para construcción naval equivalentes EN/ISO / JIS (por ejemplo, aceros HSLA tipo S355), pero la correspondencia directa uno a uno requiere atención a las temperaturas de prueba de impacto y los límites de espesor. Clasificación: Tanto el AH36 como el EH36 son aceros estructurales al carbono de alta resistencia y baja aleación (HSLA) optimizados para la construcción naval; no son aceros inoxidables ni aceros para herramientas.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los rangos de composición típicos (%) que suelen asociarse con los aceros AH36 y EH36 fabricados según las especificaciones de construcción naval. Los límites exactos varían según la versión estándar y las prácticas de fabricación; consulte la norma aplicable o el certificado del fabricante para obtener los valores garantizados.

Elemento	AH36 (rango típico, % en peso)	EH36 (rango típico, % en peso)
do	0,12–0,20	0,10–0,18
Minnesota	1,00–1,60	1,00–1,60
Si	0,10–0,50	0,10–0,50
PAG	≤ 0,035	≤ 0,035
S	≤ 0,035	≤ 0,035
Cr	traza – 0,30	traza – 0,30
Ni	traza – 0,30	traza – 0,30
Mes	traza – 0,08	traza – 0,08
V	traza – 0,06	traza – 0,06
Nb (Cb)	traza – 0,05	traza – 0,05
Ti	traza – 0,02	traza – 0,02
B	rastro	rastro
norte	rastro	rastro

Notas: - Los aceros AH36 y EH36 se producen normalmente mediante procesamiento termomecánico controlado (TMCP) o laminación con un control estricto del carbono y la microaleación para lograr el equilibrio entre resistencia y tenacidad. - El acero EH36 puede procesarse con equivalentes de carbono ligeramente inferiores y un control más estricto de las inclusiones y el tamaño del grano para cumplir con los requisitos de impacto a baja temperatura. - Estrategia de aleación: el bajo contenido de carbono + el Mn controlado y la microaleación (Nb, V, Ti) promueven microestructuras finas de ferrita-perlita o bainítica, mejorando la resistencia sin aumentar en gran medida la templabilidad, lo que perjudicaría la soldabilidad.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - Carbono: aumenta la resistencia/templabilidad pero reduce la soldabilidad y la tenacidad a bajas temperaturas cuando se incrementa. - Manganeso: fortalece pero aumenta la templabilidad; niveles controlados contribuyen a la tenacidad. - Microaleación (Nb, V, Ti): permite el fortalecimiento por precipitación y el refinamiento del grano; mejora la resistencia a la fluencia y la tenacidad sin alto contenido de carbono. - El bajo contenido de P y S y las inclusiones controladas son fundamentales para el rendimiento en el impacto Charpy, especialmente para EH36.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas: Ambos grados están diseñados para presentar microestructuras ferríticas o bainíticas finas, dependiendo del espesor de la placa y los programas de tratamiento térmico posterior a la corrosión (TMCP). El objetivo es una distribución fina de ferrita acicular, bainita y perlita controlada, en lugar de perlita gruesa o martensita. - TMCP: el laminado controlado y el enfriamiento acelerado refinan el tamaño del grano y producen microestructuras bainíticas/de ferrita fina que proporcionan alta resistencia con buena tenacidad. - Placa normalizada convencional: las estructuras ferríticas/perlíticas más gruesas pueden ser aceptables para AH36 en secciones más gruesas, pero cumplir con los objetivos de impacto a baja temperatura de EH36 generalmente requiere TMCP o un procesamiento más estricto.

Respuesta al tratamiento térmico: - El proceso de normalización puede mejorar la tenacidad y homogeneizar las propiedades, pero rara vez se utiliza a escala de producción para planchas de barcos pesados ​​debido a su coste. - El temple y revenido (Q&T) no es típico para las placas AH36/EH36; se trata principalmente de aceros HSLA laminados de forma controlada diseñados para cumplir con las propiedades en estado laminado o enfriado de forma controlada. - El procesamiento termomecánico (TMCP) es la vía industrial preferida para lograr la tenacidad EH36 a baja temperatura manteniendo la resistencia y la soldabilidad.

4. Propiedades mecánicas

Rangos clave de propiedades mecánicas (típicos/mínimos según las especificaciones de construcción naval):

Propiedad	AH36	EH36
Límite elástico (mín.)	~355 MPa	~355 MPa
Resistencia a la tracción (rango típico)	490–620 MPa	490–620 MPa
Alargamiento (típico)	≥ 18–22% (dependiendo del grosor)	≥ 18–22% (dependiendo del grosor)
Resistencia al impacto (especificada)	No es necesario a temperaturas extremadamente bajas; se puede probar a temperaturas más altas.	Especificado a temperaturas más bajas (por ejemplo, −40 °C) para su completa cualificación.
Dureza Brinell (típica)	≤ ~200–230 HB (depende de la placa y del proceso)	similar, controlado para evitar un comportamiento frágil

Interpretación: - La resistencia estática (límite elástico y resistencia a la tracción) es esencialmente comparable entre AH36 y EH36 cuando se producen con el mismo espesor y mediante el mismo proceso. La principal diferencia radica en su resistencia al impacto a bajas temperaturas: el acero EH36 soporta una energía significativa en la prueba Charpy V a temperaturas considerablemente inferiores a las del AH36. Esto hace que el EH36 sea preferible para su uso en climas fríos o latitudes altas. La ductilidad (elongación) es similar en ambos casos cuando el espesor es comparable; la tenacidad depende más de la microestructura y la limpieza que de la composición química del material.

5. Soldabilidad

Las consideraciones sobre la soldabilidad dependen del nivel de carbono, el equivalente de carbono (templabilidad) y el contenido de microaleaciones. Aquí se proporcionan dos índices de uso común como ejemplos.

Mostrar la fórmula de equivalencia de carbono IIW: $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$

Y la fórmula Pcm más completa: $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$

Interpretación cualitativa: - Tanto el AH36 como el EH36 están diseñados con un contenido de carbono relativamente bajo y una aleación controlada, por lo que sus valores de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ son moderados, lo que favorece una buena soldabilidad con procedimientos estándar. La necesidad del acero EH36 de mejorar su tenacidad a bajas temperaturas no implica necesariamente un aumento del carbono en masa, pero puede requerir un control más estricto de la composición y un procesamiento más riguroso. En consecuencia, la soldabilidad del EH36 puede ser similar a la del AH36, pero las especificaciones de precalentamiento, temperatura entre pasadas y procedimiento de soldadura suelen aplicarse con mayor rigor para preservar la tenacidad a bajas temperaturas en la zona afectada por el calor (ZAC). - Recomendaciones prácticas para soldadura: utilizar consumibles con bajo contenido de hidrógeno, precalentamiento controlado para secciones gruesas y tratamiento térmico posterior a la soldadura solo cuando se especifique. Evitar una endurecimiento excesivo en la ZAT manteniendo un bajo contenido de carbono y limitando las adiciones de aleación.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el AH36 como el EH36 son aceros HSLA a base de carbono (no inoxidables); la resistencia a la corrosión en ambientes marinos depende de los sistemas de protección.
• Estrategias de protección típicas: epoxi fusionado, sistemas de pintura marina multicapa, galvanizado (cuando corresponda) y ánodos de sacrificio para aplicaciones de inmersión.
• Dado que ninguna de las dos calidades es inoxidable, el PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es aplicable para su clasificación de corrosión. A modo de referencia, el PREN se define como: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$
• La preparación de la superficie, el sellado de juntas y el diseño de protección catódica/anódica son aspectos fundamentales del diseño. La mayor tenacidad del EH36 no proporciona ventajas intrínsecas en cuanto a resistencia a la corrosión con respecto al AH36.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: ambos grados son aceros estructurales típicos; su maquinabilidad es promedio y depende de la microestructura, la dureza y el espesor. La adición de elementos de microaleación en el EH36 puede reducir ligeramente la maquinabilidad en comparación con los aceros de muy baja aleación, pero las diferencias suelen ser mínimas.
• Conformabilidad/doblado: comparable para ambos grados cuando tienen el mismo temple y espesor; el control más estricto de la tenacidad y la resistencia del EH36 puede requerir radios de curvatura ligeramente mayores para secciones gruesas para evitar grietas en la pieza terminada.
• El perforado y el conformado en frío de placas gruesas deben seguir las directrices del proveedor; no se recomienda el conformado criogénico o a muy bajas temperaturas sin la debida cualificación.

8. Aplicaciones típicas

AH36 — Usos típicos	EH36 — Usos típicos
Revestimiento de cascos de buques en servicio templado	Revestimiento de casco/cubierta de buques para servicio polar/ártico
Estructuras de superestructuras de plataformas marinas en climas más templados	Estructuras marinas árticas y cascos aptos para el hielo
Elementos estructurales de buques graneleros y buques de carga general	Los buques que operan a bajas temperaturas sostenidas, las estructuras tipo jacket de los buques metaneros donde se necesita resistencia a bajas temperaturas
Cubiertas, estructuras y placas estructurales generales donde el impacto a baja temperatura no es crítico.	Estructuras primarias críticas sujetas a riesgo de fractura frágil en servicio a temperaturas bajo cero

Justificación de la selección: - Elija AH36 cuando se requiera resistencia estructural pero las temperaturas ambiente/de servicio se mantengan moderadas y no se exijan requisitos de impacto a temperaturas muy bajas. - Elija EH36 cuando exista un requisito firme de resistencia al impacto garantizada a temperaturas sustancialmente bajo cero (por ejemplo, operaciones en latitudes altas, regulaciones árticas/regionales), incluso si los controles de costos y producción son más altos.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero EH36 suele tener un precio superior al del AH36 debido a los procesos de fabricación y pruebas más rigurosos, así como al control químico potencialmente más estricto necesario para cumplir con los criterios de resistencia a bajas temperaturas. El sobreprecio varía según la fábrica, el tamaño del pedido y las condiciones del mercado.
• Disponibilidad: El acero AH36 está ampliamente disponible en tamaños y espesores de placa estándar. El acero EH36 también es común entre los fabricantes de planchas navales, pero su disponibilidad puede ser más limitada para planchas muy gruesas o de dimensiones inusuales debido a la necesidad de un procesamiento controlado y pruebas de impacto adicionales.
• Forma del producto: son comunes las placas, las secciones soldadas y las placas cortadas a medida; los plazos de entrega para EH36 pueden ser más largos si se requieren pruebas de impacto específicas a bajas temperaturas.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa)

Atributo	AH36	EH36
Soldabilidad	Muy bien (procedimientos estándar)	Muy bueno, pero se recomienda un control WPS más estricto.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Alta resistencia; tenacidad adecuada a temperaturas moderadas.	Alta resistencia; tenacidad superior a bajas temperaturas según especificaciones.
Costo	Más bajo	Mayor (prima por calificación de baja temperatura)

Recomendaciones finales: - Elija AH36 si necesita una plancha de construcción naval de alta resistencia y fácil disponibilidad para entornos templados donde no se requiere una resistencia al impacto a temperaturas extremadamente bajas y desea un menor costo de material y una adquisición más sencilla. Elija EH36 si la estructura operará en condiciones frías o árticas, si las regulaciones exigen una tenacidad Charpy demostrada a bajas temperaturas o si el diseño presenta sensibilidad a la fractura frágil (secciones delgadas, alta restricción, alta tensión residual). El costo adicional se justifica por la reducción del riesgo de fractura y el cumplimiento de las regulaciones.

Nota final: AH36 y EH36 ofrecen una resistencia estática comparable; la selección práctica debe basarse en el comportamiento ante impactos requerido a la temperatura de servicio, las limitaciones del procedimiento de soldadura y el riesgo durante el ciclo de vida. Siempre verifique los criterios exactos de aceptación química y mecánica con las especificaciones del proyecto y el certificado de ensayo de fábrica antes de la selección final.