DH32 vs EH32 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

DH32 e EH32 são membros da família de aço estrutural de alta resistência comumente referenciada na construção naval e em aplicações estruturais pesadas. Engenheiros e equipes de compras frequentemente consideram essas classificações ao equilibrar requisitos como tenacidade a baixa temperatura, soldabilidade, fabricabilidade e custo de ciclo de vida. Os contextos típicos de decisão incluem estruturas de casco e convés, estruturas offshore e fabricação soldada onde temperaturas ambiente ou de serviço e resistência ao impacto são importantes.

A principal distinção prática entre os dois é sua intenção de design para desempenho de impacto em condições mais frias: uma classificação é ajustada para fornecer maior tenacidade a baixa temperatura (melhorando a resistência à fratura frágil), enquanto a outra é calibrada para resistência equivalente com um pouco menos de ênfase no desempenho de impacto a temperaturas extremamente baixas. Como seus níveis de resistência nominal são próximos, a seleção muitas vezes depende dos requisitos de tenacidade, restrições de procedimento de soldagem e custo/disponibilidade.

1. Normas e Designações

• Normas comuns e contextos onde DH32 e EH32 (ou classificações com nomes semelhantes) aparecem:
• Regras de sociedades de classificação e normas de construção naval (por exemplo, ABS, DNV, Lloyd’s Register) que definem aços estruturais para casco.
• Normas regionais e nacionais e especificações de produtos (exemplos: família ASTM A131 para construção naval, vários documentos JIS e GB/T, e designações EN para aços estruturais).
• Certificados de fábrica do fabricante e especificações usadas por estaleiros ou fabricantes que fazem referência a esses nomes de classificação.
• Classe de material: Tanto DH32 quanto EH32 são aços estruturais de alta resistência (não inoxidáveis). Eles são tipicamente tratados como aços microaleados ou de grão fino desenvolvidos para fornecer um equilíbrio entre resistência ao escoamento e tenacidade para estruturas soldadas (frequentemente classificados com “32” indicando a faixa de nível de escoamento nominal na família de classificação).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Nota: Limites químicos específicos variam por norma, sociedade de classificação e fábrica. A tabela abaixo resume os elementos de liga comuns e o papel ou tendência relativa de cada elemento em DH32 vs EH32. Sempre consulte o certificado da fábrica ou norma para composições exatas.

Como a liga afeta o desempenho: - O carbono e o manganês controlam a resistência básica e a endurecibilidade. Menor teor de carbono melhora a soldabilidade e a tenacidade. - Elementos de microaleação (Nb, V, Ti) promovem o refino do grão e o endurecimento por precipitação, o que pode aumentar a resistência sem sacrificar a tenacidade. - O controle rigoroso de impurezas (P, S) é essencial para alto desempenho de impacto a baixa temperatura. - Adições ou omissões de traço de Cr/Ni/Mo influenciarão a endurecibilidade e a soldabilidade; normalmente, esses são minimizados em aços estruturais marinhos para preservar a soldabilidade.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas e respostas de processamento para essas classificações refletem seu design como aços estruturais HSLA (alta resistência e baixa liga) de grão fino.

• Condição como laminado / normalizado:
• Ambas as classificações comumente exibem uma microestrutura de ferrita–pearlita ou ferrita poligonal refinada após laminação controlada e resfriamento acelerado. A normalização ou laminação controlada refina o tamanho do grão e dispersa os precipitados de microaleação.
• Processamento termo-mecânico:
• O processamento termo-mecânico controlado (TMCP) produz um tamanho de grão de ferrita mais fino com precipitados dispersos (NbC, VC, TiN), melhorando a resistência e a tenacidade a baixa temperatura sem ciclos pesados de têmpera e revenimento.
• Têmpera e revenimento:
• Não é tipicamente aplicado a aços de construção naval padrão DH32/EH32, que dependem de TMCP e laminação controlada. Se maior resistência e tenacidade forem necessárias, caminhos de têmpera e revenimento podem ser usados, mas isso altera a tenacidade, tensões residuais e considerações de soldabilidade.
• Resposta comparativa:
• As classificações EH32 são comumente processadas ou especificadas com rotas térmicas/mecânicas e controles químicos mais rigorosos para garantir maior energia de impacto em temperaturas mais baixas. O DH32 pode alcançar resistência semelhante com controle de tenacidade a baixa temperatura ligeiramente menos rigoroso.

4. Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas exatas dependem do processamento, espessura da chapa e certificação específica. A tabela abaixo compara as propriedades qualitativamente.

Interpretação: - Ambas as classificações são projetadas para atender a uma faixa de resistência prescrita; o principal diferenciador é a tenacidade ao impacto em temperaturas baixas. O EH32 é tipicamente selecionado onde é necessária uma resistência melhorada à fratura frágil em condições frias. - Ductilidade e propriedades de tração são comparáveis quando ambas as classificações atendem às suas respectivas especificações.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é uma preocupação crítica em fabricados soldados. Dois índices empíricos comumente usados são o equivalente de carbono IIW e a fórmula Pcm do Instituto Internacional de Soldagem para avaliar a suscetibilidade a trincas a frio.

• Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Um $CE_{IIW}$ mais baixo indica melhor soldabilidade geral e menor endurecibilidade da zona afetada pelo calor (HAZ).
• Pcm (para risco de trincas a frio): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Valores mais baixos de $P_{cm}$ correspondem a uma suscetibilidade reduzida a trincas a frio assistidas por hidrogênio.

Interpretação qualitativa para DH32 vs EH32: - Ambas as classificações são projetadas para boa soldabilidade; portanto, os equivalentes de carbono são tipicamente mantidos baixos. O EH32, otimizado para tenacidade, pode ter um teor de carbono ligeiramente mais baixo e controle mais rigoroso sobre elementos que aumentam $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$, o que pode melhorar a tenacidade da HAZ, mas ainda deve ser gerenciado para o processo de soldagem e tratamento térmico pré/pós. - O pré-aquecimento, controle da temperatura entre passes e controle de hidrogênio nos consumíveis de soldagem são recomendados para seções mais espessas ou para EH32 ao atender aos requisitos de impacto a baixa temperatura. - A qualificação do procedimento de soldagem (WPS/PQR) deve fazer referência à química exata da fábrica e à espessura da chapa para garantir a tenacidade da HAZ e evitar trincas a frio.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto DH32 quanto EH32 são aços estruturais não inoxidáveis e microaleados e não fornecem resistência à corrosão inerente.
• Estratégias de proteção típicas:
• Sistemas de revestimento de superfície (primers ricos em zinco, camadas superiores de epóxi/uretano) para exposição atmosférica.
• Galvanização a quente para fabricados menores onde a galvanização é viável e compatível com a espessura do metal base e requisitos de tenacidade.
• Proteção catódica e revestimentos especializados para ambientes offshore/em água.
• Índices inoxidáveis como PREN não são aplicáveis a essas classificações não inoxidáveis: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice é útil apenas para ligas inoxidáveis projetadas para resistência ao cloreto.

7. Fabricação, Usinabilidade e Formabilidade

• Corte: Ambas as classificações cortam facilmente com métodos de oxicombustível, plasma ou laser. A qualidade da borda e a entrada de calor devem ser controladas para preservar a tenacidade no EH32.
• Formação e dobra: A formação controlada com raios de dobra apropriados é viável. O EH32 pode exigir raios ligeiramente maiores ou menores tensões de formação dependendo da espessura da chapa e do tratamento térmico para evitar trincas.
• Usinabilidade: Semelhante para ambas as classificações; dureza baixa a moderada facilita a usinagem convencional. A microaleação pode influenciar ligeiramente o desgaste da ferramenta.
• Acabamento: Tratamentos pós-soldagem padrão (desbaste, alívio de tensões onde necessário) se aplicam; jateamento e preparação de revestimento são comuns.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: - Escolha a classificação cuja faixa de tenacidade cobre a temperatura de serviço mais baixa e o cenário de falha/tolerância pretendido. Se a temperatura de serviço e aplicações críticas de fratura forem uma preocupação, materiais do tipo EH32 são preferidos, apesar de potenciais prêmios de custo.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: Variantes EH32 que requerem controle químico mais rigoroso e processamento adicional para tenacidade a baixa temperatura normalmente têm um pequeno prêmio sobre as variantes DH32. O prêmio depende do produtor, espessura e níveis de teste de impacto exigidos.
• Disponibilidade: Ambas as classificações estão comumente disponíveis em usinas de aço especializadas e fornecedores de chapas que atendem aos mercados de construção naval e fabricação pesada. A disponibilidade em espessuras de chapa, larguras e rotas de produção específicas (TMCP vs normalizado) varia regionalmente — consulte distribuidores locais e listas de sociedades de classificação.

10. Resumo e Recomendação

Recomendações: - Escolha DH32 se sua aplicação for estrutural, soldada e operar em ambientes temperados onde a tenacidade de impacto padrão e a eficiência de custo são prioridades. - Escolha EH32 se a estrutura estiver exposta a temperaturas de serviço baixas, tiver soldas ou detalhes críticos de fratura, ou exigir desempenho Charpy demonstrado em temperaturas mais baixas; o EH32 fornece uma margem de tenacidade mais segura para serviço a frio.

Nota prática final: Sempre especifique as temperaturas de teste de impacto exigidas, faixas de espessura da chapa e limites de procedimento de soldagem nos documentos de aquisição, e exija certificados de fábrica e aprovações de sociedades de classificação, conforme aplicável. Para qualquer design crítico, verifique a análise química exata e os resultados de testes mecânicos do fornecedor e, se necessário, conduza a verificação de tenacidade da HAZ e WPS/PQR para a configuração final da fabricação.