AH36 vs DH36 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

AH36 e DH36 são aços de construção naval de alta resistência e baixo teor de liga (HSLA) especificados para membros estruturais do casco e componentes offshore. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de fabricação frequentemente enfrentam o dilema da seleção de equilibrar resistência, tenacidade em temperatura de serviço, soldabilidade e custo ao escolher entre essas classes. Os contextos típicos de decisão incluem se uma estrutura operará em ambientes frios, se seções grossas ou soldas complexas são necessárias e quanto teste e qualificação pós-fabricação são aceitáveis.

A principal distinção prática entre AH36 e DH36 reside na qualificação de tenacidade ao impacto: DH36 é qualificado para demonstrar maior tenacidade ao impacto em temperaturas mais baixas do que AH36. Como ambas as classes compartilham estratégias químicas e níveis de resistência semelhantes, a comparação geralmente se concentra na tenacidade em serviço, práticas de soldagem para preservar essa tenacidade e os testes ou processos adicionais que DH36 pode exigir.

1. Normas e Designações

• Normas e designações comuns:
• ASTM/ASME: ASTM A131 / A131M — "Aço para Construção Naval" (inclui AH36, DH36, EH36).
• EN: A família EN 10025 não utiliza diretamente a nomenclatura AH/DH; equivalentes são buscados através de requisitos mecânicos e de impacto.
• JIS/GB: Normas nacionais podem fornecer classes de aço HSLA semelhantes; designações locais devem ser cruzadas.

• As sociedades de classificação (ABS, DNV, LR, etc.) publicam critérios de aceitação referenciando as classes ASTM A131.

• Classe metalúrgica:

• AH36 e DH36 são aços carbono HSLA usados para aplicações estruturais (não inoxidáveis, não aços para ferramentas).
• São especificados principalmente para resistência e tenacidade ao impacto em vez de resistência à corrosão.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tanto AH36 quanto DH36 são produzidos utilizando baixo teor de carbono com adições controladas de elementos de liga e microliga. Limites exatos de composição são estabelecidos pela norma reguladora e certificados de fábrica; a tabela abaixo fornece elementos representativos de interesse e sua presença típica nessas classes. Sempre verifique o certificado da fábrica para lotes específicos.

Tabela: Elementos de liga típicos e seu papel

Elemento	Presença / controle típico (representativo)	Papel metalúrgico primário
C (Carbono)	Baixo (controlado para limitar a endurecibilidade)	Resistência (solução sólida), afeta a soldabilidade e a dureza da ZTA
Mn (Manganês)	Moderado (principal elemento de liga)	Resistência, endurecibilidade, desoxidação
Si (Silício)	Baixo a moderado (desoxidante)	Desoxidação, contribui ligeiramente para a resistência
P (Fósforo)	Estritamente limitado (traço)	Compromete a tenacidade se alto
S (Enxofre)	Estritamente limitado (traço)	Reduz a ductilidade e a tenacidade
Cr, Ni, Mo	Geralmente baixo a traço (não ligado em massa)	Endurecibilidade e resistência quando presentes; geralmente limitados
V, Nb, Ti (microliga)	Frequentemente presentes em pequenas quantidades	Endurecimento por precipitação, controle do tamanho do grão, tenacidade
B (Boro)	Pode estar presente em ppm	Melhora a endurecibilidade em quantidades mínimas
N (Nitrogênio)	Controlado	Interage com elementos de microliga (Ti, Nb)

Explicação: A estratégia de liga em AH36 e DH36 centra-se em manter o carbono baixo para preservar a soldabilidade e a tenacidade da ZTA, enquanto utiliza manganês controlado e microligações em traços (Nb, V, Ti) para obter resistência ao escoamento através do refino de grão e endurecimento por precipitação. Para DH36, a prática da fábrica e o controle termo-mecânico podem ser apertados para atender a requisitos de impacto a baixa temperatura mais rigorosos.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestruturas típicas:
• Aços HSLA laminados e normalizados exibem uma matriz de ferrita–pearlita ou bainítica com fina ferrita acicular dependendo da taxa de resfriamento e microligações.

• Aços microligados (Nb, V, Ti) produzem carbonetos/nitretos finos e restringem o crescimento do grão, melhorando a resistência e a tenacidade.

• Efeito das rotas de processamento:

• Normalização: Produz uma estrutura refinada de ferrita–pearlita/bainítica e melhora a tenacidade em comparação com o resfriamento lento; frequentemente usado para espessuras moderadas.
• Resfriamento e tempera: Não é típico para AH36/DH36 — essas classes são normalmente entregues na condição laminada (controlada termo-mecanicamente) ou normalizada em vez de resfriadas e temperadas.

• Processamento de controle termo-mecânico (TMCP): Amplamente utilizado para produzir microestrutura de grão fino e alta tenacidade em temperaturas mais baixas. TMCP é particularmente útil para alcançar o desempenho de impacto a baixa temperatura do DH36 sem alto carbono/endurecibilidade.

• Implicação prática:

• DH36 frequentemente requer controle mais rigoroso de laminação e resfriamento para garantir que a microestrutura forneça alta energia absorvida em temperaturas mais baixas. Isso pode afetar a seleção da fábrica e os prazos de entrega.

4. Propriedades Mecânicas

Ambas as classes são especificadas para fornecer resistência ao escoamento e resistência à tração elevadas para a construção de navios. Os números abaixo são faixas típicas usadas para comparação de engenharia; verifique os relatórios de contrato e testes da fábrica para mínimos garantidos.

Tabela: Faixas representativas de propriedades mecânicas (representativas — verifique normas e certificados da fábrica)

Propriedade	AH36 (típico)	DH36 (típico)
Resistência Mínima ao Escoamento	~355 MPa	~355 MPa
Resistência à Tração (faixa)	~490–620 MPa	~490–620 MPa
Elongação (A%)	~18–24%	~18–24%
Tenacidade ao Impacto (Charpy V‑notch)	Qualificado a uma temperatura de teste mais alta do que DH36	Qualificado a uma temperatura de teste mais baixa (maior tenacidade a baixa temperatura)
Dureza	Moderada (adequada para soldagem)	Semelhante ao AH36 quando processado de forma semelhante

Explicação: Os níveis de resistência são muito semelhantes para AH36 e DH36; a diferenciação vem dos requisitos de tenacidade ao impacto em temperaturas especificadas (DH36 mantém a tenacidade em temperaturas mais baixas). A elongação e a dureza são comparáveis e em grande parte uma função da espessura e da rota de processamento.

5. Soldabilidade

A soldabilidade deve ser considerada em dois aspectos: propensão a formar microestruturas HAZ duras e quebradiças e a capacidade de atender aos requisitos de tenacidade pós-solda.

• Carbono e endurecibilidade:
• Baixo carbono e ligações limitadas reduzem o risco de endurecimento da HAZ; elementos de microliga são usados com moderação para evitar endurecibilidade excessiva.
• Para avaliação da soldabilidade, os engenheiros frequentemente usam índices de equivalente de carbono. Uma fórmula comum: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Uma fórmula preditiva mais detalhada é: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretação:

• Tanto AH36 quanto DH36 geralmente têm baixos valores de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ em relação a aços de alta liga, indicando geralmente boa soldabilidade.
• Os requisitos de tenacidade mais rigorosos do DH36 em temperaturas mais baixas significam que a qualificação do procedimento de soldagem, pré-aquecimento, controle entre passes e tratamento térmico pós-solda (se especificado) devem ser verificados para preservar a tenacidade a baixa temperatura — especialmente em seções grossas ou ao usar alta entrada de calor.
• Conselho prático: Para DH36, minimize o endurecimento da HAZ controlando a temperatura entre passes, selecionando metal de adição apropriado com tenacidade correspondente e usando procedimentos que evitem taxas de resfriamento excessivas e microestruturas martensíticas.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Essas classes são aços carbono não inoxidáveis e não fornecem resistência à corrosão intrínseca além do aço carbono geral.
• Estratégias de proteção típicas:
• Revestimentos de superfície: primers, tintas epóxi e revestimentos marinhos.
• Galvanização: aplicável para alguns componentes (verifique a espessura e a sequência de fabricação).

• Proteção catódica: frequentemente usada para estruturas submersas ou offshore.

• PREN (Número Equivalente de Resistência à Fissuração) não é aplicável a aços carbono não inoxidáveis; a fórmula PREN é relevante apenas para ligas inoxidáveis: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Esclarecimento: Como AH36 e DH36 contêm baixo Cr e Mo ou N desprezíveis, a resistência à corrosão deve ser fornecida por revestimentos, manutenção de revestimentos ou proteção sacrificial.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Corte e queima: Ambas as classes cortam e são cortadas termicamente (oxiacetileno, plasma) de forma semelhante a outros aços de baixo carbono; zonas afetadas pelo calor nas bordas devem ser removidas ou tratadas se necessário para fadiga ou aderência de revestimento.
• Maquinabilidade: Moderada; aços HSLA típicos são usinados satisfatoriamente com ferramentas padrão, mas podem ser mais difíceis do que aços de baixo carbono comuns devido a precipitados finos. Ajuste as velocidades e as ferramentas de acordo.
• Formabilidade e dobra: Boa ductilidade permite dobra e conformação dentro dos limites padrão. Para raios apertados ou estampagem profunda, verifique os raios de dobra e realize testes — o foco na tenacidade do DH36 não melhora a formabilidade, mas garante desempenho em baixa temperatura.
• Fabricação de soldagem: Para placas mais grossas de DH36, controles de soldagem mais rigorosos e verificação da tenacidade ao impacto na solda e na HAZ são recomendados.

8. Aplicações Típicas

Tabela: Usos típicos por classe

AH36	DH36
Revestimento geral do casco de navios e membros estruturais para serviço em clima temperado a frio mais ameno	Casco de navios, estruturas offshore superiores e submarinas destinadas a climas mais frios ou onde a tenacidade a baixa temperatura é crítica
Deck e estrutura onde o desempenho de impacto padrão é suficiente	Embarcações árticas e de alta latitude, estruturas de suporte de GNL que requerem tenacidade ao impacto a baixa temperatura verificada
Bargues, embarcações de vias navegáveis interiores e estruturas auxiliares	Jaquetas offshore, risers e equipamentos expostos a condições ambientais subzero
Fabricação marinha geral onde custo e disponibilidade são preocupações primárias	Detalhes soldados críticos que requerem desempenho de HAZ a baixa temperatura verificado

Racional de seleção: Escolha AH36 onde a tenacidade padrão de classe naval é adequada e custo/disponibilidade são restrições primárias. Escolha DH36 onde operações ou requisitos regulatórios exigem tenacidade demonstrada em temperaturas de serviço mais baixas ou onde a prevenção de fraturas quebradiças em baixa temperatura é crítica.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O custo do material base para AH36 e DH36 é comparável porque são produzidos a partir de rotas de fabricação de aço semelhantes. DH36 pode incorrer em custo ligeiramente mais alto quando um TMCP mais rigoroso, controle adicional de microliga ou testes extras são necessários para atender aos critérios de impacto a baixa temperatura.
• Disponibilidade: Ambas as classes estão amplamente disponíveis em usinas de chapas e distribuidores nas espessuras padrão de construção naval. Chapas muito grossas ou condições de produção específicas para DH36 podem exigir prazos de entrega mais longos ou seleção de usinas com capacidade TMCP apropriada.
• Formas de produto: Chapas e bobinas são comuns; a disponibilidade por espessura e dimensão varia de acordo com a usina e o mercado.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: Comparação rápida

Atributo	AH36	DH36
Soldabilidade	Boa (prática padrão de construção naval)	Boa, mas requer controle de procedimento mais rigoroso para tenacidade a baixa temperatura
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Alta resistência com qualificação de impacto padrão	Alta resistência com qualificação de impacto a baixa temperatura aprimorada
Custo	Moderado (geralmente ligeiramente mais baixo)	Moderado a ligeiramente mais alto (prêmio de processamento/teste possível)

Conclusão e orientação de seleção: - Escolha AH36 se: - A estrutura operar em ambientes temperados onde a qualificação de impacto padrão é suficiente. - Você prioriza custo de material marginalmente mais baixo e ampla disponibilidade. - Processos de fabricação típicos e procedimentos de soldagem padrão são suficientes sem qualificação adicional a baixa temperatura.

• Escolha DH36 se:
• A aplicação experimentar temperaturas ambientais ou de serviço baixas, ou requisitos de classificação/regulamentação exigirem tenacidade demonstrada em temperaturas mais baixas.
• Você requer garantia extra contra fraturas quebradiças na HAZ e no metal base em condições frias.
• Você aceita seleção de usina potencialmente mais rigorosa, controle de procedimento de soldagem e possível prêmio marginal pelo material ou teste.

Nota final: AH36 e DH36 são aços de construção naval HSLA intimamente relacionados; o fator decisivo é a tenacidade ao impacto verificada em temperaturas de serviço ou teste. Sempre confirme a edição da norma aplicável, revise os relatórios de teste da fábrica e os certificados de teste de impacto, e qualifique os procedimentos de soldagem para as espessuras exatas e detalhes de juntas especificados no projeto.