DNV AH36 vs EH36 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

A DNV (e outras sociedades de classificação marítima) listam AH36 e EH36 entre os aços de construção naval de alta resistência comumente especificados, usados para cascos, convés e outros membros estruturais primários. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de fabricação pesam rotineiramente as compensações, como custo versus tenacidade garantida a baixa temperatura, soldabilidade versus resistência, e rota de produção (TMCP versus laminação convencional) ao selecionar entre essas duas classes.

A distinção prática central é que o EH36 é qualificado para desempenho de impacto a baixa temperatura significativamente melhor do que o AH36; ambas as classes oferecem resistência estática comparável, mas o EH36 possui requisitos explícitos de teste de tenacidade para condições de serviço mais frias. Como suas composições químicas e envelopes de limite de escoamento/resistência são próximos, a decisão muitas vezes depende da temperatura de serviço pretendida, práticas de soldagem e fabricação, e orçamento.

1. Normas e Designações

As principais normas que definem AH36 e EH36 (ou seus equivalentes) incluem: - ASTM A131 / ASME: Classes de aço para construção naval AH36, DH36, EH36. - A notação de classe da DNV (Det Norske Veritas) utiliza designações equivalentes e critérios de aceitação consistentes com os requisitos estruturais marítimos. - EN / JIS / GB: existem aços de construção naval equivalentes EN/ISO / JIS (por exemplo, aços HSLA tipo S355), mas o mapeamento direto um-para-um requer atenção às temperaturas de teste de impacto e limites de espessura. Classificação: Tanto o AH36 quanto o EH36 são aços estruturais de baixo carbono de alta resistência (HSLA) otimizados para construção naval — não inoxidáveis, não aços para ferramentas.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A tabela a seguir lista as faixas de composição típicas (%) comumente associadas ao AH36 e EH36 conforme fabricados para especificações de construção naval. Os limites exatos variam de acordo com a versão da norma e a prática do moinho; consulte a norma vigente ou o certificado do moinho para valores garantidos.

Elemento	AH36 (faixa típica, % em peso)	EH36 (faixa típica, % em peso)
C	0.12–0.20	0.10–0.18
Mn	1.00–1.60	1.00–1.60
Si	0.10–0.50	0.10–0.50
P	≤ 0.035	≤ 0.035
S	≤ 0.035	≤ 0.035
Cr	traço – 0.30	traço – 0.30
Ni	traço – 0.30	traço – 0.30
Mo	traço – 0.08	traço – 0.08
V	traço – 0.06	traço – 0.06
Nb (Cb)	traço – 0.05	traço – 0.05
Ti	traço – 0.02	traço – 0.02
B	traço	traço
N	traço	traço

Notas: - AH36 e EH36 são tipicamente produzidos por processamento termomecânico controlado (TMCP) ou laminação com controle rigoroso de carbono e microligas para alcançar o equilíbrio resistência/tenacidade. - O EH36 pode ser processado com equivalentes de carbono ligeiramente mais baixos e controle mais rigoroso de inclusões e tamanho de grão para atender aos requisitos de impacto a baixa temperatura. - Estratégia de liga: baixo carbono + Mn controlado e microligas (Nb, V, Ti) promovem microestruturas de ferrita–pearlita fina ou bainítica, melhorando a resistência sem aumentar muito a endurecibilidade que prejudicaria a soldabilidade.

Como a liga afeta as propriedades: - Carbono: aumenta a resistência/endurecibilidade, mas reduz a soldabilidade e a tenacidade a baixa temperatura quando aumentado. - Manganês: fortalece, mas aumenta a endurecibilidade; níveis controlados auxiliam a tenacidade. - Microligas (Nb, V, Ti): possibilitam o endurecimento por precipitação e refino de grão — melhoram a resistência ao escoamento e a tenacidade sem alto carbono. - Baixo P e S e inclusões controladas são críticos para o desempenho de impacto Charpy, especialmente para EH36.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - Ambas as classes são projetadas para exibir microestruturas de ferrita fina ou bainítica, dependendo da espessura da chapa e dos cronogramas de TMCP. O objetivo é uma distribuição fina de ferrita acicular, bainita e perlita controlada, em vez de perlita grossa ou martensita. - TMCP: a laminação controlada e o resfriamento acelerado refinam o tamanho do grão e produzem microestruturas bainíticas/ferríticas finas que conferem alta resistência com boa tenacidade. - Chapa normalizada convencional: estruturas ferríticas/pearlíticas mais grossas podem ser aceitáveis para AH36 em seções mais espessas, mas atender às metas de impacto a baixa temperatura do EH36 geralmente requer TMCP ou processamento mais rigoroso.

Resposta ao tratamento térmico: - A normalização pode melhorar a tenacidade e homogeneizar as propriedades, mas raramente é usada em escala de produção para chapas de navios pesados devido ao custo. - O resfriamento e revenimento (Q&T) não é típico para chapas AH36/EH36 — estas são principalmente aços HSLA laminados controlados projetados para atender às propriedades na condição como laminado ou resfriado controlado. - O processamento termomecânico (TMCP) é a rota industrial preferida para alcançar a tenacidade do EH36 a baixa temperatura, mantendo a resistência e a soldabilidade.

4. Propriedades Mecânicas

Faixas de propriedades mecânicas chave (típicas/mínimas conforme especificações de construção naval):

Propriedade	AH36	EH36
Resistência ao escoamento (mín)	~355 MPa	~355 MPa
Resistência à tração (faixa típica)	490–620 MPa	490–620 MPa
Alongamento (típico)	≥ 18–22% (dependendo da espessura)	≥ 18–22% (dependendo da espessura)
Tenacidade ao impacto (especificada)	Não exigida em sub-zero extremo; pode ser testada em temperaturas mais altas	Especificada em temperaturas mais baixas (por exemplo, −40 °C) para qualificação completa
Dureza Brinell (típica)	≤ ~200–230 HB (depende da chapa e do processo)	similar, controlada para evitar comportamento frágil

Interpretação: - A resistência estática (escoamento e tração) é essencialmente comparável entre AH36 e EH36 quando produzidos na mesma espessura e rota de processamento. - O principal diferenciador é a tenacidade ao impacto em condições de baixa temperatura: o EH36 é qualificado para suportar energia significativa de impacto Charpy V-notch a temperaturas substancialmente mais baixas do que o AH36. Isso torna o EH36 preferível para serviço em climas frios ou de alta latitude. - Ductilidade (alongamento) é semelhante entre ambos quando a espessura é comparável; a tenacidade depende mais da microestrutura e limpeza do que da química em massa.

5. Soldabilidade

Considerações sobre soldabilidade dependem do nível de carbono, equivalente de carbono (endurecibilidade) e conteúdo de microliga. Dois índices comumente usados são fornecidos aqui como exemplos.

Exibir a fórmula do equivalente de carbono IIW: $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$

E a fórmula Pcm mais abrangente: $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$

Interpretação qualitativa: - Tanto o AH36 quanto o EH36 são projetados com carbono relativamente baixo e liga controlada, de modo que seus valores de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ são moderados, apoiando boa soldabilidade com procedimentos padrão. - A necessidade do EH36 por tenacidade melhorada a baixa temperatura não aumenta necessariamente o carbono em massa, mas pode exigir controle composicional mais rigoroso e processamento. Consequentemente, a soldabilidade do EH36 pode ser semelhante à do AH36, mas a pré-aquecimento, temperatura entre passes e especificações do procedimento de soldagem são frequentemente mais rigorosamente aplicadas para preservar a tenacidade a baixa temperatura na zona afetada pelo calor (HAZ). - Orientação prática para soldagem: consumíveis de baixo hidrogênio, pré-aquecimento controlado para seções grossas e tratamento térmico pós-solda apenas onde especificado. Evitar endurecibilidade excessiva na HAZ mantendo baixo carbono e limitando adições de liga.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto o AH36 quanto o EH36 são aços HSLA à base de carbono (não inoxidáveis); a resistência à corrosão em ambientes marinhos depende de sistemas de proteção.
• Estratégias de proteção típicas: epóxi fundido, sistemas de pintura marinha de múltiplas camadas, galvanização (onde apropriado) e ânodos sacrificiais para aplicações submersas.
• Como nenhuma das classes é inoxidável, o PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) não é aplicável para sua classificação de corrosão. Para referência, o PREN é definido como: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$
• A preparação da superfície, vedação de costuras e design de proteção catódica/anódica são alavancas de design primárias. A tenacidade aprimorada do EH36 não fornece benefícios intrínsecos de resistência à corrosão em relação ao AH36.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Maquinabilidade: ambas as classes são aços estruturais típicos; a maquinabilidade é média e depende da microestrutura, dureza e espessura. A adição de elementos de microliga no EH36 pode reduzir ligeiramente a maquinabilidade em relação a aços de liga muito baixa, mas as diferenças geralmente são modestas.
• Formabilidade/dobramento: comparável para ambas as classes quando em tempera e espessura equivalentes; o controle mais rigoroso de tenacidade e resistência do EH36 pode exigir raios de dobra ligeiramente maiores para seções pesadas para evitar trincas na peça acabada.
• Perfuração de furos e conformação a frio para chapas grossas devem seguir as diretrizes do fornecedor; conformação criogênica ou muito fria não é recomendada sem qualificação.

8. Aplicações Típicas

AH36 — Usos Típicos	EH36 — Usos Típicos
Revestimento de casco de navio em serviço temperado	Revestimento de casco/deck de navio para serviço polar/ártico
Estruturas de plataforma offshore em climas mais amenos	Estruturas offshore árticas e cascos capazes de suportar gelo
Graneleiros, membros estruturais de embarcações de carga geral	Embarcações operando em temperaturas baixas sustentadas, estruturas de jaqueta de transportadores de GNL onde a tenacidade a baixa temperatura é necessária
Convés, estrutura e chapa estrutural geral onde o impacto a baixa temperatura não é crítico	Estruturas primárias críticas sujeitas ao risco de fratura frágil em serviço sub-zero

Racional de seleção: - Escolha AH36 onde a resistência estrutural é necessária, mas as temperaturas ambiente/serviço permanecem moderadas e os requisitos de impacto em temperaturas muito baixas não são exigidos. - Escolha EH36 quando houver um requisito firme para tenacidade de impacto assegurada a temperaturas substancialmente sub-zero (por exemplo, operações de alta latitude, regulamentos árticos/regionais), mesmo que os custos e controles de produção sejam mais altos.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: o EH36 geralmente tem um preço premium em relação ao AH36 devido ao processamento, testes e potencialmente química/controle mais rigorosos necessários para atender aos critérios de impacto a baixa temperatura. O prêmio varia de acordo com o moinho, tamanho do pedido e condições de mercado.
• Disponibilidade: o AH36 está amplamente disponível em tamanhos e espessuras de chapa padrão. O EH36 também é comum entre os produtores de chapas de navios, mas a disponibilidade pode ser mais restrita para chapas muito grossas ou dimensões incomuns devido à necessidade de processamento controlado e testes de impacto adicionais.
• Forma do produto: chapa, seções soldadas e chapas cortadas sob medida são comuns; os prazos de entrega para EH36 podem ser mais longos se testes de impacto específicos a baixas temperaturas forem exigidos.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa)

Atributo	AH36	EH36
Soldabilidade	Muito boa (procedimentos padrão)	Muito boa, mas controle WPS mais rigoroso recomendado
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Alta resistência; tenacidade adequada em temperaturas moderadas	Alta resistência; tenacidade superior a baixa temperatura por especificação
Custo	Mais baixo	Mais alto (prêmio para qualificação a baixa temperatura)

Recomendações finais: - Escolha AH36 se você precisar de uma chapa de construção naval de alta resistência, prontamente disponível para ambientes temperados onde a resistência ao impacto a temperaturas extremamente baixas não é necessária e você deseja um custo de material mais baixo e um fornecimento mais simples. - Escolha EH36 se a estrutura operar em condições frias ou árticas, se os regulamentos exigirem tenacidade Charpy demonstrada a baixas temperaturas, ou se o projeto tiver sensibilidade à fratura frágil (seções finas, alta restrição, alta tensão residual). O custo extra é justificado pela redução do risco de fratura e conformidade regulatória.

Nota final: AH36 e EH36 oferecem resistência estática comparável; a seleção prática deve ser guiada pelo desempenho de impacto requerido na temperatura de serviço, restrições do procedimento de soldagem e risco de ciclo de vida. Sempre verifique os critérios exatos de aceitação química e mecânica com a especificação do projeto e o certificado de teste do moinho antes da seleção final.