Introducción a la norma GB/T 3098.8
Esta norma describe las propiedades mecánicas, los materiales, la inspección, la identificación y el marcado de las piezas de conexión atornilladas que operan a temperaturas extremas, desde -200 °C hasta +700 °C. Garantiza la fiabilidad en aplicaciones como recipientes a presión, calderas y maquinaria de alta temperatura, complementando normas como GB/T 3098.1, GB/T 3098.6 y DIN EN 10269.
Alcance
La norma GB/T 3098.8-2010 especifica los requisitos para elementos de fijación fabricados con aceros austeníticos para bajas temperaturas (hasta -200 °C) y aceros/aleaciones de níquel para altas temperaturas (hasta +700 °C). Abarca grados de rendimiento mecánico, métodos de ensayo y compatibilidad de materiales para garantizar la integridad estructural bajo tensiones térmicas. Esto es fundamental para las industrias que requieren resistencia a la fluencia, la relajación y la fractura frágil.
- Se aplica a pernos, tornillos, espárragos y tuercas en conexiones atornilladas.
- Se centra en ofrecer la máxima capacidad de carga para un funcionamiento seguro en entornos extremos.
- Referencias a las normas relacionadas para un cumplimiento integral.
Materiales y propiedades mecánicas
Los materiales se seleccionan en función de los rangos de temperatura para mantener la integridad mecánica. A bajas temperaturas, los aceros austeníticos proporcionan ductilidad; a altas temperaturas, los aceros y las aleaciones de níquel ofrecen resistencia y resistencia a la fluencia. Las propiedades deben cumplir con la dureza, la resistencia a la tracción y las cargas de prueba especificadas.
Materiales de baja temperatura
La Tabla 1 enumera los grupos de aceros austeníticos para temperaturas mínimas de trabajo de hasta -200 °C, con propiedades según las normas GB/T 3098.6 y GB/T 3098.15. Contenido de cobre ≤1%. Las temperaturas más altas no tienen impacto; las temperaturas más bajas requieren pruebas de rendimiento según las condiciones.
| Temperatura mínima de funcionamiento continuo (aproximada) | Grupo del Aceroa | Grado de rendimiento | |
|---|---|---|---|
| Tornillo | Tuerca | ||
| -60°Cb | A2L | 50 | 50 |
| A2 | |||
| A3 | 70 | ||
| -200°Cc | A4L | 70 | |
| A4 | 80 | ||
| A5 | |||
a Contenido de cobre ≤1% (según GB/T 3098.6 y GB/T 3098.15).
b Pernos con cabeza.
c Tachuelas.
Materiales de alta temperatura
La tabla 2 especifica aceros y aleaciones de níquel para temperaturas de hasta +700 °C, con propiedades según la tabla 4 de la norma DIN EN 10269 para el tratamiento térmico. Datos de referencia para el límite elástico, la resistencia a la fluencia y la relajación según las tablas 5, C.1 y D.1 de la norma DIN EN 10269. Relacionado con las chapas AD 2000-W2, W7, W10 y VdTUV.
| Rango de temperatura de trabajo según DIN EN 10269 | Material | Dureza/HV del perno y/o tuerca | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| mín. | Corto plazoa máximo | a largo plazob máximo | Abreviatura | Número | Calificación | Condición | mín. | máximo |
| -120°C | / | / | KB | 1.568 | X12Ni5 | +NT | 157 | 203 |
| +QT | 173 | 235 | ||||||
| / | 400°C | 500°C | Yarda | 1.1181 | C35E | +N | 150 | 200 |
| / | 400°C | 500°C | YK | 1.1181 | C35E | +QT | 165 | 210 |
| / | 400°C | / | YB | 1.5511 | 35B2gramo | +QT | 165 | 210 |
| -60°C | 500°C | 550°C | Kilogramo | 1.7218 | 25CrMo4 | +QT | 195 | 240 |
| -100°C | 500°C | / | GC | 1.7225 | 42CrMo4 | +QT | 275 | 337 |
| / | 500°C | 550°C | Georgia | 1.7709 | 21CrMoV5-7 | +QT | 225 | 272 |
| / | 600°C | 550°C | Gran Bretaña | 1.7711 | 40CrMoV46 | +QT | 272 | 320 |
| / | 550°C | 600°C | Ve | 1.4923 | X22CrMoV12-1 | +QT 1e | 256 | 303 |
| / | 550°C | 600°C | VHf | 1.4923 | X22CrMoV12-1 | +QT 2f | 287 | 367 |
| / | 600°C | 600°C | Volkswagen | 1.4913 | X19CrMoNbVN11-1 | +QT | 287 | 367 |
| / | 650°C | 670°C | S | 1.4986 | X7CrNiMoBNb16-16 | +WW+P | 210 | 272 |
| -196°C | 650°C | 650°C | DAKOTA DEL SUR | 1.498 | X6NiCrTiMoVB25-15-2 | +AT+P | 287 | 367 |
| -196°C | 650°C | 800°C | SB | 2.4952 | NiCr20TiAl | +AT+P | 320 | 417 |
a Límite de temperatura para el límite elástico y la resistencia a la tracción.
b Límite de temperatura para la resistencia a la fluencia y a la rotura.
c Condiciones según DIN EN 10269 Tabla 4: +N (normalizado), +NT (normalizado y revenido), +QT (templado y revenido), +WW (trabajado en caliente), +AT (recocido en solución), +P (endurecido por precipitación).
d Solo para frutos secos.
e V según DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 N/mm² (+QT1).
f VH según DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 N/mm² (+QT2).
gramo Véase VdTUV WB 490.
Capacidades de carga
Los valores de carga garantizan que los elementos de fijación soporten las tensiones operativas. Úselos para la verificación del diseño.
Cargas mínimas de tracción para pernos de rosca gruesa
Tabla 4a: As,nom × Rm,min /kN
| Tamaño de rosca d | Área de estrés As,nom /mm² | Grado de acero inoxidable austenítico | Acero y aleaciones de níquel | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 70 | KB | YK | Kilogramo | Georgia | Gran Bretaña | GC | V | VH | S | DAKOTA DEL SUR | SB | ||
| YB | Volkswagen | |||||||||||||
| M3 | 5.03 | 2.52 | 3.52 | 2.67 | 2.52 | 3.02 | 3.52 | 4.28 | 4.33 | 4.02 | 4.53 | 3.27 | 4.53 | 5.03 |
| M3.5 | 6.78 | 3.39 | 4.75 | 3.59 | 3.39 | 4.07 | 4.75 | 5.76 | 5.83 | 5.42 | 6.1 | 4.41 | 6.1 | 6.78 |
| M4 | 8.78 | 4.39 | 6.15 | 4.65 | 4.39 | 5.27 | 6.15 | 7.46 | 7.55 | 7.02 | 7.9 | 5.71 | 7.9 | 8.78 |
| M5 | 14.2 | 7.1 | 9.94 | 7.53 | 7.1 | 8.52 | 9.94 | 12.1 | 12.2 | 11.4 | 12.8 | 9.23 | 12.8 | 14.2 |
| M6 | 20.1 | 10.1 | 14.1 | 10.7 | 10.1 | 12.1 | 14.1 | 17.1 | 17.3 | 16.1 | 18.1 | 13.1 | 18.1 | 20.1 |
| M7 | 28.9 | 14.5 | 20.2 | 15.3 | 14.5 | 17.3 | 20.2 | 24.6 | 24.9 | 23.1 | 26 | 18.8 | 26 | 28.9 |
| M8 | 36.6 | 18.3 | 25.6 | 19.4 | 18.3 | 22 | 25.6 | 31.1 | 31.5 | 29.3 | 32.9 | 23.8 | 32.9 | 36.6 |
| M10 | 58 | 29 | 40.6 | 30.7 | 29 | 34.8 | 40.6 | 49.3 | 49.9 | 46.4 | 52.2 | 37.7 | 52.2 | 58 |
| M12 | 84.3 | 42.2 | 59 | 44.7 | 42.2 | 50.6 | 59 | 71.7 | 72.5 | 67.4 | 75.9 | 54.8 | 75.9 | 84.3 |
| M14 | 115 | 57.5 | 80.5 | 61 | 57.5 | 69 | 80.5 | 97.8 | 98.9 | 92 | 104 | 74.8 | 104 | 115 |
| M16 | 157 | 78.5 | 110 | 83.2 | 78.5 | 94.2 | 110 | 133 | 135 | 126 | 141 | 102 | 141 | 157 |
| M18 | 192 | 96 | 134 | 102 | 96 | 115 | 134 | 163 | 165 | 154 | 173 | 125 | 173 | 192 |
| M20 | 245 | 123 | 172 | 130 | 123 | 147 | 172 | 208 | 211 | 196 | 221 | 159 | 221 | 245 |
| M22 | 303 | 152 | 212 | 161 | 152 | 182 | 212 | 258 | 261 | 242 | 273 | 197 | 273 | 303 |
| M24 | 353 | 177 | 247 | 187 | 177 | 212 | 247 | 300 | 304 | 282 | 318 | 229 | 318 | 353 |
| M27 | 459 | 230 | / | 243 | 230 | 275 | 321 | 390 | 395 | 367 | 413 | 298 | 413 | 459 |
| M30 | 561 | 281 | / | 297 | 281 | 337 | 393 | 477 | 482 | 449 | 505 | 365 | 505 | 561 |
| M33 | 694 | 347 | / | 368 | 347 | 416 | 486 | 590 | 597 | 555 | 625 | 451 | 625 | 694 |
| M36 | 817 | 409 | / | 433 | 409 | 490 | 572 | 694 | 703 | 654 | 735 | 531 | 735 | 817 |
| M39 | 976 | 488 | / | 517 | 488 | 586 | 683 | 830 | 839 | 781 | 878 | 634 | 878 | 976 |
Capacidad de carga de las conexiones atornilladas
Para capacidad máxima: utilizar pernos y tuercas de capacidad máxima con alturas adecuadas (Tipo 1 para rosca gruesa, Tipo 2 para rosca fina), tolerancias de rosca y relaciones de resistencia. La fractura en los ensayos de tracción debe producirse en secciones sin rosca según GB/T 3098.1 o 3098.6. Espárragos con cintura según GB/T 13807.2/3 con tolerancias según GB/T 3103.4.
- Realizar ensayos de tracción para verificar las cargas mínimas.
- Asegúrese de que la altura de la tuerca cumpla con los requisitos de tipo para la distribución de la carga.
- Seleccione materiales adecuados para evitar puntos débiles en el ensamblaje.
Preguntas frecuentes
¿Qué materiales son adecuados para aplicaciones a -200 °C?
Aceros austeníticos como A4L, A4, A5 con grado 70 u 80, que garantizan ductilidad y tenacidad según la Tabla 1.
¿Cómo seleccionar tornillos y tuercas adecuados para altas temperaturas?
Utilice la Tabla 3 para emparejamientos racionales, asegurando una resistencia de la tuerca >70% del perno y tolerancias de rosca adecuadas para la capacidad total.
¿Qué ocurre si la temperatura de funcionamiento supera los +700 °C?
La norma establece un límite de +700 °C; para temperaturas superiores, realice ensayos específicos de fluencia y relajación según las directrices de la norma DIN EN 10269.
¿Por qué se requiere una mayor resistencia a la tracción para las tuercas austeníticas?
Para tener en cuenta las variaciones de fabricación en lotes pequeños, garantizando la fiabilidad cuando se combina con pernos más blandos (véase la nota b de la tabla 3).
¿Cómo comprobar la capacidad de carga máxima?
Realice ensayos de tracción según GB/T 3098.1 o 3098.6, verificando la ubicación de la fractura y las cargas mínimas de las Tablas 4a/5a.
¿Existen restricciones en cuanto al contenido de cobre?
Sí, ≤1% para aceros austeníticos para prevenir la fragilización en servicio a bajas temperaturas.
