Introdução à norma GB/T 3098.8
Esta norma descreve as propriedades mecânicas, os materiais, a inspeção, a identificação e a marcação de peças de conexão aparafusadas que operam em temperaturas extremas, de -200 °C a +700 °C. Ela garante a confiabilidade em aplicações como vasos de pressão, caldeiras e máquinas de alta temperatura, complementando normas como GB/T 3098.1, GB/T 3098.6 e DIN EN 10269.
Escopo
A norma GB/T 3098.8-2010 especifica os requisitos para fixadores fabricados em aços austeníticos para baixas temperaturas até -200 °C e em aços/ligas de níquel para altas temperaturas até +700 °C. Ela abrange classes de desempenho mecânico, métodos de ensaio e compatibilidade de materiais para garantir a integridade estrutural sob tensões térmicas. Isso é crucial para indústrias que exigem resistência à fluência, relaxação e falha frágil.
- Aplica-se a parafusos, pinos e porcas em conexões aparafusadas.
- Prioriza a capacidade total de carga para operação segura em ambientes extremos.
- Referências às normas relacionadas para conformidade abrangente.
Materiais e propriedades mecânicas
Os materiais são selecionados com base em faixas de temperatura para manter a integridade mecânica. Para baixas temperaturas, os aços austeníticos oferecem ductilidade; para altas temperaturas, os aços e as ligas de níquel oferecem resistência e resistência à fluência. As propriedades devem atender aos requisitos especificados de dureza, resistência à tração e cargas de prova.
Materiais para baixas temperaturas
A Tabela 1 lista os grupos de aços austeníticos para temperaturas mínimas de trabalho até -200 °C, com propriedades de acordo com as normas GB/T 3098.6 e GB/T 3098.15. Teor de cobre ≤1%. Temperaturas mais elevadas não têm impacto; temperaturas mais baixas exigem testes de desempenho específicos para cada condição.
| Temperatura mínima de trabalho contínuo (aproximada) | Grupo de Açoum | Grau de desempenho | |
|---|---|---|---|
| Parafuso | Noz | ||
| -60°Cb | A2L | 50 | 50 |
| A2 | |||
| A3 | 70 | ||
| -200°Cc | A4L | 70 | |
| A4 | 80 | ||
| A5 | |||
um Teor de cobre ≤1% (de acordo com GB/T 3098.6 e GB/T 3098.15).
b Parafusos com cabeça.
c Tachas.
Materiais para Altas Temperaturas
A Tabela 2 especifica aços e ligas de níquel para temperaturas de até +700 °C, com propriedades de acordo com a Tabela 4 da norma DIN EN 10269 para tratamento térmico. Dados de referência para limite de escoamento, resistência à fluência e relaxação provenientes das Tabelas 5, C.1 e D.1 da norma DIN EN 10269. Relativo às chapas AD 2000-W2, W7, W10 e VdTUV.
| Faixa de temperatura de trabalho de acordo com DIN EN 10269 | Material | Dureza/HV do parafuso e/ou porca | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| min | Curto prazoum máximo | Longo prazob máximo | Abreviação | Número | Nota | Doença | min | máximo |
| -120°C | / | / | KB | 1.568 | X12Ni5 | +NT | 157 | 203 |
| +QT | 173 | 235 | ||||||
| / | 400°C | 500°C | Yd | 1.1181 | C35E | +N | 150 | 200 |
| / | 400°C | 500°C | YK | 1.1181 | C35E | +QT | 165 | 210 |
| / | 400°C | / | YB | 1.5511 | 35B2g | +QT | 165 | 210 |
| -60°C | 500°C | 550°C | KG | 1.7218 | 25CrMo4 | +QT | 195 | 240 |
| -100°C | 500°C | / | GC | 1.7225 | 42CrMo4 | +QT | 275 | 337 |
| / | 500°C | 550°C | GA | 1.7709 | 21CrMoV5-7 | +QT | 225 | 272 |
| / | 600°C | 550°C | GB | 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 | VW | 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 | SD | 1.498 | X6NiCrTiMoVB25-15-2 | +AT+P | 287 | 367 |
| -196°C | 650°C | 800°C | SB | 2.4952 | NiCr20TiAl | +AT+P | 320 | 417 |
um Limite de temperatura para resistência ao escoamento e à tração.
b Limite de temperatura para resistência à fluência e à ruptura.
c Condições de acordo com a norma DIN EN 10269 Tabela 4: +N (normalizado), +NT (normalizado e revenido), +QT (temperado e revenido), +WW (trabalhado a quente), +AT (solubilizado), +P (endurecido por precipitação).
d Somente para nozes.
e V conforme DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 N/mm² (+QT1).
f VH conforme DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 N/mm² (+QT2).
g Ver VdTUV WB 490.
Capacidades de carga
Os valores de carga garantem que os fixadores suportem as tensões operacionais. Utilize para verificação do projeto.
Cargas mínimas de tração para parafusos de rosca grossa
Tabela 4a: As,nom × Rm,min /kN
| Tamanho da rosca d | Área de estresse As,nom /mm² | Aço inoxidável austenítico | Aço e ligas de níquel | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 70 | KB | YK | KG | GA | GB | GC | V | VH | S | SD | SB | ||
| YB | VW | |||||||||||||
| 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 |
Capacidade de carga das conexões de parafusos
Para capacidade total: Utilizar parafusos e porcas de capacidade total compatíveis com as alturas apropriadas (Tipo 1 para rosca grossa, Tipo 2 para rosca fina), tolerâncias de rosca e relações de resistência. A fratura em ensaios de tração deve ocorrer em seções sem rosca, conforme GB/T 3098.1 ou 3098.6. Prisioneiros com cintura definida, conforme GB/T 13807.2/3, com tolerâncias conforme GB/T 3103.4.
- Realizar ensaios de tração para verificar as cargas mínimas.
- Certifique-se de que a altura da porca atenda aos requisitos do tipo para distribuição de carga.
- Selecione os materiais de forma a evitar pontos fracos na montagem.
Perguntas frequentes
Quais materiais são adequados para aplicações a -200°C?
Aços austeníticos como A4L, A4, A5 com grau 70 ou 80, garantindo ductilidade e tenacidade conforme a Tabela 1.
Como selecionar parafusos e porcas adequados para altas temperaturas?
Utilize a Tabela 3 para combinações racionais, garantindo que a resistência da porca seja superior a 70% do parafuso e que as tolerâncias da rosca sejam adequadas para a capacidade total.
E se a temperatura de operação ultrapassar +700°C?
Os limites padrão são de +700°C; para temperaturas mais elevadas, realize testes específicos de fluência e relaxamento de acordo com as diretrizes da norma DIN EN 10269.
Por que uma tensão de escoamento mais alta para porcas austeníticas?
Para compensar as variações de fabricação em pequenos lotes, garantindo a confiabilidade quando combinados com parafusos mais macios (ver nota b da Tabela 3).
Como testar a capacidade máxima de carga?
Realizar ensaios de tração de acordo com as normas GB/T 3098.1 ou 3098.6, verificando a localização da fratura e as cargas mínimas das Tabelas 4a/5a.
Há alguma restrição quanto ao teor de cobre?
Sim, ≤1% para aços austeníticos para evitar fragilização em serviço a baixas temperaturas.
