ISO 10269

La normativa EN ISO 10269 è uno standard europeo che definisce le caratteristiche tecniche e i requisiti dei materiali metallici utilizzati per viti, bulloni e sistemi di fissaggio destinati a lavorare in condizioni di alta temperatura o basse temperature. Questo standard è fondamentale per garantire che i materiali scelti possano operare in ambienti estremi, mantenendo le loro prestazioni meccaniche e la resistenza necessaria.

La norma riguarda i prodotti in acciaio e leghe a base di nichel destinati alla produzione di viti, tiranti, bulloni e dadi. Questi materiali devono essere in grado di resistere a carichi elevati e a condizioni ambientali difficili, come le alte temperature (fino a 500°C e oltre) e le basse temperature (fino a -200°C).

Acciai per Alte Temperature

Gli acciai progettati per applicazioni a temperature elevate devono mantenere resistenza meccanica e duttilità anche in condizioni di stress termico e meccanico. La norma EN ISO 10269 suddivide questi acciai in diverse classi in base alla composizione chimica e alle prestazioni a temperature elevate:

• Acciai al cromo-molibdeno (Cr-Mo): Questi acciai, con l’aggiunta di cromo e molibdeno, sono comunemente utilizzati grazie alla loro eccellente resistenza alla deformazione da creep e ossidazione a temperature elevate. Il cromo migliora la resistenza alla corrosione e l’ossidazione, mentre il molibdeno aumenta la resistenza meccanica a temperature elevate. Tipicamente impiegati in ambienti tra i 400°C e i 600°C, trovano largo uso in componenti di turbine, caldaie e tubazioni.
• Acciai inox austenitici: Gli acciai inossidabili austenitici (come l’AISI 304 e 316) sono caratterizzati da un’elevata resistenza alla corrosione, grazie all’alto contenuto di cromo e nichel. Questi acciai possono resistere a temperature fino a circa 800°C, risultando ideali per applicazioni in ambienti ossidanti e corrosivi, come quelli in impianti chimici e petrolchimici.

Leghe di Nichel

Le leghe di nichel trovano un ampio impiego in ambienti estremi, dove le temperature superano i limiti degli acciai. La EN ISO 10269 specifica leghe di nichel ad alte prestazioni che garantiscono stabilità e affidabilità delle prestazioni fino a oltre 800°C.

• Leghe di nichel-cromo (Inconel): Le leghe di nichel contenenti cromo sono tra le più utilizzate grazie alla loro eccellente resistenza all’ossidazione e alla corrosione in ambienti ad alta temperatura. I sistemi di fissaggio quali viti, tiranti e dadi in leghe 2.4668 INCONEL®718 e 2.4952 NIMONIC® 80, ad esempio, mantengono proprietà meccaniche stabili fino a circa 700°C. Queste leghe vengono impiegate in applicazioni critiche, come nei motori a reazione e nelle turbine a gas, dove la combinazione di resistenza alla fatica e alla corrosione è fondamentale.

Requisiti Meccanici e Test

I requisiti meccanici specificati dalla norma EN ISO 10269 riguardano principalmente la resistenza alla trazione, il comportamento in condizioni di creep, la resilienza, la durezza, la resistenza a fatica e la stabilità dimensionale. Di seguito è riportata una tabella che riassume i principali requisiti meccanici per vari materiali:

Le caratteristiche meccaniche degli acciai idonei per la realizzazione di viti, dadi, bulloni e sistemi di fissaggio destinati ad applicazioni ad alte temperature, variano in funzione della temperatura di esercizio. La scelta oculata del materiale idoneo a soddisfare le condizioni progettuali deve quindi prevedere la perdita di performance in fase di esercizio del sistema; nel dettaglio nelle tabelle a seguire vengono riportati i valori di Rp0.2 e Rm per i materiali più utilizzati per la realizzazione di viti, dadi e tiranti per applicazioni ad alte temperature come, turbine a gas, sistemi di scarico, sistemi frenanti, etc.

Grafico variazione del valore Rp 0,2% all’aumentare della temperatura

Grafico variazione del valore Rm all’aumentare della temperatura

Prova di Creep

Il creep è la tendenza di un materiale a deformarsi gradualmente sotto carichi costanti nel tempo, specialmente a temperature elevate. La resistenza al creep è un parametro cruciale per la viteria e bulloneria che opera in condizioni di sollecitazione prolungata. La EN ISO 10269 stabilisce i test di creep per determinare la deformazione del materiale in funzione di:

• Carico applicato
• Temperatura
• Tempo (tipicamente test di lunga durata, come 1000 o 10.000 ore)

Durante il test di creep, viene misurata la deformazione plastica progressiva che il materiale subisce sotto un determinato carico a temperature elevate. È essenziale che i materiali possano resistere a tali deformazioni entro limiti accettabili, per evitare che componenti critici, come bulloni e viti, perdano la loro funzionalità strutturale.

Resistenza alla Fatica Termica

La resistenza a fatica è la capacità del materiale di sopportare carichi ciclici o ripetuti senza subire una rottura prematura. A temperature elevate, il comportamento a fatica dei materiali può essere influenzato da cicli di riscaldamento e raffreddamento che inducono stress termici ripetuti.

Gli acciai per alte temperature devono mostrare una buona resistenza a cicli termici per evitare che si sviluppino cricche o fessurazioni che possono propagarsi rapidamente e causare la rottura del componente.

Le leghe di nichel, in virtù della loro stabilità termica, offrono una migliore resistenza a fatica rispetto agli acciai, soprattutto in condizioni cicliche estreme, come nei motori aeronautici o nelle turbine a gas.

La normativa EN ISO 10269 copre materiali critici per la progettazione di viteria e bulloneria destinata a operare in ambienti con temperature elevate e condizioni di stress estreme. Le leghe di nichel e gli acciai per alte temperature sono le famiglie di materiali principali, ognuna con caratteristiche specifiche in termini di resistenza meccanica e stabilità termica. Questi materiali garantiscono sicurezza e affidabilità nelle applicazioni industriali più impegnative.