Bulloni in acciaio inossidabile: indicazioni, utilizzo nell'alluminio e guida alla verniciatura

Spiegazione dei contrassegni sui bulloni in acciaio inossidabile

Elementi di fissaggio in acciaio inossidabile non seguono lo stesso sistema di marcatura della testa dei bulloni in acciaio al carbonio. La maggior parte dei bulloni in acciaio inossidabile non riportano segni di classificazione in rilievo sulla testa — sono invece identificati da timbri di designazione del materiale, che possono essere facilmente fraintesi o trascurati del tutto. Sapere cosa cercare previene costosi errori di specifica sul lavoro.

Segni comuni sulla testa e cosa significano

A differenza dei bulloni in acciaio al carbonio SAE o ASTM che utilizzano linee radiali in rilievo per indicare il grado, i bulloni in acciaio inossidabile utilizzano generalmente codici lettera stampati o formati a freddo nella testa:

• A2 — Acciaio inossidabile 304 (18-8). Il grado più comune, adatto per uso interno generale ed esterno delicato. Resistente alla corrosione ma non ideale per ambienti con acqua salata o cloruro.
• A4 — Acciaio inossidabile 316. Contiene il 2–3% di molibdeno, che gli conferisce una resistenza significativamente migliore ai cloruri. Standard per hardware marino, costruzioni costiere e attrezzature chimiche.
• A2-70 / A4-70 — Il numero indica la resistenza alla trazione minima in unità di 10 MPa. A2-70 significa resistenza alla trazione di 700MPa, equivalente all'incirca a un bullone in acciaio al carbonio di grado 5.
• A2-80 / A4-80 — Resistenza alla trazione di 800MPa, paragonabile a un bullone in acciaio al carbonio di grado 8. Utilizzato in applicazioni strutturali a carico più elevato.
• SS o 18-8 — Un bollo di materiale generico che indica l'acciaio inossidabile, ma senza una classe di proprietà specifica. Trattarli con cautela nelle applicazioni portanti poiché la resistenza non è verificata.

Sistemi di marcatura ASTM e ISO

Le designazioni A2/A4 seguono lo standard ISO 3506, ampiamente utilizzato in Europa e a livello internazionale. L'hardware nordamericano può invece fare riferimento a ASTM F593 (per bulloni) e F594 (per dadi), che utilizzano designazioni di gruppi di leghe come CW (lavorato a freddo) o SH (incrudito) anziché la più semplice abbreviazione A2/A4. Quando si acquistano elementi di fissaggio in diversi mercati, verificare quale standard si applica per evitare di mescolare specifiche incompatibili.

Utilizzo di viti inossidabili nell'alluminio: la corrosione galvanica è il vero rischio

L’acciaio inossidabile e l’alluminio possono essere utilizzati insieme, ma la corrosione galvanica costituisce un serio problema — in particolare in ambienti umidi o esterni. Nella serie galvanica i due metalli si collocano a parte: l'acciaio inossidabile è più nobile (catodico), mentre l'alluminio è più attivo (anodico). Quando un elettrolita come l'acqua o la nebbia salina li collega, l'alluminio si corrode preferenzialmente. La velocità dipende dal rapporto tra le aree, dall'elettrolita e dalla durata dell'esposizione.

Quanto è grave la reazione galvanica?

Negli ambienti interni asciutti, il rischio galvanico tra l'acciaio inossidabile e l'alluminio è trascurabile: senza elettrolita non si forma alcun circuito elettrochimico. In condizioni marine o costantemente bagnate, l'alluminio che circonda una vite inossidabile può mostrare vaiolature misurabili all'interno Da 6 a 12 mesi se non viene applicata alcuna barriera. Il rapporto tra le aree catodo-anodo è estremamente importante: un grande bullone inossidabile in una piccola piastra di alluminio accelera la corrosione molto più di una piccola vite inossidabile in una grande estrusione di alluminio.

Modi pratici per ridurre la corrosione galvanica

• Utilizzare una barriera isolante: Applicare pasta di cromato di zinco, composto antigrippaggio o sigillante per filettature a base di PTFE prima dell'installazione. Questi spostano l'umidità e interrompono il percorso elettrolitico.
• Utilizzare rondelle in nylon o neoprene: Le rondelle isolanti posizionate sotto la testa del bullone e il dado impediscono il contatto diretto metallo con metallo sulle superfici serrate.
• Anodizzare o verniciare l'alluminio: Una superficie anodizzata o verniciata ben mantenuta fornisce una barriera fisica che rallenta significativamente il trasferimento ionico.
• Scegli 316 rispetto a 304 inossidabile: In ambienti ricchi di cloruri, l'SS 316 è più stabile e genera un differenziale di potenziale di corrosione inferiore con l'alluminio rispetto al 304.
• Considera gli elementi di fissaggio in alluminio o rivestiti per giunti a bassa sollecitazione: Se il carico strutturale è modesto, le viti in alluminio della serie 5000 o l'acciaio zincato eliminano completamente il problema della differenza dei metalli.

Scorticamento: l'altro problema delle viti inossidabili nell'alluminio

Separati dalla corrosione galvanica, gli elementi di fissaggio in acciaio inossidabile sono soggetti a tale corrosione irritante — un fenomeno di saldatura a freddo in cui le superfici filettate si grippano durante l'installazione. L'acciaio inossidabile è particolarmente sensibile perché il suo strato di ossido si rompe sotto l'attrito e il metallo si indurisce rapidamente. Nelle filettature di alluminio ciò può strappare la filettatura femmina o grippare permanentemente l'elemento di fissaggio. Prevenire l'usura applicando lubrificante antigrippaggio (a base di nichel per applicazioni ad alta temperatura, a base di rame per uso standard) e avvitando lentamente le viti inossidabili, soprattutto nei fori maschiati in alluminio.

Come dipingere l'acciaio inossidabile in modo che aderisca davvero

La vernice non si lega naturalmente all'acciaio inossidabile. Lo strato passivo di ossido di cromo che rende l'acciaio inossidabile resistente alla corrosione è anche ciò che impedisce l'adesione della vernice . Senza un'adeguata preparazione della superficie, anche i rivestimenti di alta qualità si sbucciano nel giro di pochi mesi. Il processo è realizzabile, ma richiede più preparazione rispetto alla verniciatura dell'acciaio nudo o dell'alluminio.

Preparazione della superficie passo dopo passo

1. Sgrassare accuratamente: Pulisci la superficie con acetone o alcool isopropilico (IPA) utilizzando panni puliti e privi di pelucchi. Olio, impronte e residui di lavorazione rovineranno l'adesione anche se la superficie appare pulita.
2. Abradere la superficie: Utilizzare carta vetrata all'ossido di alluminio con grana 80-120 o un tampone abrasivo Scotch-Brite per graffiare la superficie in modo uniforme. Questo rompe lo strato di ossido passivo e crea un dente meccanico su cui il primer può fare presa. Carteggiare in una direzione per evitare di creare zone di stress sul materiale sottile.
3. Sgrassare nuovamente: Dopo la carteggiatura, pulire nuovamente con acetone per rimuovere tutte le particelle abrase. Questo passaggio non è negoziabile: la polvere di levigatura rimasta sulla superficie compromette l'adesione.
4. Applicare un primer etch o un primer automordenzante: Per l'acciaio inossidabile, un primer di lavaggio (a base di butirrale di vinile) o un primer epossidico in due parti fornisce la migliore adesione. I primer automordenzanti formulati per metalli non ferrosi funzionano adeguatamente per applicazioni più leggere. Applicare strati sottili e attendere il tempo di polimerizzazione completo tra gli strati.
5. Applicare il topcoat: Le finiture poliuretaniche o epossidiche bicomponenti forniscono la finitura più durevole. Le vernici acriliche monocomponente possono essere utilizzate per applicazioni decorative dove la durabilità a lungo termine è meno critica.

Tipi di vernice adatti all'acciaio inossidabile

Errori comuni che causano il distacco della vernice dall'acciaio inossidabile

• Saltare l'abrasione: La verniciatura su una superficie inossidabile liscia e non graffiata è la ragione più comune di fallimento precoce dell'adesione. Lo strato di ossido deve essere fisicamente rotto.
• Utilizzando direttamente il lattice o la vernice a base d'acqua: Questi non si legano al metallo senza un primer compatibile e sull'acciaio inossidabile si delamineranno durante il primo ciclo termico o l'esposizione all'umidità.
• Verniciatura in condizioni di elevata umidità: L'umidità superficiale impedisce la corretta bagnatura del primer. Le condizioni ideali sono di seguito 85% di umidità relativa e una temperatura del substrato superiore a 10°C.
• Applicazione di strati troppo spessi: Gli strati singoli pesanti intrappolano i solventi e causano schizzi di solvente o scarsa polimerizzazione. Più strati sottili di Spessore del film secco 50–75 micron ciascuno garantisce un'adesione a lungo termine di gran lunga migliore rispetto a uno strato spesso.

Identificazione di elementi di fissaggio inossidabili non contrassegnati o sconosciuti sul campo

Non tutti i bulloni in acciaio inossidabile arrivano con marcature chiare, in particolare l'hardware più vecchio o gli elementi di fissaggio provenienti da fornitori non ISO. Numerosi rapidi test sul campo aiutano a distinguere l'acciaio inossidabile dall'acciaio al carbonio placcato o da altre leghe:

• Prova del magnete: L'acciaio inossidabile austenitico (304, 316) è debolmente magnetico o non magnetico allo stato ricotto. Un forte magnete non lo attirerà saldamente, a differenza dell'acciaio inossidabile al carbonio o ferritico. Tieni presente che il 304 lavorato a freddo può diventare leggermente magnetico, quindi un'attrazione parziale non è sempre squalificante.
• Prova di ruggine: Lasciare l'elemento di fissaggio esposto all'umidità per 48–72 ore. L'acciaio al carbonio sviluppa rapidamente ruggine superficiale visibile; il vero acciaio inossidabile austenitico non mostrerà ruggine, solo possibili filigrane.
• Spot test del molibdeno (kit di test Mo): Un test di caduta chimica che distingue 316 (Mo-positivo) da 304 (Mo-negativo). I kit costano meno di 30 dollari e sono standard negli ambienti di controllo qualità in cui la verifica del grado è fondamentale.
• Analizzatore XRF: Per applicazioni di alto valore o critiche per la sicurezza, un analizzatore portatile a fluorescenza a raggi X fornisce la composizione definitiva della lega in pochi secondi senza danneggiare l'elemento di fissaggio. Le unità a noleggio sono ampiamente disponibili tramite i fornitori di apparecchiature di ispezione.

Scegliere il giusto grado di acciaio inossidabile per il lavoro

La scelta del grado influisce non solo sulle prestazioni di corrosione, ma anche sulla resistenza, sulla lavorabilità e sui costi. I tre gradi più comunemente riscontrati nelle applicazioni di fissaggio presentano ciascuno dei compromessi distinti:

• 304/A2: Il grado del cavallo di battaglia. Buona resistenza alla corrosione, ampiamente disponibile, conveniente. Sufficiente per la maggior parte delle applicazioni interne ed esterne asciutte. Evitare ambienti ricchi di cloruri: la nebbia salina può causare vaiolature nell'arco di una stagione.
• 316/A4: Il grado marino e chimico. Il contenuto di molibdeno aumenta significativamente la resistenza alla vaiolatura del cloruro. Costa all'incirca 20-30% in più rispetto a 304 ma è la scelta corretta per ambienti costieri, di trasformazione alimentare o farmaceutici.
• 410 / Acciaio martensitico: Magnetico, temprabile e più resistente del 304 o 316, ma con una minore resistenza alla corrosione. Utilizzato in posate, valvole e applicazioni in cui la durezza e la resistenza all'usura contano più della resistenza alla corrosione.

Per progetti in ambienti misti, ad esempio una struttura all'aperto vicino alla costa ma non direttamente esposta all'acqua salata, A4-70 è l'impostazione predefinita pratica . Fornisce una resistenza adeguata e il tampone di protezione dalla corrosione necessario per gli ambienti che oscillano tra umido e secco durante la durata di servizio degli elementi di fissaggio.