Cosa sono i bulloni marini?

Bulloni marini sono elementi di fissaggio specializzati ad alta resistenza realizzati con materiali resistenti alla corrosione, principalmente acciaio inossidabile e acciaio legato — progettato per fornire connessioni strutturali affidabili nella costruzione navale, nelle strutture offshore e nei macchinari portuali che operano in ambienti di acqua salata. Si differenziano dagli elementi di fissaggio industriali standard per la composizione del materiale, le specifiche di protezione dalla corrosione, il processo di produzione e i requisiti di ispezione della qualità, tutti dettati dall'ambiente marino particolarmente aggressivo in cui gli elementi di fissaggio convenzionali si corroderebbero e si romperebbero in pochi mesi. I bulloni marini vengono utilizzati per i collegamenti della struttura dello scafo, il montaggio di attrezzature, l'assemblaggio del sistema di propulsione e la costruzione di gru portuali e attrezzature di carico.

Materialei utilizzati nei bulloni marini

La selezione del materiale è la decisione più importante nelle specifiche dei bulloni marini. L'ambiente di acqua salata e aria salata delle applicazioni marine è tra i più corrosivi in termini di ingegneria:

Gradi di acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile è il materiale dominante per i bulloni marini a diretto contatto con l'acqua salata. I gradi più comunemente specificati sono:

• Acciaio inossidabile 316 (A4): lo standard del settore marino: l'aggiunta del 2-3% di molibdeno conferisce una resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale significativamente migliore rispetto al grado 304 in ambienti contenenti cloruro; utilizzato per accessori dello scafo, hardware di coperta e collegamenti subacquei
• Acciaio inossidabile 316L: variante a basso contenuto di carbonio con migliore resistenza alla corrosione dei giunti saldati: utilizzata quando i bulloni sono saldati in gruppi o dove esiste il rischio di sensibilizzazione
• Acciaio inossidabile duplex (2205, 2507): per applicazioni marine ad alta resistenza in cui lo standard 316 non fornisce una resistenza strutturale sufficiente - circa il doppio del carico di snervamento del 316 con resistenza alla vaiolatura superiore; utilizzato nei collegamenti di piattaforme offshore, componenti della catena di ancoraggio e bulloni dell'albero dell'elica

Acciaio legato con protezione superficiale

Per le applicazioni strutturali ad alta resistenza in cui la resistenza alla trazione dell'acciaio inossidabile è insufficiente, vengono utilizzati bulloni in acciaio legato con zincatura a caldo, galvanica o rivestimento Dacromet (scaglie di zinco-alluminio). Questi sono specificati per le strutture delle gru portuali, le attrezzature del ponte delle navi e l'hardware di montaggio della sala macchine in cui il bullone può essere ispezionato e sostituito in base a un programma di manutenzione pianificato.

Applicazioni su navi e macchinari portuali

Applicazioni per navi

Bulloni marini sono used throughout the structure and equipment of a ship, from keel to mast:

• Collegamenti alla struttura dello scafo: bulloni strutturali che collegano il fasciame dello scafo, i telai e i longheroni - soggetti a carico dinamico indotto dalle onde e all'immersione permanente nell'acqua di mare
• Montaggio del sistema di propulsione: bulloni del basamento del motore principale, collegamenti della flangia dell'albero dell'elica, bulloni dell'alloggiamento del tubo di poppa: elementi di fissaggio altamente caricati che devono mantenere la forza di serraggio in condizioni di vibrazioni e cicli termici
• Attrezzatura di coperta: bitte d'ormeggio, basi di verricelli, coperture di boccaporti e supporti per apparecchiature di navigazione, esposti a spruzzi, pioggia e raggi UV e sottoposti anche a carichi meccanici
• Raccordi subacquei: griglie della cassa a mare, protezioni dell'elica, montaggio dell'anodo di zinco — permanentemente immersi e soggetti alle condizioni di corrosione più severe sulla nave

Applicazioni di macchinari portuali

Nelle strutture portuali, i bulloni marini garantiscono l’integrità strutturale di:

• Gru nave-terra e strutture a portale: bulloni strutturali di grande diametro nei collegamenti ferroviari, nelle sezioni delle torri e nei giunti articolati del braccio che sopportano l'intero carico sollevato più fattori di amplificazione dinamica
• Gru a portale con pneumatici in gomma (RTG) e gru a portale: elementi di fissaggio di carrelli, gruppi di spalmatori e collegamenti strutturali che operano in ambienti portuali aggressivi caratterizzati da scarichi diesel, nebbia salina e contaminazione dell'olio idraulico
• Allestimenti per banchine e banchine: bulloni di ancoraggio della bitta di ormeggio, hardware di montaggio del pannello parafango e collegamenti del braccio di carico - soggetti ai carichi combinati delle forze di ormeggio della nave e del movimento della marea

Processo di produzione e standard di qualità

I bulloni marini sono prodotti attraverso processi di produzione controllati che garantiscono le proprietà meccaniche e l'accuratezza dimensionale richieste per le applicazioni di sicurezza strutturale:

Stampaggio a caldo e stampaggio a freddo

I bulloni marini di grandi dimensioni (M24 e superiori) sono generalmente prodotti mediante forgiatura a caldo: riscaldando la billetta d'acciaio e modellandola sotto pressa o forgiatura a martello per sviluppare la struttura dei grani allineati che conferisce agli elementi di fissaggio forgiati una resistenza alla fatica superiore rispetto alla barra lavorata. I bulloni più piccoli (sotto M24) sono prodotti mediante stampaggio a freddo, che indurisce il materiale e fornisce un'eccellente consistenza dimensionale a ritmi di produzione elevati.

Lavorazione filetti e trattamento superficiale

Le filettature sono formate mediante rullatura (preferita per la resistenza: la rullatura della filettatura aumenta la durata a fatica inducendo una benefica sollecitazione residua di compressione nella radice della filettatura) o mediante fresatura di filetti CNC per applicazioni di precisione. I trattamenti superficiali applicati per proteggere i bulloni marini in acciaio legato includono zincatura a caldo (tipicamente 45–55 micron di zinco), rivestimento Dacromet o nichelatura chimica a seconda del livello di protezione dalla corrosione richiesto.

Ispezione di qualità

I bulloni marini per applicazioni strutturali sono soggetti a rigorosi requisiti di controllo qualità, generalmente specificati dalle società di classificazione (come quelle che operano secondo gli standard IACS) o da standard internazionali:

• Prove di trazione: carico di prova, carico di rottura e allungamento testati su campioni di ciascun lotto di produzione
• Test di durezza: La durezza Rockwell o Vickers conferma la conformità al trattamento termico su tutta la sezione trasversale del bullone
• Rilevamento di difetti a ultrasuoni o particelle magnetiche: per i bulloni strutturali di grandi dimensioni, l'NDT conferma l'assenza di difetti interni o crepe superficiali che potrebbero avviare la rottura per fatica sotto carico ciclico
• Test di corrosione in nebbia salina: i bulloni in acciaio legato rivestito vengono testati in camere di nebbia salina per verificare che il trattamento superficiale fornisca la durata di protezione specificata
• Controllo dimensionale: verifica del calibro della filettatura, dimensioni della testa e lunghezza del bullone verificate rispetto alle tolleranze del disegno

Guida alla selezione del materiale e della qualità dei bulloni marini