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Norme relative all'acciaio: sistemi di classificazione, organismi di normazione e come utilizzarli

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Norme relative all'acciaio: sistemi di classificazione, organismi di normazione e come utilizzarli

Le norme sull’acciaio costituiscono il quadro formale entro il quale l’acciaio viene classificato, specificato, sottoposto a prove e fornito. Esse definiscono la composizione del materiale, le sue prestazioni, le modalità di collaudo e le modalità di identificazione. Senza di esse, la catena di approvvigionamento globale dell’acciaio, che movimenta regolarmente il materiale tra i continenti e tra i vari settori industriali, non avrebbe un linguaggio comune per comunicare i requisiti dei materiali o verificarne la conformità.

Una norma sull’acciaio si rivolge contemporaneamente a tre categorie di destinatari. Per il produttore, definisce cosa deve essere prodotto e come deve essere verificato. Per l’ingegnere o il progettista, fornisce le basi per la scelta delle specifiche dei materiali e la selezione delle sollecitazioni di progetto. Per l’acquirente e l’ispettore, definisce i criteri di accettazione in base ai quali viene valutato il materiale in entrata. Comprendere come sono strutturate le norme e quali organismi le pubblicano è quindi una necessità pratica, non un dettaglio secondario.

Non esiste un unico standard globale per l'acciaio

L’aspetto più importante da comprendere riguardo alle norme relative all’acciaio è che non esiste un sistema universale. Le norme sono state sviluppate in modo indipendente da organismi nazionali e regionali nel corso di molti decenni, e ciascuna riflette la storia industriale, il quadro normativo e le priorità tecniche della propria regione. Il risultato è un panorama in cui lo stesso acciaio può essere specificato secondo la norma ASTM in un contratto, secondo la norma EN in un altro e secondo la norma JIS in un terzo, senza alcuna garanzia che i requisiti siano identici anche laddove i gradi siano nominalmente equivalenti.

Questa frammentazione rappresenta una vera e propria sfida ingegneristica. Un ingegnere che deve specificare un materiale deve sapere quale norma si applica, quale edizione è quella vigente e se un sostituto proposto, appartenente a una famiglia di norme diversa, soddisfi effettivamente i requisiti originali. Per orientarsi in questo contesto è necessario disporre di un accesso diretto ai documenti normativi pertinenti oppure di una fonte affidabile di dati aggregati.

I principali organismi di normazione e i loro sistemi

ASTM International pubblica alcune delle norme sui prodotti in acciaio più diffuse al mondo, in particolare per gli acciai strutturali, gli acciai per recipienti a pressione e i materiali per condotte. Le norme ASTM sono ampiamente utilizzate in Nord America e vengono specificate in progetti a livello globale, in particolare nei settori petrolifero e del gas, petrolchimico ed edile. Ogni norma ASTM riguarda una specifica forma di prodotto o applicazione, pertanto il sistema comprende un gran numero di documenti singoli piuttosto che un unico codice generale.

L'AISI (American Iron and Steel Institute) ha sviluppato uno dei sistemi di designazione dell'acciaio più ampiamente riconosciuti, in particolare per gli acciai al carbonio e legati (il noto sistema di numerazione AISI/SAE a quattro cifre, come ad esempio 4140 o 1020). È importante notare che l’AISI non gestisce più le proprie norme; il sistema di designazione è stato rilevato dalla SAE International e i requisiti dei materiali sono ora definiti nei documenti ASTM e SAE. La designazione AISI rimane tuttavia profondamente radicata nella pratica ingegneristica e si incontra ancora regolarmente in disegni, specifiche e documenti di appalto in tutto il mondo.

EN (Euronorm) è il sistema armonizzato di norme relative ai metalli e all’acciaio utilizzato negli Stati membri dell’Unione Europea e in molti paesi associati. Le norme EN sono pubblicate dal CEN, il Comitato europeo di normalizzazione, e vengono adottate come norme nazionali da organismi membri quali DIN (Germania), BSI (Regno Unito), AFNOR (Francia), UNI (Italia) e altri. Un aspetto pratico fondamentale è che, sebbene in linea di principio le norme EN abbiano sostituito le precedenti norme nazionali, i documenti che fanno riferimento alle designazioni DIN, BS, AFNOR e UNI rimangono comuni nei disegni esistenti, nelle specifiche storiche e nella documentazione dei fornitori. Gli ingegneri che lavorano con l’acciaio europeo devono avere familiarità sia con l’attuale sistema EN sia con le precedenti designazioni nazionali che esso ha sostituito.

Lo standard JIS (Japanese Industrial Standards) disciplina l’acciaio e le leghe ferrose attraverso la serie G ed è il sistema prevalente in Giappone e in gran parte della regione Asia-Pacifico. Le norme JIS hanno inoltre costituito la base per le norme nazionali di diversi altri paesi, tra cui la Corea (KS), e la loro influenza sulle norme cinesi e taiwanesi è anch’essa evidente. Per i progetti che prevedono l’utilizzo di materiali o attrezzature di provenienza giapponese, lo standard JIS costituisce il riferimento principale.

GB e YB sono le principali norme nazionali cinesi relative all’acciaio, pubblicate dall’Amministrazione cinese per la standardizzazione. Poiché la produzione cinese di acciaio è cresciuta fino a rappresentare una quota molto consistente della produzione globale, le norme GB hanno acquisito un'importanza sempre maggiore per gli ingegneri che si occupano di approvvigionamento a livello globale. Le norme GB presentano una struttura generale simile a quella delle norme EN e JIS, ma non sono direttamente equivalenti; pertanto, i limiti relativi alla composizione e alle proprietà devono essere verificati anziché dati per scontati.

Il GOST è il sistema di normazione utilizzato in Russia e, di fatto, nella maggior parte dei paesi della Comunità degli Stati Indipendenti. Per i progetti che prevedono l’utilizzo di acciaio di provenienza russa o di infrastrutture costruite secondo le specifiche dell’era sovietica, il GOST costituisce il riferimento applicabile. Le designazioni GOST utilizzano una convenzione di denominazione diversa rispetto ai sistemi occidentali e le famiglie di qualità non sono direttamente corrispondenti agli equivalenti EN o ASTM senza un’attenta verifica.

Gli standard IS (Indian Standards) e NBR (Brazilian Standards) riflettono la crescente importanza delle norme emanate dalle principali economie industrializzate. Poiché l’approvvigionamento globale attinge sempre più spesso all’acciaio prodotto in questi mercati, la conoscenza dei loro sistemi normativi sta assumendo un’importanza sempre maggiore per le pratiche internazionali di approvvigionamento e ingegneria.

Standard settoriali verticali

Oltre ai sistemi nazionali e regionali, diversi organismi settoriali pubblicano norme relative all’acciaio per applicazioni specifiche.

SAE International si occupa degli acciai destinati alle applicazioni automobilistiche e aerospaziali, e il sistema di designazione SAE è ora il principale portatore delle precedenti designazioni AISI relative agli acciai al carbonio e alle leghe. Le specifiche sui materiali aerospaziali (AMS) della SAE definiscono i requisiti per gli acciai utilizzati nelle strutture degli aeromobili e nei sistemi di propulsione, dove i requisiti di tracciabilità e certificazione sono notevolmente più rigorosi rispetto alle applicazioni industriali generali.

L’ASME (American Society of Mechanical Engineers) pubblica il “Boiler and Pressure Vessel Code”, che include le specifiche relative agli acciai utilizzati nelle apparecchiature a pressione. Le specifiche ASME sono in gran parte allineate alle norme di prodotto ASTM, ma impongono requisiti aggiuntivi in materia di certificazione e tracciabilità. Nei progetti relativi a recipienti a pressione e tubazioni, la distinzione tra una specifica ASTM e una specifica ASME per un materiale nominalmente identico è rilevante ai fini della conformità alle norme.

L'AWS (American Welding Society) pubblica le specifiche relative ai materiali di apporto e ai materiali di base utilizzati nelle costruzioni saldate. La serie AWS A5 riguarda i metalli d'apporto per la saldatura dell'acciaio ed è ampiamente citata nelle specifiche delle procedure di saldatura e nei registri di qualificazione dei saldatori.

Le società di classificazione navale, tra cui ABS (American Bureau of Shipping), Lloyd's Register, RINA e Bureau Veritas, pubblicano i propri requisiti relativi agli acciai strutturali per scafi e ai materiali correlati. Tali requisiti sono generalmente in linea con le norme di prodotto EN e ASTM relative alle lamiere strutturali, pur non essendo identici ad esse.

Denominazioni proprietarie e commerciali

Molti produttori di acciaio hanno sviluppato denominazioni proprietarie o commerciali per gli acciai che forniscono. Alcune di queste denominazioni commerciali, grazie a decenni di uso diffuso, sono diventate di fatto nomi comuni nei rispettivi settori di applicazione. Tuttavia, le denominazioni proprietarie non sono standardizzate: i requisiti relativi alla composizione e alle proprietà associati a una denominazione commerciale sono stabiliti dal produttore e possono variare da un fornitore all’altro o nel corso del tempo. L’utilizzo di denominazioni proprietarie in documenti tecnici ufficiali, disegni tecnici o capitolati d’appalto comporta un rischio difficile da gestire. Qualora un nome commerciale venga utilizzato a fini identificativi, è necessario citare sempre, accanto ad esso, il grado standard di riferimento e la specifica applicabile, al fine di garantire che il requisito tecnico sia inequivocabile.

Scopri di più sulla Steel Series

Questo articolo illustra il quadro normativo che disciplina la classificazione, la specificazione, le prove e la fornitura dell’acciaio. Le altre guide della serie dedicata all’acciaio approfondiscono gli aspetti definiti da tale quadro normativo. La guida “Specifiche dell’acciaio” illustra i documenti che definiscono i requisiti precisi contenuti in ciascuna norma; si tratta di un argomento strettamente correlato che vale la pena approfondire insieme a questo. "Composizione e proprietà dell’acciaio" tratta la composizione chimica e il comportamento meccanico disciplinati da tali norme, mentre "Gradi di acciaio" illustra come i materiali siano organizzati in famiglie. "Equivalenze dell’acciaio" spiega come i gradi disciplinati da norme diverse vengano confrontati e messi in relazione tra loro. Insieme, questi articoli collegano il quadro normativo alle specifiche, alla composizione, alle proprietà, ai gradi e alle equivalenze su cui esso si fonda.

Domande frequenti

Che cos’è una norma sull’acciaio e cosa prevede?

Una norma sull'acciaio è un documento ufficiale pubblicato da un ente di normazione che definisce i requisiti che un prodotto in acciaio deve soddisfare. In genere riguarda i limiti di composizione chimica, i valori minimi delle proprietà meccaniche, i metodi di prova, le tolleranze dimensionali, i requisiti relativi alle condizioni superficiali e gli obblighi in materia di marcatura e certificazione. Le norme possono riguardare una singola forma di prodotto, un’applicazione specifica o un’ampia famiglia di qualità, a seconda dell’ambito di competenza dell’ente che le pubblica.

Perché esistono così tanti sistemi di normazione diversi per l'acciaio?

I sistemi normativi sono stati sviluppati in modo indipendente da organismi nazionali nel corso di molti decenni, ciascuno in risposta alle esigenze industriali e normative della propria regione. Poiché si sono evoluti separatamente, utilizzano convenzioni di designazione diverse, definiscono le famiglie di classi in modo diverso e stabiliscono requisiti simili nell’intento ma raramente identici nei dettagli. Gli sforzi internazionali intrapresi nell’ambito dell’ISO hanno portato a una certa armonizzazione, ma non hanno sostituito i sistemi nazionali e regionali consolidati, che rimangono il riferimento principale per la maggior parte delle attività di approvvigionamento e progettazione.

Qual è la differenza tra le norme ASTM e ASME relative all'acciaio?

L'ASTM pubblica norme di prodotto che definiscono i requisiti relativi alla composizione e alle proprietà dell'acciaio in varie forme di prodotto. L'ASME integra le specifiche sui materiali dell'ASTM nel proprio Codice per caldaie e recipienti a pressione, aggiungendo tuttavia requisiti in materia di certificazione, tracciabilità e documentazione. Per le apparecchiature a pressione costruite secondo il codice ASME, i materiali devono soddisfare le specifiche ASME, che nella maggior parte dei casi fanno riferimento e si basano sullo standard ASTM sottostante, anziché sostituirlo.

Le denominazioni degli acciai AISI sono ancora valide?

Il sistema di designazione AISI a quattro cifre per gli acciai al carbonio e legati rimane ampiamente utilizzato nella pratica ingegneristica e si trova ancora oggi su disegni, capitolati e documenti di appalto in tutto il mondo. Tuttavia, l’AISI non gestisce più le norme sottostanti; il sistema di designazione è stato adottato dalla SAE e i requisiti dei materiali sono ora definiti nei documenti SAE e ASTM. Specificare una designazione AISI da sola, senza un corrispondente riferimento alla norma vigente, non è sufficiente ai fini formali di appalto o di conformità.

Qual è il rischio legato all'uso di denominazioni proprietarie o commerciali per l'acciaio?

Le denominazioni proprietarie sono gestite dal produttore dell’acciaio e non sono standardizzate. I requisiti alla base di una denominazione commerciale possono variare da un fornitore all’altro o cambiare nel tempo senza preavviso. Per questo motivo, le denominazioni commerciali non dovrebbero essere utilizzate come unica base per la specifica dei materiali nei documenti tecnici. È necessario citare sempre la qualità standard e le specifiche applicabili per garantire che i requisiti tecnici siano definiti in modo inequivocabile e possano essere verificati rispetto a un riferimento indipendente.