Bar della Rotaia

Due domande sui forni delle locomotive: quelli in acciaio sono di inox?
Il dubbio nasce dall'aver letto su una rivista inglese (non ferroviaria) che quest'anno è caduto il centenario della scoperta dell'acciaio inossidabile, anche se la Grande Guerra bloccò poi le ricerche e le prime applicazioni industriali furono posteriori.
Sommando questo al fatto che le locomotive di costruzione USA arrivate alle FS (666, 720 e probabilmente 735) avevano già forni in acciaio, non potevano averlo di inox e infatti diedero risultati scadenti. Invece il ritorno all'acciaio fu determinato da necessità successive (la seconda guerra mondiale) per recuperare il rame, e stavolta potevano essere di inox.
La seconda riguarda i forni con "camera di combustione": prima che sulle 746 e 691, furono usati su non ricordo quale gruppo credo della Rete Mediterranea, poi abbandonati per motivi immagino tecnici per essere ripresi sui due gruppi in questione. Infatti mi sono chiesto: come si faceva a estrarli per controllarli? Ho visto foto dell'estrazione o ricollocazione (insomma, l'avevano comunque tirato fuori) di un forno ordinario di una 685, si infilava dal basso. Ma con quell'appendice, come si montava e smontava? Da sopra aprendo le chiodature?

No, sulle locomotive FS i forni sono stati, e sono in rame all'arsenico ACu99,7 UNI1704, e in acciaio speciale Aq(R=32-40, s=>20, A10=24, K=>20/13) dove "R" è il carico di rottura, "s" è il carico unitario di snervamento8, "a" è l'allungamento %, e "K" valore della resilienza in Kg/cmq.
Per quanto riguarda i forni con camera di combustione, al 1/1/1957, questi erano presenti solo sulle 691 e 746.
Sulla istruzione Tecnica T48/270 riguardante la costruzione e la manutenzione delle caldaie, c'è un disegno dal quale, però non si capisce bene com'era fatto. Tantomeno quali potevano essere le operazioni di pulizia.
Le 685 di sicuro non lo hanno, quello che hai visto tirare fuori forse era il ceneratoio, quello si toglie per tutte le macchine da sotto.

Infatti, avevo scritto che il forno della 685 era ordinario (tutta la macchina è piccolina di suo, non nascondiamolo.
Nel libro La regina delle locomotive si vede bene (pare le foto siano del 1934, quindi il forno era ancora in rame) che viene sfilato, o infilato, dall'apertura del portaforno. Cosa strana, il "quadro" era estratto col forno, l'anello della boccaporta non si vedeva (era dentro) ma era probabilente estratto pure esso. La caldaia era messa capovolta per l'operazione.

Non sono riuscito a trovare su quale locomotiva RM fosse stata sperimentata la camera di combustione, il libro di Cornolò l'ho prestato a un conoscente. Sarò più preciso nelle prossime settimane.

Ricordo un articolo in due puntate su I Treni in cui un forno con camera di combustione di una 746 lo si mostrava smontato, somigliava a quello delle Rekolok della DDR, quindi abbastanza "familiare". Solo che vai a capire adesso come si dovesse toglierlo in caso di guai*.
Quindi chi aveva scritto che i forni in acciaio fossero in acciaio inossidabile fa parte di quei soliti che non verificano quello che hanno scritto... (trascuriamo che l'inox è tale solo per una ristretta gamma di agenti chimici: un ingegnere mi aveva spiegato che per esempio per contenere idrocarburi l'inox non è il massimo.)


*In DDR usavano forni in acciaio (IZ-2, lo chiamavano loro) e tagliavano fisicamente i pezzi crettati per saldare delle pezze (mostrato in filmati!) dove c'era il problema. La camera di combustione nei progetti DR era profonda un metro.

Il luogo comune indica con la parola "acciaio" l'acciaio inossidabile.
Purtroppo questa pratica è tanto diffusa quanto errata, perché "acciaio" è una qualunque lega ferro-carbonio in cui la percentuale di carbonio è compresa tra 0,02% e 2,06%.
L'aggiunta di altri elementi di lega ne modifica le proprietà (meccaniche, fisiche...) in funzione dell'impiego ma sempre acciaio rimane.

Gli acciai inossidabili adatti, ovvero con buona resistenza alla corrosione e al calore, sono alquanto inadatti per la costruzione di forni e scambiatori per generatori di vapore in quanto presentano una cattiva conducibilità termica.
Resistono bene a determinate forme di corrosione, sono in grado di sopportare elevate temperature ma hanno un coefficiente di trasmissione del calore che è circa 1/3 di quello del comune acciaio al carbonio.

Venendo alle applicazioni nelle locomotive, l'acciaio "Aq" usato nelle caldaie è indicato secondo la vecchissima normativa che è stata abolita più di quarant'anni fa.
Oggi corrisponde, indicativamente, ai tipi S235 o S275 secondo la designazione della normativa attuale (UNI EN 10025); nella precedente normativa (UNI EU 25, abolita all'inizio degli anni '90) erano indicati come Fe360 e Fe430, ancor prima Fe37 e Fe42, e ancor prima Aq37 e Aq42...
Che siano acciai speciali però ce ne passa... si tratta del comune acciaio del primo gruppo, acciaio di base al solo carbonio (0,10-0,20%) e al più un po' di manganese, per applicazioni generiche, dalla carpenteria saldata in avanti.
Sono caratterizzati da una resistenza medio bassa, molto duttili, tenaci, facilmente lavorabili e saldabili con quasi tutti i procedimenti.
Per le caldaie e i recipienti in pressione esiste una classe di acciai contemplata da norme specifiche, le caratteristiche sono simili a quelle dei tipi generici ma con prescrizioni più dettagliate.
Certo un tempo erano acciai "speciali" perché ottenuti al forno Martin-Siemens, erano molto più pregiati di quelli Bessemer e Thomas, che erano usati per gli impeghi generici.
Per esempio le rotaie dovevano essere fatte con acciaio "MB" ovvero Martin-basico, l'unico (al tempo) in grado di garantire resistenza e soprattutto resilienza anche a bassa temperatura; gli acciai Bessemer e Thomas già a 0°C diventavano troppo fragili e quindi pericolosi.

Nelle caldaie tipo locomotiva non ha molto senso impiegare accaiai di classe elevata, viste le condizioni di esercizio e le esigenze costruttive.
Un acciaio "comune" va più che bene, la pressione è bassa e le temperature sono ugualmente non critiche.
Solo quando le pressioni le temperature diventano elevate ha senso ricorrere ad acciai con caratteristiche adatte, in ogni caso non inox, resistenti al calore e allo scorrimento viscoso che è il problema più rilevante quando la temepratura di esercizio supera continuativamente i 500°C.
Per dire, tutta la struttura dei generatori di vapore delle grandi centrali termoelettriche, in cui la temperatura di esercizio è di 530 - 550°C e le pressioni superano i 200 bar si usano comunque ancora acciai che "fanno la ruggine".
Perché in questo tipo di impianti la corrosione è, semplicemente, un non-problema.
Sono naturalmente acciai speciali, legati al cromo-molibdeno quando gli spessori diventano molto elevati per via delle altissime pressioni di esercizio.

Se volete un riepilogo sui materiali, acciai inox compresi, guardate qui e qui... sono due dispensine molto sintetiche che ho preparato per i miei alunni dell'ITIS.
Difetta sugli acciai per caldareria, d'altronde si tratta di un impiego così specifico che lo si lascia a chi eventualmente se ne occuperà.

freelancer ha scritto:*In DDR usavano forni in acciaio (IZ-2, lo chiamavano loro) e tagliavano fisicamente i pezzi crettati per saldare delle pezze (mostrato in filmati!) dove c'era il problema. La camera di combustione nei progetti DR era profonda un metro.

Non mi ricordo più dove, ma da qualche parte ho visto una caldaia rattoppata con delle pezze saldate.
Dovrei averla fotografata, proverò a cercare.
La scorsa estate ho visto una sala motrice di una Br03, monumentata a Stralsund, con le razze estesamente riparate mediante saldatura.
Evidentemente si fidavano di riparare pezzi criccati a fatica per poterli ancora usare.

Nel filmato che ho visto proprio facevano col cannello anche la "cianfrinatura" (per i profani: lo smusso), erano proprio saldature "fatte in ordine. Alla fine del lavoro, fra pulizia con le spazzole di ferro e tutto il resto, le pezze non si vedevano. Era la grande riparazione di una 01 serie 5 (una Rekolok DR). Peraltro, cambiavano perfino la piastra tubiera del forno con una nuova, scaldavano tutto intorno con il cannello semplice, poi saldavano a elettrodo prima che l'acciaio si ritirasse.
Mai saputo che in ambito FS si arrivasse al cambio della piastra tubiera del forno (se quella sequenza fotografica del reinserimento del forno di una 685 non fosse stata relativa proprio a questo genere di riparazioni, che con le nostre era più facile eseguire fuori opera).
I chiodi che bloccavano il quadro e l'anello di boccaporta e soprattutto quelli fra le varie lamiere... erano di ferro o di rame se il forno era in rame? Questo sull'Accomazzi/Garneri non era riportato, mentre era riferito che in genere i tiranti erano di rame (il volume risale a prima dei forni d'acciaio).
Pare che ancora una trentina di anni fa, a causa della conducibilità termica del metallo, si preferiva ancora fare unioni fra pezzi in rame mediante chiodature piuttosto che saldare (se si poteva saldare, doveva essere a disposizione una saldatrice ad "arco pulsato", con filo continuo di rame "non animato" e gas assolutamente inerte, mentre pare sia sconsigliabile la tecnica "arco sommerso"; questo mi hanno detto un ingegnere e un perito meccanico di vasta esperienza).

freelancer ha scritto:Pare che ancora una trentina di anni fa, a causa della conducibilità termica del metallo, si preferiva ancora fare unioni fra pezzi in rame mediante chiodature piuttosto che saldare (se si poteva saldare, doveva essere a disposizione una saldatrice ad "arco pulsato", con filo continuo di rame "non animato" e gas assolutamente inerte, mentre pare sia sconsigliabile la tecnica "arco sommerso"; questo mi hanno detto un ingegnere e un perito meccanico di vasta esperienza).

Non ho esperienza di saldatura del rame (per fortuna, forse)
So che la saldatura autogena è tra le più difficili perché il rame si ossida con estrema facilità, inoltre per la sua grandissima conducibilità termica serve una sorgente di calore molto potente.
Il flusso dell'arco sommerso sarebbe inadatto per assicurare una protezione adeguata (ad arco sommerso si salda, praticamente, solo l'acciaio da costruzione al carbonio), la protezione ottimale è proprio data dal gas inerte, argon o elio.
Praticamente oggi si può saldare, TIG o laser, senza grosse difficoltà, grazie all'evoluzione delle tecnologie.
Per basse temperature di esercizio la brasatura è ancora il metodo migliore, quando fattibile, ma non va certo bene per una caldaia.
Altrimenti non stento a credere che la chiodatura sia ancora il metodo di unione meno problematico.

Non saprei rispondere sul materiale dei chiodi, unire acciaio e rame è sempre problematico per via della corrosione galvanica che sempre si innesca quando è presente l'acqua.
Mi verrebbe da dire rame per i chiodi, visto che se fossero in acciaio i chiodi subirebbero una corrosione violenta alla giunzione con il rame rompendosi assai rapidamente, mentre l'opposto (chiodo in rame su lamiera acciaio) manifesterebbe una corrosione molto meno rapida e praticamente uniforme a carico della lamiera nei dintorni del chiodo.
Ma è solo una mia supposizione libresca.

Il preriscaldo delle lamiere (alla fiamma o con altri metodi) serve non solo ad attenuare le distorsioni, ma soprattutto per evitare pericolosissimi shock termici al materiale, che può letteralmente temprare divenendo estremamente fragile, con il pericolo di criccature al raffreddamento.
Oltre certi spessori è imposto dalla normativa, e la piastra tubiera è di notevole spessore per via della sua forma e degli sforzi che deve sopportare.
A suo tempo, dove lavoravo, ci commissionarono la saldatura di grosse flange (2000 mm di diametro!) dello spessore di 80 mm, con tubi da 1500 mm di diametro spessore 16 mm.
Ci voleva quasi più tempo per il preriscaldo che per l'esecuzione della saldatura...

freelancer ha scritto:Infatti, avevo scritto che il forno della 685 era ordinario (tutta la macchina è piccolina di suo, non nascondiamolo.
Nel libro La regina delle locomotive si vede bene (pare le foto siano del 1934, quindi il forno era ancora in rame) che viene sfilato, o infilato, dall'apertura del portaforno. Cosa strana, il "quadro" era estratto col forno, l'anello della boccaporta non si vedeva (era dentro) ma era probabilente estratto pure esso. La caldaia era messa capovolta per l'operazione.

Suppongo che la foto alla quale ti riferisci sia quella di pag.171 per la quale la didascalia indica l'inserimanto del forno completo nell'inviluppo.
Nella pagina precedente, la 170, si vede il forno inserito completo con il quadrato di base. La foto è stata fatta dalla parte della piastra posteriore dell'inviluppo ed è stata scontornata

Non sono riuscito a trovare su quale locomotiva RM fosse stata sperimentata la camera di combustione, il libro di Cornolò l'ho prestato a un conoscente. Sarò più preciso nelle prossime settimane..

La camera di combustione veniva messa per aumentare l'irradiazione diretta del calore sulle superfici a contatto con l'acqua. Questo si faceva quando la produzione di vapore richiesto, imponeva una superficie del forno tradizionale di dimensioni tali da impedirne l'uso su una locomotiva.
Se hai pazienza provo a vedere io sia sul Conolò che sul libro delle macchine a vapore in Italiadal 1885 al 1905.

Ricordo un articolo in due puntate su I Treni in cui un forno con camera di combustione di una 746 lo si mostrava smontato, somigliava a quello delle Rekolok della DDR, quindi abbastanza "familiare". Solo che vai a capire adesso come si dovesse toglierlo in caso di guai*..

In caso di guai lo si poteva togliere solo in OGR mettendo la caldaia sottosopra come per la foto della 685.
Il forno si toglieva, dopo aver stubato la caldaia e tolte le chiodature di fissaggio all'inviluppo, sfilandolo come si fa con un piede da una scarpa.

*In DDR usavano forni in acciaio (IZ-2, lo chiamavano loro) e tagliavano fisicamente i pezzi crettati per saldare delle pezze (mostrato in filmati!) dove c'era il problema.

Anche presso le FS si opera nello stesso modo per riparare i danni. Sulla Istruzione Tecnica T.48/270 vengono spiegate tutte le operazioni di ripristino delle caldaie.

La camera di combustione nei progetti DR era profonda un metro.

Anche sulla caldaia per le 691 e 746.

Visionando una rivista datata, posseduta dall'amico Valerio Varriale (Valerio55), ho trovato un articolo specifico dedicato alla caldaia delle 746/691. In questo articolo è presente la foto del forno prima dell'assiemaggio sull'inviluppo della caldaia. Si vede chiaramente come è realizzata la camera di combustione.

ALn668.1207 ha scritto:Non saprei rispondere sul materiale dei chiodi, unire acciaio e rame è sempre problematico per via della corrosione galvanica che sempre si innesca quando è presente l'acqua.
Mi verrebbe da dire rame per i chiodi, visto che se fossero in acciaio i chiodi subirebbero una corrosione violenta alla giunzione con il rame rompendosi assai rapidamente, mentre l'opposto (chiodo in rame su lamiera acciaio) manifesterebbe una corrosione molto meno rapida e praticamente uniforme a carico della lamiera nei dintorni del chiodo.
Ma è solo una mia supposizione libresca.

L'unico punto dove c'era unione diretta fra acciaio e rame con chiodatura era nei due quadri (base e boccaporta), dove l'acqua non doveva passare proprio. Quindi le supposizioni restano aperte.
I tiranti, che erano avvitati (Giancarlo mi pare abbia ha una foto di un montaggio di tiranti), erano di rame col forno in rame. Un dubbio mi viene per i cosiddetti "tiranti a collo d'oca" Nel solo disegno che ho, si vede il tirante chiodato all'inviluppo esterno mentre è avvitato al forno con una vite separata. Può essere di ferro il pezzo chiodato all'inviluppo e in rame la vite? Il disegno è piuttosto antico perchè... la vite è disegnata coi filetti (sì! ). Nello stesso libro, i disegni fatti per l'edizione del 1923 sono correttamente eseguiti come oggi (con due sottili linee parallele al "nocciolo"), in quelli più vecchi e forse risalenti alla prima edizione, la filettatura è disegnata quasi a calco. Quell'ingegnere che conoscevo (anche ex docente in un ITI) mi aveva detto che disegnare una vite così è il metodo migliore per "prender piccone", come si dice dalle mie parti.

Giancarlo Giacobbo ha scritto:Si vede chiaramente come è realizzata la camera di combustione.

Forno 746-691.jpg

Non c'è scritto quanto è datata la rivista? E soprattutto quale sia.
Si legge chiaramente* l'improprietà di termini, al limite del comico: i tubi bollitori sono "promossi" a "tubi di fiamma" (i tubi di fiamma erano usati in caldaie diverse, chiamate appunto "a ritorno di fiamma", usate spesso in marina, famose e colossali quelle del Titanic, ma anche più prosaicamente e su più piccola scala nei grossi impianti di riscaldamento: ne ho vista una aperta in manutenzione) e quelli per il surriscaldatore sono diventati loro stessi adddirittura "camere di combustione".

*anche se ci vedo peggio del solito di questi giorni...

Se tu avessi la Istruzione Tecnica T48/270 avresti la risposta a tutti i quesiti sulle caldaie. In alternativa provvedo io.
Dunque, su questa Istruzione si parla dei tiranti in rame per i forni dello stesso materiale, si dice anche che già all'epoca, (1957), i tiranti in acciaio venivano usati in alternativa e contemporaneamente sullo stesso forno a quelli in rame.
I tiranti a collo d'oca, invece, sono in acciaio. E' in acciaio anche la vite di tiraggio che viene montata, lato interno, sulla piastra tubiera del forno.

Giancarlo Giacobbo ha scritto:Visionando una rivista datata, posseduta dall'amico Valerio Varriale (Valerio55), ho trovato un articolo specifico dedicato alla caldaia delle 746/691. In questo articolo è presente la foto del forno prima dell'assiemaggio sull'inviluppo della caldaia. Si vede chiaramente come è realizzata la camera di combustione.

Forno 746-691.jpg

La rivista è del 1927, ed è una monografia della Editrice Sonzogno intitolata "La locomotiva a vapore" (che fantasia... ). Appena trovo il tempo provo a scansionarla ed a pubblicarla...

Giancarlo Giacobbo ha scritto:Se tu avessi la Istruzione Tecnica T48/270 avresti la risposta a tutti i quesiti sulle caldaie. In alternativa provvedo io.

pssst... (MP).

freelancer ha scritto:

Giancarlo Giacobbo ha scritto:Se tu avessi la Istruzione Tecnica T48/270 avresti la risposta a tutti i quesiti sulle caldaie. In alternativa provvedo io.

pssst... (MP).

Ari pssst

Grazie Valerio!!