Aço inoxidável duplex - Duplex stainless steel

Um lingote de 2507 aço inoxidável duplex

Os aços inoxidáveis ​​duplex são uma família de aços inoxidáveis . Estes são chamados de graus duplex (ou austenítico-ferrítico) porque sua estrutura metalúrgica consiste em duas fases, austenita (rede cúbica centrada na face) e ferrita (rede cúbica centrada no corpo) em proporções aproximadamente iguais. Eles são projetados para fornecer melhor resistência à corrosão, particularmente corrosão sob tensão de cloreto e corrosão por pite de cloreto, e maior resistência do que os aços inoxidáveis ​​austeníticos padrão, como Tipo 304 ou 316. As principais diferenças na composição, quando comparados com um aço inoxidável austenítico, é que o duplex os aços têm um maior teor de cromo, 20–28%; molibdênio superior, até 5%; níquel inferior, até 9% e nitrogênio 0,05–0,50%. Tanto o baixo teor de níquel quanto a alta resistência (permitindo o uso de seções mais finas) oferecem benefícios de custo significativos. Eles são, portanto, amplamente usados ​​na indústria offshore de petróleo e gás para sistemas de tubulação, manifolds, risers, etc. e na indústria petroquímica na forma de oleodutos e vasos de pressão. Além da resistência à corrosão melhorada em comparação com os aços inoxidáveis ​​da série 300, os aços duplex também apresentam maior resistência. Por exemplo, um aço inoxidável Tipo 304 tem uma resistência de prova de 0,2% na região de 280  N / mm 2 , um aço inoxidável duplex de 22% Cr um mínimo de 0,2% de resistência de prova de cerca de 450  N / mm 2 e um grau superduplex no mínimo de 550  N / mm 2 .

Classes de aços inoxidáveis ​​duplex

Microestruturas de quatro tipos de aço inoxidável duplex em cada direção

Aços inoxidáveis duplex são geralmente divididos em três grupos com base na sua resistência à corrosão à corrosão, caracterizado pelo número equivalência resistência corrosão, PREN = % Cr + 3,3  % Mo + 16  % N .

Duplex padrão (intervalo PREN: 28-38)
Normalmente, Grau EN 1.4462 (também denominado 2205). É típico da gama média de propriedades e talvez seja o mais usado hoje
Super-duplex (intervalo PREN: 38-45)
Normalmente o grau EN 1.4410 até os chamados graus hiper duplex (PREN:> 45) desenvolvido posteriormente para atender demandas específicas de petróleo e gás, bem como aquelas das indústrias químicas. Eles oferecem uma resistência e resistência à corrosão superiores, mas são mais difíceis de processar porque os maiores teores de Cr , Ni , Mo , N e até W promovem a formação de fases intermetálicas, que reduzem drasticamente a resistência ao impacto do aço. O processamento defeituoso resultará em baixo desempenho e os usuários são aconselhados a negociar com fornecedores / processadores de boa reputação. As aplicações incluem a produção de petróleo offshore em águas profundas.
Graus duplex enxuto (intervalo PREN: 22-27)
Normalmente o grau EN 1.4362 foi desenvolvido mais recentemente para aplicações menos exigentes, particularmente na indústria de construção. Sua resistência à corrosão é mais próxima daquela do grau austenítico padrão EN 1.4401 (com um ponto positivo na resistência à corrosão sob tensão) e suas propriedades mecânicas são mais altas. Isso pode ser uma grande vantagem quando a força é importante. É o caso de pontes, vasos de pressão ou barras de ligação.

Composições químicas

A composição química dos graus da norma EN 10088-1 (2014) é fornecida na tabela abaixo:

Composição por peso (%)
Designação de aço Número C, máx. Si Mn P, máx. S, máx. N Cr Cu Mo Ni Outro
X2CrNiN22-2 1,4062 0,03 ≤1,00 ≤2,00 0,04 0,010 0,16 a 0,28 21,5 a 24,0 - ≤0,45 1,00 a 2,90 -
X2CrCuNiN23-2-2 1,4669 0,045 ≤1,00 1,00 a 3,00 0,04 0,030 0,12 a 0,20 21,5 a 24,0 1,60 a 3,00 ≤0,50 1,00 a 3,00 -
X2CrNiMoSi18-5-3 1,4424 0,03 1,40 a 2,00 1,20 a 2,00 0,035 0,015 0,05 a 0,10 18,0 a 19,0 - 2,5 a 3,0 4,5 a 5,2 -
X2CrNiN23-4 1,4362 0,03 ≤1,00 ≤2,00 0,035 0,015 0,05 a 0,20 22,0 a 24,5 0,10 a 0,60 0,10 a 0,60 3,5 a 5,5 -
X2CrMnNiN21-5-1 1,4162 0,04 ≤1,00 4,0 a 6,0 0,040 0,015 0,20 a 0,25 21,0 a 22,0 0,10 a 0,80 0,10 a 0,80 1,35 a 1,90 -
X2CrMnNiMoN21-5-3 1,4482 0,03 ≤1,00 4,0 a 6,0 0,035 0,030 0,05 a 0,20 19,5 a 21,5 ≤1,00 0,10 a 0,60 1,50 a 3,50 -
X2CrNiMoN22-5-3 1,4462 0,03 ≤1,00 ≤2,00 0,035 0,015 0,10 a 0,22 21,0 a 23,0 - 2,50 a 3,50 4,5 a 6,5 -
X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 1,4662 0,03 ≤0,70 2,5 a 4,0 0,035 0,005 0,20 a 0,30 23,0 a 25,0 0,10 a 0,80 1,00 a 2,00 3,0 a 4,5
X2CrNiMoCuN25-6-3 1,4507 0,03 ≤0,70 ≤2,00 0,035 0,015 0,20 a 0,30 24,0 a 26,0 1,00 a 2,50 3,0 a 4,0 6,0 a 8,0 -
X3CrNiMoN27-5-2 1,4460 0,05 ≤1,00 ≤2,00 0,035 0,015 0,05 a 0,20 25,0 a 28,0 - 1,30 a 2,00 4,5 a 6,5 -
X2CrNiMoN25-7-4 1,4410 0,03 ≤1,00 ≤2,00 0,035 0,015 0,24 a 0,35 24,0 a 26,0 - 3,0 a 4,5 6,0 a 8,0 -
X2CrNiMoCuWN25-7-4 1.4501 0,03 ≤1,00 ≤1,00 0,035 0,015 0,20 a 0,30 24,0 a 26,0 0,50 a 1,00 3,0 a 4,0 6,0 a 8,0 W 0,50 a 1,00
X2CrNiMoN29-7-2 1,4477 0,03 ≤0,50 0,80 a 1,50 0,030 0,015 0,30 a 0,40 28,0 a 30,0 ≤0,80 1,50 a 2,60 5,8 a 7,5 -
X2CrNiMoCoN28-8-5-1 1,4658 0,03 ≤0,50 ≤1,50 0,035 0,010 0,30 a 0,50 26,0 a 29,0 ≤1,00 4,0 a 5,0 5,5 a 9,5 Co 0,50 a 2,00
X2CrNiCuN23-4 1,4655 0,03 ≤1,00 ≤2,00 0,035 0,015 0,05 a 0,20 22,0 a 24,0 1,00 a 3,00 0,10 a 0,60 3,5 a 5,5 -

Propriedades mecânicas

Propriedades mecânicas da Norma Europeia EN 10088-3 (2014) (para espessuras de produto abaixo de 160  mm):

Propriedades mecânicas à temperatura ambiente de aços inoxidáveis ​​austenítico-ferríticos recozidos em solução
0,2% de tensão de prova, mín. (MPa) Resistência à tração final (MPa) Alongamento, min. (%)
X2CrNiN23-4 1,4362 400 600 a 830 25
X2CrNiMoN22-5-3 1,4462 450 650 a 880 25
X3CrNiMoN27-5-2 1,4460 450 620 a 680 20
X2CrNiN22-2 1,4062 380 650 a 900 30
X2CrCuNiN23-2-2 1,4669 400 650 a 900 25
X2CrNiMoSi18-5-3 1,4424 400 680 a 900 25
X2CrMnNiN21-5-1 1,4162 400 650 a 900 25
X2CrMnNiMoN21-5-3 1,4482 400 650 a 900 25
X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 1,4662 450 650 a 900 25
X2CrNiMoCuN25-6-3 1,4507 500 700 a 900 25
X2CrNiMoN25-7-4 1,4410 530 730 a 930 25
X2CrNiMoCuWN25-7-4 1.4501 530 730 a 930 25
X2CrNiMoN29-7-2 1,4477 550 750 a 1000 25
X2CrNiMoCoN28-8-5-1 * 1,4658 650 800 a 1000 25

* para espessura ≤ 5 mm

Os valores de limite de escoamento mínimo são cerca de duas vezes mais altos do que os dos aços inoxidáveis ​​austeníticos .

As classes duplex são, portanto, atraentes quando as propriedades mecânicas em temperatura ambiente são importantes, pois permitem seções mais finas.

Tratamento térmico

Temperaturas de formação a quente e recozimento / imersão recomendadas
UNS № Grade EN № Faixa de temperatura de formação a quente Temperatura mínima de imersão
S32304 1,4362 1150–950 ° C 980 ° C
S32205 1,4462 1230–950 ° C 1040 ° C
S32750 1,4410 1235–1025 ° C 1050 ° C
S32520 1,4507 1230-1000 ° C 1080 ° C
S32760 1.4501 1230-1000 ° C 1100 ° C

Os graus de aço inoxidável duplex devem ser resfriados o mais rápido possível à temperatura ambiente após a conformação a quente para evitar a precipitação de fases intermetálicas (fase Sigma em particular) que reduzem drasticamente a resistência ao impacto à temperatura ambiente, bem como a resistência à corrosão.

Os elementos de liga Cr, Mo, W, Si aumentam a estabilidade e a formação de fases intermetálicas. Portanto, os tipos super duplex têm uma faixa de temperatura de trabalho a quente mais alta e requerem taxas de resfriamento mais rápidas do que os tipos lean duplex.

Aplicações de aços inoxidáveis ​​duplex

Os aços inoxidáveis ​​duplex são normalmente selecionados por suas altas propriedades mecânicas e resistência à corrosão de boa a muito alta (particularmente à corrosão sob tensão).

  • Arquitetura
  • A infraestrutura:
  • Petróleo e Gás :
    • uma ampla gama de equipamentos: linhas de fluxo, manifolds, risers, bombas, válvulas, etc.
  • Celulose e Papel :
    • digestores, vasos de pressão, tanques de licor, etc.
  • Engenheiro químico:
    • vasos de pressão, trocadores de calor, condensadores, colunas de destilação, agitadores, tanques de produtos químicos marinhos, etc.
  • Água:
    • usinas de dessalinização, grandes tanques para armazenamento de água, tratamento de águas residuais
  • energia renovável: tanques de biogás
  • Mobilidade: bondes e chassis de ônibus, caminhões tanque, vagões de minério de ferro
  • Engenharia: bombas, válvulas, acessórios, molas, etc.

Referências