Acero inoxidable dúplex

Los aceros inoxidables dúplex ^[1]^[2]^[3]^[4]^[5] son una familia de aceros inoxidables . Estos se denominan grados dúplex (o austenítico-ferrítico) porque su estructura metalúrgica consta de dos fases, austenita (red cúbica centrada en las caras) y ferrita (red cúbica centrada en el cuerpo) en proporciones aproximadamente iguales. Están diseñados para proporcionar una mejor resistencia a la corrosión, particularmente a la corrosión por tensión de cloruro y a la corrosión por picaduras de cloruro, y una mayor resistencia que los aceros inoxidables austeníticos estándar como el tipo A2/304 o A4/316 . Las principales diferencias en composición, en comparación con un acero inoxidable austenítico, es que los aceros dúplex tienen un mayor contenido de cromo, 20-28%; mayor molibdeno, hasta un 5%; níquel inferior, hasta 9% y 0,05-0,50% de nitrógeno. Tanto el bajo contenido de níquel como la alta resistencia (que permite utilizar secciones más delgadas) brindan importantes beneficios en términos de costos. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en la industria del petróleo y el gas en alta mar para sistemas de tuberías, colectores, elevadores, etc. y en la industria petroquímica en forma de tuberías y recipientes a presión. Además de la resistencia a la corrosión mejorada en comparación con los aceros inoxidables dúplex de la serie 300, también tienen una mayor resistencia. Por ejemplo, un acero inoxidable tipo 304 tiene una resistencia de prueba del 0,2% en la región de 280 MPa (41 ksi), un acero inoxidable dúplex con 22% Cr una resistencia de prueba mínima del 0,2% de unos 450 MPa (65 ksi) y un acero inoxidable tipo superdúplex. un mínimo de 550 MPa (80 ksi). ^[6]

Grados de aceros inoxidables dúplex.

Los aceros inoxidables dúplex generalmente se dividen en tres grupos según su resistencia a la corrosión por picaduras, caracterizada por el número de equivalencia de resistencia a las picaduras, PREN = %Cr + 3,3  %Mo + 16  %N . ^[7]

Dúplex estándar (rango PREN: 28–38): Normalmente grado EN 1.4462 (también llamado 2205). Es propio de la gama media de propiedades y quizás sea el más utilizado en la actualidad.
Súper dúplex (rango PREN: 38–45): Normalmente, el grado EN 1.4410 hasta los llamados grados hiperdúplex (PREN: >45) se desarrolló posteriormente para satisfacer las demandas específicas de las industrias del petróleo y el gas, así como de las industrias químicas. Ofrecen una resistencia a la corrosión y solidez superiores, pero son más difíciles de procesar porque los mayores contenidos de Cr , Mo , N e incluso W promueven la formación de fases intermetálicas, que reducen drásticamente la resistencia al impacto del acero. Un procesamiento defectuoso dará como resultado un rendimiento deficiente y se recomienda a los usuarios que traten con proveedores/procesadores acreditados. ^[8] Las aplicaciones incluyen la producción de petróleo en alta mar en aguas profundas.
Grados dúplex ajustados (rango PREN: 22–27): Normalmente, el grado EN 1.4362 se ha desarrollado más recientemente para aplicaciones menos exigentes, especialmente en la industria de la edificación y la construcción. Su resistencia a la corrosión es más cercana a la del grado austenítico estándar EN 1.4401 (con una ventaja adicional en la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión) y sus propiedades mecánicas son mayores. Esto puede ser una gran ventaja cuando la fuerza es importante. Este es el caso de puentes, recipientes a presión o tirantes.

Composiciones químicas

La composición química de los grados de la norma EN 10088-1 (2014) se proporciona en la siguiente tabla: ^[9]

Propiedades mecánicas

Propiedades mecánicas de la norma europea EN 10088-3 (2014) ^[9] (para espesores de producto inferiores a 160 mm):

*para espesor ≤ 5 mm (0,20 pulg.)

Los valores mínimos del límite elástico son aproximadamente el doble que los de los aceros inoxidables austeníticos .

Por lo tanto, los grados dúplex son atractivos cuando las propiedades mecánicas a temperatura ambiente son importantes porque permiten secciones más delgadas.

475 °C fragilidad

Mapa EBSD con granos de austenita excluidos (blanco). La barra de escala es de 500 μm. Los colores indican la orientación del cristal y se toman de la figura del polo inverso en la esquina inferior derecha. El acero inoxidable dúplex se usa ampliamente en la industria porque posee una excelente resistencia a la oxidación, pero puede tener una tenacidad limitada debido a su gran tamaño de grano ferrítico y se ha endurecido. , y tendencias a la fragilización a temperaturas que oscilan entre 280 y 500 °C, especialmente a 475 °C, donde la descomposición espinodal de la solución de ferrita sólida sobresaturada en nanofase rica en Fe ( ) y nanofase rica en Cr ( ), acompañada de precipitación en fase G , ocurre, ^[13]^[14]^[15] lo que hace que la fase de ferrita sea un sitio de iniciación preferencial para las microfisuras. ^[dieciséis] ${\acute {a}}$ ${\acute {a}}{\acute {}}$

Tratamiento térmico

Los grados de acero inoxidable dúplex deben enfriarse lo más rápido posible a temperatura ambiente después del conformado en caliente para evitar la precipitación de fases intermetálicas (fase Sigma en particular), que reducen drásticamente la resistencia al impacto a temperatura ambiente, así como la resistencia a la corrosión. ^[17]

Los elementos de aleación Cr, Mo, W, Si aumentan la estabilidad y la formación de fases intermetálicas. Por lo tanto, los grados súper dúplex tienen un rango de temperatura de trabajo en caliente más alto y requieren velocidades de enfriamiento más rápidas que los grados dúplex pobres.

Aplicaciones de los aceros inoxidables dúplex

Los aceros inoxidables dúplex generalmente se seleccionan por sus altas propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión de buena a muy alta (particularmente al agrietamiento por corrosión bajo tensión).

Arquitectura
- Edificio frente al mar de Estocolmo ^[18]
- Louvre Abu Dabi ^[19]
- La Sagrada Familia ^[20]
Infraestructura:
- Puente Helix , Singapur ^[21]
- Puente de Cala Galdana ^[22]
- Puente y túnel submarino Hong Kong-Zhuhai-Macao ^[23]
- diques, muelles, etc.
- túneles
Petróleo y gas :
- una amplia gama de equipos: líneas de flujo, colectores, elevadores, bombas, válvulas, etc. ^[24]
Pulpo y papel :
- digestores, recipientes a presión, tanques de licor, etc. ^[25]
Ingeniería Química:
- recipientes a presión, intercambiadores de calor, condensadores, columnas de destilación, agitadores, buques cisterna para productos químicos marinos, etc. ^[26]
Agua:
- plantas desalinizadoras, grandes tanques para almacenamiento de agua, tratamiento de aguas residuales ^[27]
energías renovables: Tanques de biogás
Movilidad: tranvías y autobuses, camiones cisterna, vagones de mineral de hierro ^[5]
Ingeniería: bombas, válvulas, racores, muelles, etc.

Otras lecturas

TMR Inoxidable. Directrices prácticas para la fabricación de aceros inoxidables dúplex. 3ª edición. Asociación Internacional del Molibdeno (IMOA); 2014.

Ver también

Referencias

^ Peckner, Donald; Bernstein, IM (1977). "Capítulo 8". Manual de aceros inoxidables . McGraw-Hill. ISBN 9780070491472.
^ Lacombe, P.; Baroux, B.; Béranger, G. (1990). "capítulo 18". Les Aciers Inoxidables . Les Editions de Physique. ISBN 2-86883-142-7.
^ Asociación Internacional del Molibdeno (IMOA) (2014). Directrices prácticas para la fabricación de aceros inoxidables dúplex (PDF) . ISBN 978-1-907470-09-7– a través de www.imoa.info.
^ Charles, Jacques (2010). Actas de la Conferencia sobre acero inoxidable dúplex, Beaune (2010). EDP Ciencias, París. págs. 29–82. Archivado desde el original el 6 de mayo de 2022 . Consultado el 27 de octubre de 2019 .
^ ab Foro Internacional del Acero Inoxidable (2020). «Aceros inoxidables dúplex» (PDF) .
^ Dr. James Fritz. "Una guía práctica para el uso de aceros inoxidables dúplex". Instituto del Níquel .
^ Asociación Británica del Acero Inoxidable. "Cálculo del número equivalente de resistencia a las picaduras (PREN)". bssa.org.uk.
^ "Centro de conocimiento - Sandvik Materials Technology". www.materials.sandvik . Consultado el 25 de marzo de 2019 .
^ ab "El estándar está disponible en BSI Shop".
^ "Calificaciones de acero inoxidable enumeradas en la norma internacional ISO 15510: 2010 Designaciones comparativas de grados con composición similar de otras normas importantes (enumeradas por tipo de estructura de acero y mediante código intermedio creciente de 3 dígitos del nombre ISO)" (PDF) . Foro Internacional del Acero Inoxidable . Consultado el 10 de marzo de 2023 .
^ Mohamed Koko, A. (2022). Caracterización in situ de campo completo de concentraciones de deformaciones (gemelos de deformación, bandas de deslizamiento y grietas) (tesis doctoral). Universidad de Oxford.
^ Koko, Abdalrhaman; Elmukashfi, Elsiddig; Becker, Thorsten H.; Karamched, Phani S.; Wilkinson, Angus J.; Médula, T. James (15 de octubre de 2022). "Caracterización in situ de los campos de deformación de bandas deslizantes intragranulares en ferrita mediante difracción de retrodispersión de electrones de alta resolución". Acta Materialia . 239 : 118284. doi : 10.1016/j.actamat.2022.118284 . ISSN 1359-6454.
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^ Beattie, HJ; Versnyder, FL (julio de 1956). "Una nueva fase compleja en una aleación de alta temperatura". Naturaleza . 178 (4526): 208–209. Código Bib :1956Natur.178..208B. doi :10.1038/178208b0. ISSN 1476-4687. S2CID 4217639.
^ Liu, pandilla; Li, Shi-Lei; Zhang, Hai-Long; Wang, Xi-Tao; Wang, Yan-Li (agosto de 2018). "Caracterización del comportamiento de deformación por impacto de un acero inoxidable dúplex envejecido térmicamente por EBSD". Acta Metallurgica Sinica (Letras Inglesas) . 31 (8): 798–806. doi : 10.1007/s40195-018-0708-6 . ISSN 1006-7191. S2CID 139395583.
^ Asociación Internacional del Molibdeno (IMOA). "Conformado en caliente y tratamiento térmico de aceros inoxidables dúplex" (PDF) . www.imoa.info .
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^ "Basílica de la Sagrada familia". Acero Inoxidable . Núm. 82. Cedinox. Junio de 2018.
^ Instituto de Construcción en Acero (2012). "Puente Peatonal Helix".
^ "Puente de Cala Galdana". Instituto de Construcción en Acero. 2010.
^ "Puente Hong Kong-Zhuhai-Macao: el puente marítimo más largo del mundo". www.roadtraffic-technology.com . Consultado el 29 de abril de 2021 .
^ Zuili, D (2010). "El uso de aceros inoxidables en la industria del petróleo y el gas". Actas de la Conferencia sobre acero inoxidable dúplex : 575. Archivado desde el original el 6 de mayo de 2022 . Consultado el 27 de octubre de 2019 .
^ Chater, James (2007). «La industria de la celulosa y el papel recurre al dúplex» (PDF) . El mundo del acero inoxidable .
^ Notten, G (1997). Aplicación del Acero Inoxidable Dúplex en la industria de procesos químicos (PDF) . V Congreso Mundial del Acero Inoxidable Dúplex. Mundo del acero inoxidable .
^ Dirección General de Investigación e Innovación (2013). Aceros inoxidables dúplex en tanques de almacenamiento. Publicación de la UE. doi :10.2777/49448. ISBN 978-92-79-34576-0.