Aços inoxidáveis ​​duplex 2205 (UNS S31803) vs UNS S32760 (F55): desempenho padrão vs super duplex

Posicionamento Duplex: Padrão vs Super Duplex

Os aços inoxidáveis ​​duplex são caracterizados por uma microestrutura-bifásica de ferrita e austenita em proporções aproximadamente iguais. Esta estrutura combina a resistência dos graus ferríticos com a tenacidade e resistência à corrosão dos graus austeníticos. Dentro da família, o UNS S31803 (2205) representa o nível duplex padrão e é o nível de referência para serviços de processo contendo cloreto-, enquanto o UNS S32760 pertence ao grupo super duplex, um nível de liga desenvolvido para os ambientes mais agressivos de água do mar e gás ácido-. O termo F55 é a designação forjada amplamente usada para UNS S32760 na série duplex F-; refere-se à mesma química.

Comparação de composição química

A Tabela 1 lista as faixas de composição dos dois graus conforme especificado na ASTM A240 para chapas, chapas e tiras. A classe super duplex adiciona tungstênio e cobre à base de cromo-níquel-molibdênio-nitrogênio, o que melhora a resistência à corrosão localizada em meios de cloreto.

O número equivalente de resistência à corrosão é calculado como PREN=Cr + 3.3 x (Mo + 0.5W) + 16 x N. Nesta base, S31803 atinge cerca de 34-36 e S32760 pelo menos 40.

Propriedades Mecânicas

A Tabela 2 fornece os requisitos mecânicos mínimos da placa de acordo com ASTM A240. O maior teor de liga do S32760 aumenta a resistência e a dureza em detrimento da ductilidade.

Ambas as classes permitem economias significativas de peso em relação ao 316L austenítico em vasos de pressão e tubulações porque as tensões de projeto são definidas pela maior resistência ao escoamento.

Resistência à corrosão em serviços de água do mar e cloreto

A diferença prática entre os dois graus aparece em ambientes agressivos de cloreto. Na tubulação de água do mar, o S31803 é adequado para temperaturas moderadas e fluxo contínuo, enquanto o S32760 é especificado para água do mar estagnada, quente ou poluída, salmoura e circuitos de dessalinização, onde a corrosão em fendas é o risco principal. Na produção de petróleo e gás, o S32760 resiste à fissuração por tensão de sulfeto e à corrosão por corrosão em ambientes ácidos com alto teor de cloreto e baixo pH, e é um material padrão para equipamentos de cabeça de poço submarinos, manifolds e linhas de fluxo. S31803 cobre a maioria das tarefas de produtos químicos, celulose e dessalinização onshore a um custo mais baixo.

Soldagem e Fabricação

Ambas as classes são soldáveis ​​por GTAW, SMAW, GMAW e SAW, desde que o equilíbrio de ferrita-austenita seja restaurado após a solidificação. As regras essenciais são: manter a entrada de calor na faixa recomendada, limitar a temperatura entre passes (normalmente 150 graus no máximo para S32760) e usar cargas enriquecidas com níquel para que o metal de solda retenha austenita suficiente. Os consumíveis correspondentes são enchimentos duplex com 22% de cromo (por exemplo, AWS A5.9 ER2209) para S31803 e enchimentos super duplex com 25% de cromo (por exemplo, AWS A5.9 ER2594) para S32760. O tratamento térmico pós{14}}soldagem geralmente não é necessário, e o recozimento em solução só deve ser aplicado onde o padrão exigir: 1020-1100 graus para S31803 e 1100-1140 graus para S32760, seguido de resfriamento rápido.

Candidaturas e Critérios de Seleção

As aplicações típicas do S31803 incluem oleodutos e gasodutos, trocadores de calor, vasos de pressão, usinas de dessalinização, armazenamento de produtos químicos e digestores de celulose. O S32760 é reservado para tubulações e componentes submarinos, sistemas de injeção de água do mar, equipamentos de plataformas offshore, purificadores de dessulfurização de gases-de combustão e plantas químicas que lidam com cloretos quentes. Como regra geral, o S31803 oferece a melhor relação custo{6}}por{7}}desempenho para a maioria dos serviços de pressão-corrosivos, enquanto o S32760 é justificado apenas onde o duplex padrão falhou ou onde o risco de corrosão em fendas é decisivo. O custo do material super duplex é aproximadamente 40-60% maior do que o duplex padrão.

Perguntas frequentes

Q1: O que é PREN e por que isso é importante?A1: PREN, o número equivalente de resistência à corrosão, classifica a resistência do aço inoxidável à corrosão em ambientes de cloreto. S31803 atinge cerca de 34-36, S32760 pelo menos 40; valores acima de 40 definem a classe super duplex.

Q2: O S32760 pode substituir o 316L em projetos existentes?A2: Não por simples substituição. Seu limite de escoamento é mais que o dobro do 316L, portanto a espessura da parede pode ser reduzida e o projeto deve ser-verificado novamente em relação ao código aplicável e à dureza mais alta da classe super duplex.

Q3: Os aços inoxidáveis ​​duplex são soldáveis?A3: Sim, com procedimentos controlados. A entrada de calor e a temperatura entre passes devem ser limitadas, e cargas enriquecidas com níquel são usadas para preservar a fração de austenita no metal de solda.

Q4: Qual é a temperatura máxima de serviço dessas classes?A4: Para serviço contínuo, o S31803 é normalmente limitado a cerca de 280-300 graus e o S32760 a cerca de 250-280 graus. Acima destes limites, a fase ferrita fragiliza e a resistência à corrosão diminui.

Q5: Como os custos se comparam?A5: O S32760 tem um custo de material premium de aproximadamente 40-60% em relação ao S31803 devido ao maior teor de níquel, molibdênio e tungstênio. O prêmio é recuperado através de uma vida útil mais longa em ambientes agressivos.

Q6: O que significa F55?A6: F55 é a designação de classe-forjada amplamente usada para UNS S32760 na série duplex F-de classes forjadas. Refere-se à mesma química super duplex do UNS S32760.