Breve applicazione in acciaio inossidabile duplex

Breve applicazione in acciaio inossidabile duplex

Acciaio inossidabile duplex di prima e seconda generazione

L'applicazione della prima generazione di acciaio inossidabile duplex iniziò negli anni '30 e i suoi rappresentanti tipici sono il Tipo 329 (S32900) e l'Urano 50 (S32404). A causa dell'elevato contenuto di Cr e Mo nella lega, questo tipo di materiale ha un'eccellente resistenza alla vaiolatura. La saldabilità dell'acciaio inossidabile duplex di prima generazione è scarsa. Dopo la saldatura, la coppia austro-ferro in corrispondenza della giunzione e nella zona interessata dal calore si discosterà seriamente dal rapporto bifase originale del materiale di base, con conseguente riduzione della tenacità e della resistenza alla corrosione. Sebbene le proprietà possano essere recuperate mediante trattamento termico post-saldatura, l’applicazione dell’acciaio inossidabile duplex di prima generazione è limitata dalla sua scarsa saldabilità.

Negli anni '70, le prestazioni di saldatura dell'acciaio inossidabile duplex furono notevolmente migliorate dall'aggiunta quantitativa di N al sistema di leghe. Ciò è dovuto principalmente all’applicazione del processo di decarbonizzazione argon-ossigeno (AOD), che può aggiungere N in modo più economico e il suo controllo del contenuto è più preciso. Sebbene N fosse stato inizialmente aggiunto perché era un elemento di formatura austenitico più economico del Ni, gli ingegneri scoprirono presto altri vantaggi dell’N, come una maggiore resistenza del materiale, un migliore rapporto auro-ferro necessario per un rapido recupero dopo la saldatura e una maggiore resistenza alla corrosione locale. Con l’aumento del contenuto di N, la temperatura di transizione della ferrite all’austenite aumenta e l’equilibrio bifase ideale dell’austenite può essere ottenuto nella zona termicamente alterata (HAZ) anche dopo più cicli termici. L'effetto benefico dell'N consente l'utilizzo dell'acciaio inossidabile duplex direttamente nello stato post-saldatura, il che favorisce notevolmente lo sviluppo della seconda generazione di acciaio inossidabile duplex. L'aggiunta e il controllo precisi del contenuto di azoto nel sistema composito sono diventati la caratteristica più importante dell'acciaio inossidabile duplex di seconda generazione e il contenuto tipico di azoto è compreso tra 0,15-0,40%.

Classificazione degli acciai inossidabili duplex
Nel 1969, per valutare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile duplex in mezzi contenenti cloro, i metallurgisti introdussero il concetto di numero equivalente di resistenza alla vaiolatura del cromo (PREN). La formula più comune per calcolare il PREN è:

PREN=%Cr + 3.3[%Mo + 0.5(%W)] + 16[%N]

La relazione empirica deriva dalla regressione statistica di un gran numero di risultati di test di corrosione. Il contenuto di Cr, Mo, W e N nella lega è stato utilizzato per caratterizzare la capacità relativa dell'acciaio inossidabile di resistere alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale. L'acciaio inossidabile duplex può essere suddiviso in quattro categorie in base al grado di lega (vedere ISO17781 per i dettagli).

Risparmio di acciaio inossidabile duplex Lean DSS (24 Inferiore o uguale a PREN Inferiore o uguale a 30)

Acciaio inossidabile duplex Standard DSS (30<>

Acciaio inossidabile super duplex Super DSS (40 Inferiore o uguale a PREN<48)

Super Super Duplex Acciaio inossidabile Hyper DSS (48 Inferiore o uguale a PREN Inferiore o uguale a 55)

L'acciaio inossidabile duplex a risparmio è caratterizzato da un basso contenuto di Ni e/o Mo. Per compensare il basso rapporto di fase austenitica causato dal basso contenuto di Ni, è necessario aumentare il contenuto di N e Mn nel sistema di leghe. L'economico DSS ha un'ottima robustezza e resistenza alla corrosione ed è adatto per materiali portanti strutturali, materiali per serbatoi e ambienti di servizio in cui è richiesta resistenza alla tensocorrosione da cloruro.

Il DSS standard solitamente contiene 22-25% Cr e 2-3% Mo ed è di gran lunga l'acciaio inossidabile duplex più utilizzato. Tra questi, la lega 2205 (S32205) è il cavallo di battaglia dell'acciaio inossidabile duplex standard ed è di gran lunga la più utilizzata tra tutti gli acciai inossidabili duplex di seconda generazione. Le forme dei prodotti coprono quasi tutte le forme dei materiali metallici.

L'acciaio inossidabile super duplex solitamente ha un elevato contenuto di Cr, Mo e N (o W) per garantire un PREN superiore a 40. Questo tipo di acciaio inossidabile duplex è più o meno equivalente all'acciaio inossidabile super austenitico al 6% di Mo in termini di resistenza al cloruro vaiolatura ed è ampiamente utilizzato nell'industria chimica, nel controllo dell'inquinamento, nell'ambiente marino, nell'estrazione mineraria con lisciviazione acida e in altre aree con ambienti corrosivi difficili.

Gli acciai inossidabili super duplex rappresentati da S32707 e S33207 sono progettati per ambienti corrosivi acidi e contenenti cloruri. Sebbene l’aumento del contenuto di Cr e Mo migliori ulteriormente la resistenza alla corrosione della lega, fa anche sì che l’acciaio inossidabile super duplex abbia una maggiore tendenza alla precipitazione della seconda fase, il che significa anche che è necessario un controllo più rigoroso durante la lavorazione. Attualmente questo tipo di acciaio inossidabile duplex è disponibile solo per tubi senza saldatura.