Acero dúplex: descripción, especificaciones y características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Hoy en día, el acero dúplex es cada vez más popular. Prácticamente todas las empresas del sector de la metalurgia se dedican a la producción de este tipo de aleaciones inoxidables. Puede leer más sobre qué es el acero dúplex y qué ventajas tiene en este artículo.

Información general

El acero dúplex es reconocido en todo el mundo. ¿Qué características tiene ella? En primer lugar, la alta resistencia de este material permite reducir el peso final de cualquier producto. En segundo lugar, es famoso por su enorme resistencia a la corrosión. Esto es especialmente notable cuando se considera la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Cabe decir que por el momento la materia prima aún no es familiar para los fabricantes, por lo que cada pocos años se realizan conferencias en las que se analizan artículos técnicos sobre todas las características del acero dúplex. Hasta el momento, a pesar del interés bastante alto en este tipo de producto, la cuota de mercado global es solo del 1 al 3 %.

Historial de ocurrencia

Vale la pena señalar que la idea de crearEl acero dúplex nació allá por 1920. Pero el primer material apareció solo en 1930 en Suecia. La amplia distribución y uso de este tipo de materia prima comenzó recién en la última década. La razón principal de esto radica en el hecho de que durante estos años la tecnología de producción ha mejorado mucho. En particular, los productores han podido controlar su contenido de nitrógeno con mayor precisión.

Para comprender los beneficios y por qué nació el acero inoxidable dúplex, debe comprender los otros dos tipos principales.

Las aleaciones austeníticas, que son AISI 304 o 08X18H10, así como los grados ferríticos AISI 430 o 12X17, son bastante fáciles de fabricar. Como su nombre lo indica, se componen principalmente de austenita o ferrita. Aunque se usan ampliamente, tienen deficiencias técnicas.

Desventajas de los aceros tradicionales

Si hablamos de aceros austeníticos, las desventajas incluyen baja resistencia, así como baja resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. En cuanto al material ferrítico, su resistencia es ligeramente superior, pero todavía "no alcanza" el ideal. Además, la soldabilidad del acero se deteriora mucho con el aumento del espesor del material y se vuelve bastante quebradizo a bajas temperaturas.

Otro pequeño inconveniente de la aleación austenítica es el contenido de níquel en la composición. Esto conduce a un mayor costo del producto, con lo cual, por supuesto, ningún consumidor final está satisfecho.

Beneficios dúplex

La idea de crear acero inoxidable dúplex surgió del deseo de equiparar la base ferrítica y austenítica para obtener un material nuevo y de mayor calidad. Aproximadamente la misma cantidad de acero ferrítico y austenítico resultó en los siguientes beneficios:

• Alta resistencia. El rango de límite elástico al 0,2% será de 400 a 450 MPa, que es de 150 a 200 MPa más de lo que se puede ver con aleaciones austeníticas o ferríticas. Esto llevó al hecho de que es posible reducir el grosor del producto, sin perder fuerza. Y la disminución del espesor provocó una disminución de la masa final. Esto es muy importante en el campo de la construcción de estructuras, tanques y recipientes a presión.
• ¿Cuáles son las ventajas del acero dúplex además de la resistencia? La soldabilidad del metal es bastante buena incluso con grandes espesores.
• Alta resistencia al impacto. Mucho mejor que las aleaciones ferríticas. Esto es especialmente cierto cuando la temperatura ambiente desciende a -50 y, a veces, a -80 grados centígrados.
• Alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Los materiales austeníticos son muy propensos a este defecto. Este parámetro juega un papel importante en industrias tales como tanques de elaboración de cerveza, concentradores, marcos de piscinas.
• Las calderas de acero dúplex son mucho más fiables que las calderas de austenita.

Agrietamiento

Actualmente habitualel acero está sujeto a un defecto como el agrietamiento por corrosión o SCC (Stress Corrosion Cracking). Este tipo de corrosión generalmente ocurre bajo ciertas condiciones. El agente causal puede ser una fuerte tensión de tracción, temperatura elevada (50 grados centígrados por encima de cero). Y si hablamos de piscinas, entonces debido a la constante exposición al agua, este tipo de corrosión puede ocurrir incluso a 25 grados.

Los grados de acero austenítico se ven bastante afectados por este defecto. Una aleación ferrítica es más confiable en este sentido, así como el acero inoxidable dúplex a890 3a según ASTM y otros grados. El alto coeficiente de resistencia permite que este material se utilice en la producción de calentadores de agua, tanques de elaboración de cerveza, plantas desalinizadoras. Es decir, donde hay un aumento de temperatura y contacto con líquidos.

Está totalmente prohibido fabricar marcos de piscinas con aceros austeníticos ordinarios debido a este defecto. Anteriormente, era necesario utilizar una aleación con un contenido de níquel muy alto, lo que provocaba un aumento del coste del producto. Hoy en día, se puede utilizar acero dúplex o súper dúplex.

Material dúplex "Super" e "Hyper"

Vale la pena decir que si agrega níquel al acero al cromo ferrítico, puede obtener una estructura de base mixta. Es decir, contendrá tanto austenita como ferrita. Como ya quedó claro, fue precisamente esa mezcla la que comenzó a llamarse material dúplex. Los prefijos "súper" o "hiper" acero dúplex indican que la materia prima contiene un mayorla cantidad de componentes de aleación. Esto indica una resistencia aún mayor a la corrosión que los materiales convencionales.

El acero dúplex "super" e "hiper" se utiliza de forma bastante activa en los equipos de producción de gas. Además, las materias primas se utilizan en las industrias alimentaria, química, de la construcción e incluso médica.

Material de soldadura

A pesar de la buena soldabilidad de este producto, se deben observar ciertas reglas. Antes de comenzar a soldar, preste atención a lo siguiente:

• para garantizar una buena calidad de penetración del material, el espacio en la raíz de la junta y el ángulo de corte de los bordes deben hacerse un poco más grandes que para el acero ordinario;
• Se recomienda limpiar a fondo la junta, así como el metal alrededor de este lugar, para eliminar cualquier contaminación;
• solo se pueden utilizar cepillos de alambre metálico resistente a la corrosión;
• el electrodo de soldadura debe estar seco.

Al soldar acero dúplex, siga estas reglas:

• Es muy importante monitorear un parámetro como la entrada de calor. No debe ser demasiado bajo o, por el contrario, demasiado alto. Para el acero dúplex común, se debe respetar un rango de 0,5 a 2,5 kJ/mm durante la soldadura. Además, la temperatura entre pases no debe superar los 200 grados centígrados.
• No debe aparecer escoria en la parte posterior de la soldadura. Aquí es muy importante elegir el gas correcto que protegerá la raíz de la costura. La mezcla de gases más utilizada con fines protectores es argón de alta pureza e hidrógeno o nitrógeno.
• La soldadura solo debe ser realizada por una persona altamente calificada. Esto se debe al hecho de que en los lugares de quemaduras, el metal aumentará en gran medida la tendencia a la corrosión y también existe una alta probabilidad de agrietamiento.
• Durante la soldadura, no haga vibraciones transversales amplias del electrodo. Esto puede conducir a una entrada de calor excesiva, lo que irá en contra de las reglas.

Trabajo después de soldar

Hay ciertas pautas a seguir después de soldar.

• Para garantizar una alta protección contra la corrosión del metal de soldadura, debe limpiarse a fondo. Es necesario eliminar completamente la película de óxido y eliminar todos los restos de escoria.
• El trabajo de cepillado se realiza solo a mano y solo con un cepillo de alambre con propiedades resistentes a la corrosión. Si se utilizan dispositivos mecánicos, esto puede provocar microdesgarros en el área de la costura, lo que reducirá su resistencia.
• La mayoría de las veces, no se requiere tratamiento térmico de la costura después de la soldadura.

Deficiencias de las materias primas

A pesar de la difusión del material y sus ventajas aparentemente obvias y significativas, todavía no ha recibido el reconocimiento universal y, muy probablemente, nunca tomará la delantera en el mercado. Esto se debe a varias desventajas,que vale la pena conocer. Gracias a ellos, tal aleación siempre será un "nicho".

Inmediatamente vale la pena comenzar con la alta resistencia del material. Parecería una gran ventaja, pero se convierte en una gran desventaja cuando se hace necesario procesar el metal por medios mecánicos o por presión. Otra desventaja de la alta resistencia es una fuerte reducción en la posibilidad de deformación plástica. Por esta razón, las materias primas dúplex no son adecuadas para la producción de ningún producto que deba tener una alta ductilidad.

Incluso cuando la plasticidad, al parecer, está en un nivel aceptable para el trabajo, todavía tienes que hacer grandes esfuerzos. Por esta razón, los aceros dúplex y las aleaciones para accesorios de petróleo y gas no se utilizan mucho.

La siguiente desventaja es la gran complejidad tecnológica de la fundición de acero inoxidable dúplex. El material austenítico y ferrítico es mucho más fácil de fundir. Si se viola la tecnología de fabricación, especialmente durante el proceso de tratamiento térmico, se formarán otras fases en el material además de la austenita y la ferrita, lo cual es completamente indeseable. La mayoría de las veces, ocurre la fase sigma o fragilidad de 475 grados.

Fases no deseadas en materias primas

La fase Sigma se forma en dicho producto a 1000 grados centígrados o más. Por lo general, estas temperaturas ocurren si el proceso de enfriamiento después de la soldadura o durante la producción no es lo suficientemente rápido. Además, los elementos más aleantes estarán contenidos encomposición, mayor es la probabilidad de aparición de tal fase. En otras palabras, crear acero superdúplex o hiperdúplex es extremadamente difícil.

En cuanto a la fragilidad de 475 grados, aparece en el caso de la formación de una fase llamada carrera alfa. Como su nombre lo indica, la temperatura más peligrosa es de 475 grados centígrados, pero el problema también puede presentarse en valores mucho más bajos, aproximadamente 300 grados. Por ello, se impone una restricción de temperatura máxima en el uso de productos a partir de este tipo de materia prima. Naturalmente, debido a esto, el alcance del acero se reduce aún más.

Con base en todo lo anterior, podemos llegar a esa conclusión. Los grados de acero dúplex son una buena solución y un sustituto de los materiales estándar, pero en un ámbito muy limitado.

Resultados

La aleación dúplex se usa mucho menos que otros tipos de metales. Sin embargo, es popular en ciertas áreas. La mayoría de las veces se usa en el campo petroquímico, la industria automotriz y en la producción de piscinas. Excelente soldabilidad, resistencia a la corrosión y alta resistencia al desgaste hacen de este material un verdadero hallazgo para muchos.