El dúplex es una aleación de Fe-Ni-Cr que tiene una microestructura de acero inoxidable bifásica ferrítico-austenítica a temperatura ambiente.
Combinar grados austeníticos y ferríticos ofrece una ventaja: el metal resultante tiene una estructura metalúrgica mejorada. Consta de dos fases que aprovechan las propiedades de ambas microestructuras. Estas propiedades también hacen que el acero dúplex sea muy popular en industrias pesadas como el procesamiento químico, el gas, la energía nuclear y los servicios para campos petroleros.
Fabricación de bridas dúplex
Los aceros dúplex se caracterizan por contener molibdeno (hasta 5%), cromo elevado (19-28%) y un contenido de níquel menor que el del acero inoxidable austenítico. Los aceros inoxidables dúplex más utilizados son el 2205 (5% de níquel, 22% de cromo) y el 2507 (7% de níquel, 25% de cromo). El 2507 también se conoce como “super dúplex” por su mayor resistencia a la corrosión.
El origen de los aceros dúplex se remonta a la década de 1920, con la primera colada fabricada en Suecia en 1930. Sin embargo, su popularidad comenzó a crecer hace unos 30 años, cuando la tecnología de fabricación de acero se volvió más avanzada.
Los dos tipos de estructuras metálicas que se usan para fabricar el dúplex son la ferrítica y la austenítica. Son aptas para muchos escenarios, pero ambas tienen una debilidad que impide su uso en el 100% de las aplicaciones.
La austenítica tiene menor resistencia mecánica, aunque reduce el agrietamiento por corrosión bajo tensión. La ferrítica tiene menor tenacidad a baja temperatura, peor soldabilidad y menor resistencia mecánica.
Producir una composición química adecuada permite combinar la ferrítica y la austenítica. El resultado es un metal con resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión, buena tenacidad, buena soldabilidad y mayor resistencia mecánica.
La alta resistencia de la brida de acero inoxidable dúplex significa que el rango de 0.2% PS de los grados dúplex actuales es de 400-500 MPa. Esto puede llevar a una reducción del espesor de sección y del peso de la brida. La ventaja es especialmente significativa en aplicaciones estructurales, como puentes, tanques de almacenamiento y recipientes a presión.
Un aspecto negativo es que los dúplex pueden ser frágiles a temperaturas extremas. Por ello, su uso se restringe a una temperatura máxima de 300 grados y una temperatura mínima de -50 grados.
Ventajas del dúplex
El acero inoxidable dúplex ofrece una gran variedad de beneficios. Estos incluyen:
Resistencia a la corrosión
Como en todo acero inoxidable, la resistencia a la corrosión depende de su composición, donde el nitrógeno, el molibdeno y el cromo son esenciales. El acero inoxidable dúplex resiste la corrosión y, incluso en entornos con sulfuros y cloruros, presenta una resistencia muy alta al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC). Es un tipo de corrosión que puede ocurrir cuando se presentan ciertos factores: un entorno corrosivo, esfuerzo de tensión y una temperatura suficientemente alta.
Resistencia mecánica
Los aceros inoxidables dúplex tienen aproximadamente el doble de resistencia que los aceros inoxidables ferríticos o austeníticos convencionales.
Ductilidad y tenacidad
El acero inoxidable dúplex puede superar la ductilidad y la tenacidad de los grados ferríticos, aunque no es tan tenaz como los grados austeníticos.
Soldabilidad
Las variantes de acero inoxidable dúplex suelen tener buena soldabilidad. Se pueden usar los procesos de soldadura estándar, aunque no son tan fáciles de soldar como los grados austeníticos.
Resistencia al calor
El acero inoxidable dúplex tiene menor expansión térmica y mayor conductividad térmica que el acero austenítico. Los grados dúplex se pueden usar sin problema hasta temperaturas de al menos -50C. A bajas temperaturas, tienen mejor ductilidad que los grados ferríticos de acero.
Costo
Los aceros inoxidables dúplex tienen menor contenido de molibdeno y níquel que sus equivalentes austeníticos. El menor contenido de aleantes significa que el acero inoxidable dúplex puede costar menos. Además, es posible reducir el espesor del acero inoxidable dúplex, ya que tiene mayor límite de fluencia. Los productos más delgados permiten ahorros significativos de peso.
Ductilidad y tenacidad
El acero inoxidable dúplex supera la ductilidad y la tenacidad de los grados ferríticos, aunque no es tan tenaz como los grados austeníticos.
Beneficios de los tubos de acero inoxidable super dúplex
Los tubos dúplex super de acero inoxidable cuestan menos que los grados austeníticos y ferríticos. El material muestra un límite de fluencia y una resistencia a la tracción sobresalientes. Estas dos propiedades del material lo convierten en la mejor opción para las empresas. Los tubos super dúplex están disponibles con poco espesor y evitan comprometer el desempeño y la calidad.
El término super dúplex comenzó a usarse en 1980 para representar la alta capacidad de aleación y el alto desempeño. El acero inoxidable super dúplex contiene un alto porcentaje de cromo. Esto hace que los tubos sean resistentes y aptos para trabajar en soluciones cáusticas que contienen cloro y ácido. Estas condiciones se presentan en las industrias petroquímica y química. El acero inoxidable super dúplex sustituye al acero al carbono convencional siempre que es posible.
Características de los tubos de acero inoxidable super dúplex
Los tubos de acero inoxidable super dúplex son resistentes a la corrosión y de alta resistencia mecánica. Son de gran utilidad en las industrias química y marina. Este tipo de tubos funciona bien en líneas de cable y en arquitectura. También son útiles en equipos de poleas y de izaje. Los tubos de acero inoxidable super dúplex muestran una resistencia a la corrosión mejorada en comparación con el acero dúplex convencional. El material también presenta buena resistencia a la tracción y límite de fluencia, con ductilidad y tenacidad sobresalientes. Su capacidad frente a la corrosión bajo tensión y al agrietamiento por corrosión los hace útiles en aplicaciones industriales muy diversas.
Los tubos de acero inoxidable super dúplex son útiles en plataformas marinas, plantas de procesamiento químico e intercambiadores de calor. Las propiedades mecánicas de los tubos de acero inoxidable super dúplex incluyen esfuerzo de prueba, dureza y elongación.
Conclusión
El acero inoxidable dúplex es uno de los metales más funcionales que se pueden usar en aplicaciones comerciales. Recibe su nombre porque consta de dos tipos de grados de metal que conforman el acero inoxidable ferrítico-austenítico. Las bridas en estos grados dúplex ofrecen buenos beneficios que demuestran que es la opción correcta.
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