O aço inoxidável duplex é um material bifásico: cerca de metade ferrita, metade austenita. O resultado é uma família de graus com aproximadamente o dobro do limite de escoamento do 316L e resistência muito maior à corrosão sob tensão por cloretos, o que coloca o duplex em serviço com água do mar, submarino, dessalinização e químico.
A Longrui Forging forja corpos de válvula, tampas, flanges, cubos e peças gerais em duplex nos graus F51, F53 e F55, entre 5 kg e 520 kg por peça, na prensa multidirecional de 6.000 T. Forjamento, tratamento de solubilização e ensaios ficam sob o mesmo teto, sob a nossa qualificação de fabricante de material NORSOK M-650.
Qual Grau Duplex É Qual
As designações de grau abaixo são as da ASTM A182, que é o que a maioria dos desenhos de duplex traz. Os nomes comerciais entre parênteses são os que os compradores usam na conversa.
| Grau ASTM | UNS | Nome comercial | PREN mínimo |
|---|---|---|---|
| F51 | S31803 / S32205 | 2205 | ≥ 34 |
| F53 | S32750 | 2507 | ≥ 40 |
| F55 | S32760 | Zeron 100 | ≥ 40 |
Dois pontos sobre a primeira linha, porque aparecem em quase todas as consultas sobre duplex:
- F51 é o duplex original com 22% de cromo. A composição foi posteriormente restringida no limite superior da faixa para melhorar a resistência à corrosão por pites, e essa versão restringida é o F60 (UNS S32205). O S32205 pode ser certificado duplamente como S31803, mas não o contrário. Se o seu desenho indica F51 e o certificado do laminador indica S32205, o material atende à especificação mais restrita, não é uma substituição.
- PREN, a última coluna, é calculado a partir do teor de cromo, molibdênio e nitrogênio e classifica quão bem um grau resiste à corrosão por pites em serviço com cloretos. O serviço com água do mar normalmente começa em 34; os graus super duplex são especificados a partir de 40.
Onde o Duplex Se Aplica, e Onde Não
O duplex é a resposta certa para serviço rico em cloretos, úmido e moderadamente quente: peças submarinas e de superfície para petróleo e gás, plantas de dessalinização, equipamentos de processo químico e corpos de válvula expostos à água do mar ou água produzida.
É a resposta errada acima de uma certa temperatura, e isso vale saber antes de o grau ser definido:
- Fragilização a 475 °C. Acima de aproximadamente 300 °C, a fase ferrítica começa a se separar, e o efeito é mais severo a cerca de 475 °C. A faixa de formação é geralmente citada como 300 a 525 °C, portanto o duplex tem um teto para a temperatura de serviço.
- O teto não é um número único. Fornecedores publicam temperaturas máximas de serviço para o 2205 entre cerca de 250 °C e 315 °C, dependendo da usina e do código de projeto. O código de vaso de pressão aplicável é que governa; quando a temperatura de serviço estiver próxima do limite, informe-nos e trabalharemos conforme o código indicado pelo seu projeto.
- Fase sigma. Entre aproximadamente 700 °C e 950 °C, o resfriamento lento permite que fases intermetálicas se formem dentro do aço. Elas reduzem tanto a tenacidade quanto a resistência à corrosão, e os graus super duplex são os mais sensíveis. Isso é um risco de processamento tanto quanto um risco de serviço, e é a razão pela qual a taxa de resfriamento após o tratamento de solubilização é tão importante.
- Baixa temperatura. O duplex passa por uma transição dúctil para frágil, ao contrário do aço inoxidável austenítico. Especificações offshore normalmente exigem ensaio de impacto a −46 °C, e −80 °C é aproximadamente o menor valor que normalmente se utiliza.
O que o duplex exige na forjaria
O duplex é forjado em uma faixa mais estreita do que o aço carbono ou austenítico, e as duas coisas que decidem se uma peça forjada em duplex é íntegra acontecem nos dois lados da prensa:
- Temperatura de aquecimento e trabalho. O tarugo é mantido e trabalhado dentro de uma janela que evita a faixa intermetálica, com a temperatura monitorada em vez de estimada, lote por lote.
- Tratamento de solubilização e resfriamento. Após o forjamento, a peça é solubilizada e resfriada a uma taxa controlada, para que a ferrita e a austenita voltem ao equilíbrio pretendido em vez de se transformarem parcialmente.
- Verificação. Composição química em cada corrida, tração e escoamento, energia de impacto incluindo banho de baixa temperatura, dureza Brinell e ensaio por ultrassom, tudo em nosso próprio laboratório. Registros de forno e de resfriamento podem acompanhar o pedido.
- Documentação. Projetos offshore e de petróleo e gás auditam os documentos tão rigorosamente quanto a peça. Nossa licença API Spec 20C e a qualificação NORSOK M-650 são o que essas auditorias procuram; ambas estão descritas na página de certificações.
2205 ou 2507: Como escolher
A maioria das consultas sobre duplex se resume a esta comparação. A tabela é a versão resumida da decisão; a gama completa de materiais está na página de materiais.
| Pergunta | F51 / 2205 | F53 / 2507 |
|---|---|---|
| PREN | 34 e acima | 40 e acima |
| Limite de escoamento | Cerca de duas vezes o 316L | Ainda mais alto, e a razão para subir de categoria |
| Serviço com cloretos | Água do mar, água produzida, química geral | Salmoura, alto teor de cloretos, serviço mais quente ou mais agressivo |
| Forjamento e usinagem | Mais tolerante | Mais difícil de trabalhar, janela de processamento mais estreita |
| Onde normalmente é especificado | Corpos de válvula, tampas de válvula, flanges, peças de bomba | Equipamentos submarinos e de superfície, sistemas de água do mar, plantas químicas |
| Custo relativo | Linha de base para duplex | Acima do 2205, conforme o teor de liga |
Se você trabalha com um teor de cloreto ou uma temperatura em que o 2205 fica no limite, a escolha normalmente é passar para o 2507 em vez de aumentar a espessura de uma peça em 316L, porque a diferença de resistência à corrosão é uma decisão de grau, e não de projeto. Se a temperatura de serviço é o fator limitante, a resposta pode estar em uma família de materiais totalmente diferente, e nós diremos isso.
Documentos que acompanham pedidos de duplex
Um certificado de inspeção EN 10204 3.1 é emitido como padrão nos pedidos de duplex, com o número de corrida rastreável pelos resultados de ensaio. Quando a especificação do projeto exige ensaios com testemunho, um certificado EN 10204 3.2 referendado por um inspetor externo à nossa organização pode ser fornecido sob solicitação, e é cotado separadamente, e não incluído no preço da peça. Antes do despacho, um espectrômetro XRF portátil reverifica se a peça é do grau indicado no certificado. A página de controle de qualidade descreve o que é verificado em cada etapa e qual registro isso deixa.
O que o forjamento agrega a uma peça duplex
Fundidos e barras são ambos usados para peças duplex, e para algumas formas eles são a resposta certa. O que o forjamento agrega é uma estrutura organizada pela deformação e não pela solidificação: a fibra corre ao longo da seção em vez de seguir o molde, e a porosidade interna é fechada em vez de ficar para um ensaio ultrassônico encontrar. A peça também chega próxima da forma final, o que tem valor em um grau tão difícil de usinar, e o equilíbrio entre ferrita e austenita é então restaurado no tratamento de solubilização em nossos próprios fornos, com o ciclo registrado.
A usina por trás disso é uma única cadeia: tarugo cortado por peso, forjamento na prensa multidirecional de 6.000 T, tratamento térmico, usinagem e ensaios sob o mesmo teto, sob nossa qualificação NORSOK M-650 e licença API Spec 20C. A comparação geral entre as duas rotas está na página forjamento versus fundição.
Leituras relacionadas
Perguntas frequentes
O duplex é mais difícil de forjar que o 316?
Sim. O duplex conserva mais resistência na temperatura de forjamento, por isso exige mais força de prensa e uma janela de temperatura mais estreita que o aço inoxidável austenítico, e a taxa de resfriamento após o tratamento de solubilização precisa ser controlada para manter o equilíbrio de fases. Isso é controle de processo, e não um processo diferente: as mesmas linhas forjam ambos.
Vocês forjam corpos de válvula em F51?
Sim, e é um dos nossos trabalhos regulares em duplex: corpos e tampas de válvula de esfera de duas e de três peças em F51, de 1/2″ a 12″ e Class 150 a 2500. Dimensões e pesos estão na página de corpos de válvula.
Qual é a diferença entre F51 e F60?
F51 é o UNS S31803, o duplex original com 22% de cromo. F60 é o UNS S32205, o mesmo grau com a composição levada ao topo da faixa para melhor resistência ao pite. O S32205 pode ser certificado duplamente como S31803, e é por isso que um certificado frequentemente traz os dois números.
Vocês fornecem certificados de material duplex e relatórios de ensaio?
Sim. Resultados de composição e de ensaios mecânicos, relatórios de UT e gráficos de forno podem todos ser fornecidos com o pedido. O certificado 3.1 é fornecido como padrão; quando sua especificação exige uma referenda externa, um 3.2 é cotado separadamente.
Qual é a peça duplex mais pesada que vocês podem forjar?
Forjamentos individuais chegam a 520 kg, e nosso envelope de usinagem é Ø600 × 1000 mm. Peças duplex tendem a ficar abaixo disso, então o peso raramente é o limite; a forma e a espessura da seção normalmente decidem a viabilidade. Envie o desenho e confirmaremos.
Envie o desenho com o grau e as condições de serviço, e responderemos com viabilidade e preço, geralmente dentro de um dia.