Aço Duplex: descrição, especificações e características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Hoje, o aço duplex está se tornando cada vez mais popular. Praticamente todas as empresas do ramo da metalurgia estão engajadas na produção desse tipo de liga inoxidável. Você pode ler mais sobre o que é o aço duplex e quais vantagens ele tem neste artigo.

Informações gerais

O aço Duplex é reconhecido em todo o mundo. Que características ela tem? Em primeiro lugar, a alta resistência deste material permite reduzir o peso final de qualquer produto. Em segundo lugar, é famosa por sua enorme resistência à corrosão. Isso é especialmente perceptível quando se considera a resistência a trincas por corrosão sob tensão.

Vale dizer que no momento a matéria-prima ainda não se tornou familiar para os fabricantes e, portanto, a cada poucos anos são realizadas conferências nas quais são considerados artigos técnicos sobre todas as características do aço duplex. Até agora, apesar do grande interesse neste tipo de produto, a participação no mercado global é de apenas 1-3%.

Histórico de ocorrência

Vale ress altar que a ideia de criarO aço duplex nasceu em 1920. Mas o primeiro material apareceu apenas em 1930 na Suécia. A ampla distribuição e utilização desse tipo de matéria-prima começou apenas na última década. A principal razão para isso reside no fato de que durante esses anos a tecnologia de produção foi muito melhorada. Em particular, os produtores conseguiram controlar seu teor de nitrogênio com mais precisão.

Para entender os benefícios e por que o aço inoxidável duplex nasceu, você precisa entender os outros dois tipos principais.

As ligas austeníticas, que são AISI 304 ou 08X18H10, assim como as ligas ferríticas AISI 430 ou 12X17, são bastante fáceis de fabricar. Como o próprio nome indica, eles consistem principalmente de austenita ou ferrita. Embora amplamente utilizados, apresentam deficiências técnicas.

Desvantagens dos aços tradicionais

Se falamos de aços austeníticos, as desvantagens incluem baixa resistência, bem como baixa resistência à corrosão sob tensão. Quanto ao material ferrítico, sua resistência é um pouco maior, mas ainda “não atinge” o ideal. Além disso, a soldabilidade do aço se deteriora muito com o aumento da espessura do material e torna-se bastante frágil em baixas temperaturas.

Outra pequena desvantagem da liga austenítica é o teor de níquel na composição. Isso leva a um custo mais alto do produto, o que, obviamente, nenhum consumidor final está satisfeito.

Benefícios duplex

A ideia de criar o inox duplex surgiu do desejo de equacionar a base ferrítica e austenítica para obter um novo material de maior qualidade. Aproximadamente a mesma quantidade de aço ferrítico e austenítico resultou nos seguintes benefícios:

• Alta resistência. A faixa de limite de escoamento em 0,2% será de 400 a 450 MPa, que é de 150 a 200 MPa a mais do que pode ser visto com ligas austeníticas ou ferríticas. Isso levou ao fato de que é possível reduzir a espessura do produto, sem perder força. E a diminuição da espessura causou uma diminuição na massa final. Isso é muito importante no campo da construção de estruturas, tanques e vasos de pressão.
• Quais são as vantagens do aço duplex além da resistência? A soldabilidade do metal é bastante boa mesmo com grandes espessuras.
• Alta resistência ao impacto. Muito melhor do que as ligas ferríticas. Isso é especialmente verdadeiro quando a temperatura do ar ambiente cai para -50 e, às vezes, para -80 graus Celsius.
• Alta resistência à corrosão sob tensão. Os materiais austeníticos são muito propensos a este defeito. Este parâmetro desempenha um papel importante em indústrias como tanques de fermentação, concentradores, armações de piscinas.
• As caldeiras de aço duplex são muito mais confiáveis do que as caldeiras de austenita.

Craqueamento

Atualmente regularo aço está sujeito a um defeito como trincas por corrosão ou SCC - Stress Corrosion Cracking. Este tipo de corrosão geralmente ocorre sob certas condições. O agente causador pode ser um forte estresse de tração, temperatura elevada (50 graus Celsius acima de zero). E se falamos de piscinas, então devido à constante exposição à água, esse tipo de corrosão pode ocorrer mesmo a 25 graus.

Os aços austeníticos são bastante afetados por este defeito. Uma liga ferrítica é mais confiável a este respeito, assim como o aço inoxidável duplex a890 3a de acordo com ASTM e outros graus. O alto coeficiente de resistência permite que este material seja utilizado na produção de aquecedores de água, tanques de fermentação, plantas de dessalinização. Ou seja, onde há aumento da temperatura e contato com líquidos.

É totalmente proibido fazer esquadrias de piscinas com aços austeníticos comuns devido a este defeito. Anteriormente, era necessário utilizar uma liga com teor de níquel muito alto, o que levava a um aumento no custo do produto. Hoje, o aço duplex ou super duplex pode ser usado.

Material duplex "Super" e "Hyper"

Vale dizer que se você adicionar níquel ao aço cromo ferrítico, você pode obter uma estrutura de base mista. Ou seja, conterá tanto austenita quanto ferrita. Como já ficou claro, foi exatamente essa mistura que começou a ser chamada de material duplex. Os prefixos de aço duplex "super" ou "hiper" indicam que a matéria-prima contém uma quantidade de componentes de liga. Isso indica uma resistência ainda maior à corrosão do que os materiais convencionais.

O aço duplex "super" e "hiper" é usado bastante ativamente em equipamentos de produção de gás. Além disso, as matérias-primas são usadas nas indústrias alimentícia, química, de construção e até médica.

Material de solda

Apesar da boa soldabilidade deste produto, algumas regras devem ser observadas. Antes de iniciar a soldagem, preste atenção ao seguinte:

• para garantir uma boa qualidade de penetração do material, a folga na raiz da junta e o ângulo de corte das arestas devem ser ligeiramente maiores do que para o aço comum;
• a junta, bem como o metal ao redor deste local, é recomendado que seja completamente limpo de qualquer contaminação;
• só podem ser utilizadas escovas de arame metálico com resistência à corrosão;
• eletrodo de solda deve estar seco.

Ao soldar aço duplex, siga estas regras:

• É muito importante monitorar um parâmetro como a entrada de calor. Não deve ser muito baixo ou, inversamente, muito alto. Para aço duplex comum, uma faixa de 0,5-2,5 kJ/mm deve ser respeitada durante a soldagem. Além disso, a temperatura de interpasse não deve ser superior a 200 graus Celsius.
• Nenhuma escória deve aparecer na parte de trás da solda. Aqui é muito importante escolher o gás certo que protegerá a raiz da costura. A mistura de gás mais comumente usada para fins de proteção é argônio de alta pureza e hidrogênio ou nitrogênio.
• A soldagem deve ser realizada apenas por uma pessoa altamente qualificada. Isso se deve ao fato de que em locais de queimaduras, o metal aumentará muito a tendência à corrosão, e também há uma alta probabilidade de rachaduras.
• Durante a soldagem, não faça grandes vibrações transversais do eletrodo. Isso pode levar a muito calor, o que vai contra as regras.

Trabalho após a soldagem

Existem certas diretrizes a serem seguidas após a soldagem.

• Para garantir alta proteção contra corrosão do metal de solda, ele deve ser cuidadosamente limpo. É necessário remover completamente o filme de óxido e remover todos os restos de escória.
• O trabalho de escovagem é feito apenas à mão e apenas com uma escova de arame com propriedades de resistência à corrosão. Se forem usados dispositivos mecânicos, isso pode levar a micro-rasgos na área da costura, o que reduzirá sua resistência.
• Na maioria das vezes, não é necessário nenhum tratamento térmico da costura após a soldagem.

Deficiências de matérias-primas

Apesar da disseminação do material e de suas vantagens aparentemente óbvias e significativas, ele ainda não recebeu reconhecimento universal e, muito provavelmente, nunca assumirá a liderança do mercado. Isso se deve a várias desvantagens,que vale a pena conhecer. Por causa deles, essa liga sempre será "nicho".

Imediatamente vale a pena começar pela alta resistência do material. Parece uma vantagem significativa, mas torna-se uma enorme desvantagem quando se torna necessário processar o metal por meios mecânicos ou pressão. Outra desvantagem da alta resistência é uma forte redução na possibilidade de deformação plástica. Por esta razão, as matérias-primas duplex não são realmente adequadas para a produção de quaisquer produtos que devam ter alta ductilidade.

Mesmo quando a plasticidade, ao que parece, está em um nível aceitável para o trabalho, você ainda tem que fazer grandes esforços. Por esta razão, aços e ligas duplex para conexões de óleo e gás não são amplamente utilizados.

A próxima desvantagem é a grande complexidade tecnológica da fundição de aço inoxidável duplex. O material austenítico e ferrítico é muito mais fácil de derreter. Se a tecnologia de fabricação for violada, principalmente durante o processo de tratamento térmico, outras fases se formarão no material além da austenita e ferrita, o que é completamente indesejável. Na maioria das vezes, ocorre a fase sigma ou fragilidade de 475 graus.

Fases indesejadas em matérias-primas

A fase Sigma é formada em tal produto a 1000 graus Celsius e acima. Normalmente, essas temperaturas ocorrem se o processo de resfriamento após a soldagem ou durante a produção não for rápido o suficiente. Além disso, quanto mais elementos de liga estarão contidos emcomposição, maior a probabilidade do aparecimento de tal fase. Em outras palavras, criar aço super duplex ou hyper duplex é extremamente difícil.

Quanto à fragilidade de 475 graus, ela aparece no caso da formação de uma fase chamada alfa-stroke. Como o nome indica, a temperatura mais perigosa é de 475 graus Celsius, mas o problema também pode aparecer em valores bem mais baixos, aproximadamente 300 graus. Por isso, é imposta uma restrição de temperatura máxima ao uso de produtos desse tipo de matéria-prima. Naturalmente, por causa disso, o escopo do aço é ainda mais reduzido.

Com base em todos os itens acima, podemos tirar essa conclusão. As classes de aço duplex são uma boa solução e substituem os materiais padrão, mas em um escopo muito restrito.

Resultados

A liga duplex é muito menos utilizada do que outros tipos de metais. No entanto, é popular em certas áreas. Na maioria das vezes é usado no campo petroquímico, indústria automotiva e na produção de piscinas. Excelente soldabilidade, resistência à corrosão e alta resistência ao desgaste tornam este material um verdadeiro achado para muitos.