¿Por qué se utiliza acero inoxidable dúplex 2205 en equipos químicos?

¿Qué hace que 2205 sea un grado dúplex?

2205 es un acero inoxidable dúplex, lo que significa que su microestructura contiene cantidades aproximadamente iguales de ferrita y austenita. La estructura equilibrada de dos-fases le brinda lo mejor de ambas familias: la resistencia y la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro de los aceros ferríticos, combinadas con la tenacidad y fabricabilidad de los aceros austeníticos. La aleación recibe la denominación UNS S32205 en las normas ASTM y EN 1.4462 en las normas europeas.

Composición química según ASTM A240

% en peso del elemento	UNS S32205
Carbón	Menor o igual a 0,030
Silicio	Menor o igual a 1,00
Manganeso	Menor o igual a 2,00
Fósforo	Menor o igual a 0,030
Azufre	Menor o igual a 0,020
Cromo	22.0 – 23.0
Níquel	4.5 – 6.5
Molibdeno	3.0 – 3.5
Nitrógeno	0.14 – 0.20

El cromo, el molibdeno y el nitrógeno juntos le dan al 2205 un número equivalente de resistencia a las picaduras de aproximadamente 34 a 35, muy por encima del valor del 316L, razón por la cual el 2205 supera al 316L y al 317L en medios que contienen cloruro-.

Propiedades mecánicas

Propiedad	UNS S32205	Tipo 316L para comparación
Resistencia a la tracción	Mayor o igual a 620 MPa	Mayor o igual a 485 MPa
Fuerza de producción	Mayor o igual a 450 MPa	Mayor o igual a 170 MPa
Alargamiento	Mayor o igual al 25%	Mayor o igual al 40%
Dureza	Menor o igual a 293 HB	Menor o igual a 217 HB

El límite elástico del 2205 es aproximadamente el doble que el de los grados austeníticos como 304 y 316. Esto permite secciones de pared más delgadas en recipientes a presión y tuberías, lo que reduce el peso y el costo del material mientras se mantiene la misma presión de diseño.

Resistencia a la corrosión en servicios químicos

Tres propiedades de corrosión hacen que el 2205 sea valioso en equipos químicos. En primer lugar, su alto contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno proporciona una excelente resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en soluciones que contienen cloruro-, incluida el agua de mar. En segundo lugar, la estructura dúplex resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro, un modo de falla común de los aceros austeníticos en ambientes con cloruro caliente. En tercer lugar, las fases equilibradas funcionan bien tanto en medios oxidantes como reductores, y la fase de ferrita proporciona buena resistencia a las soluciones cáusticas. Esta versatilidad permite que un material cubra una amplia gama de tareas de proceso que de otro modo requerirían dos aleaciones diferentes.

Fabricación, soldadura y aplicaciones típicas

2205 se puede soldar mediante procesos estándar, pero la zona-afectada por el calor debe conservar un equilibrio de ferrita-a-austenita de aproximadamente 30 a 70 % para mantener la resistencia a la corrosión y la tenacidad. Utilice un aporte de calor bajo, un relleno adecuado como ER2209 y evite un enfriamiento lento; Si el conjunto está expuesto a un ambiente severamente corrosivo, el recocido en solución a 1020-1100 grados seguido de un enfriamiento rápido restablece el equilibrio de fases. Los equipos químicos típicos incluyen reactores y recipientes a presión, intercambiadores de calor de carcasa-y-tubos, tanques de almacenamiento, plantas desalinizadoras, digestores de pulpa y plantas de blanqueo, y tuberías de proceso que transportan corrientes que contienen cloruro-.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Por qué el 2205 es más fuerte que el 316L?
R1: La microestructura de ferrita-austenita dúplex proporciona un límite elástico de al menos 450 MPa, aproximadamente el doble que el 316L recocido, lo que permite equipos más delgados y livianos.

P2: ¿El 2205 resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro?
R2: Sí. La fase de ferrita interrumpe la propagación de grietas, por lo que el 2205 tiene una resistencia mucho mejor al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro que los grados austeníticos como 304 y 316.

P3: ¿Qué es el PREN de 2205?
R3: El número equivalente de resistencia a las picaduras de 2205 es aproximadamente 34–35, en comparación con aproximadamente 24–26 para 316L, lo que proporciona claramente una mejor resistencia a la corrosión por picaduras y en grietas.

P4: ¿Se puede soldar el 2205 como el 316L?
A4: 2205 es soldable, pero el procedimiento debe controlar la entrada de calor y la temperatura entre pasadas para mantener el equilibrio de fases; Normalmente se requiere un relleno dúplex compatible, como el ER2209.

P5: ¿El 2205 es adecuado para servicio de agua de mar?
R5: Sí. 2205 se usa ampliamente en intercambiadores de calor enfriados por agua de mar-, plantas desalinizadoras y equipos marinos donde el 316L sufriría corrosión por picaduras y grietas.

P6: ¿Cuáles son las designaciones de 2205?
A6: UNS S32205 y EN 1.4462, con la designación anterior UNS S31803 que todavía se encuentra en muchos documentos; JIS SUS329J3L es un grado dúplex equivalente.