Los aceros inoxidables dúplex combinan lo mejor de los grados austeníticos y ferríticos, entrega de alta resistencia y resistencia a la corrosión en una sola aleación.
Entre ellos, Acero inoxidable dúplex 332C13 se destaca por su microestructura equilibrada, rendimiento mecánico robusto, y excelente resistencia a las picaduras.
En este artículo, Exploramos la química de 332C13, propiedades, fabricación, y aplicaciones del mundo real para guiar a los ingenieros en la selección y diseño de materiales.
1. Introducción
Aceros inoxidables caer en cuatro familias principales:
- austenítico (p.ej. 304, 316) con alto níquel y excelente formabilidad
- ferrítico (p.ej. 430, 444) con buena resistencia al agrietamiento de la corrosión de estrés
- martensítico (p.ej. 410, 420) ofreciendo alta dureza después del tratamiento térmico
- Dúplex Combinando las fases de austenita y ferrita 50:50
Las calificaciones dúplex surgieron en la década de 1970 para abordar la necesidad de, aleaciones más resistentes a la corrosión en entornos agresivos.
332C13 (En 1.4462/UNS S31803 equivalente) disfruta de una especificación generalizada bajo ASTM A240, A789, y A790 para plato, tubo, y aplicaciones de tubo.
Profundamos en los atributos únicos de 332C13 para ayudarlo a aplicarlo de manera efectiva en proyectos de ingeniería.
2. Composición química
Duplex 332C13 logra su rendimiento a través de una química cuidadosamente equilibrada:
| Elemento | Contenido típico | Función |
|---|---|---|
| Carbón (do) | ≤ 0.020% | Límites de precipitación de carburo |
| Cromo (cr) | 21.5–23.5% | Proporciona resistencia a la corrosión |
| Níquel (En) | 4.5–6.5% | Estabiliza austenita |
| Molibdeno (Mes) | 2.5–3.5% | Mejora las picaduras y la resistencia a la grieta |
| Nitrógeno (norte) | 0.14–0.20% | Aumenta la resistencia y la resistencia a las picaduras |
| Manganeso (Minnesota) | ≤ 2.00% | Desoxidación de ayudas y trabajo caliente |
| Silicio (Y) | ≤ 1.00% | Mejora la resistencia a la oxidación a alta t |
| Fósforo (PAG) | ≤ 0.030% | Restringe la fragilidad |
| Azufre (S) | ≤ 0.020% | Minimiza las inclusiones de sulfuro |
El resultado es un microestructura dúplex de aproximadamente 50% ferrita y 50% austenita.
Este equilibrio de doble fase ofrece tanto la resistencia de los aceros austeníticos como la resistencia al agrietamiento por estrés por cloruro de los aceros ferríticos.
En comparación, Grado dúplex común 2205 (1.4462) comparte esta química, mientras Safón 2304 Recorta MO y N para un dúplex "delgado" con resistencia a la picadura ligeramente más baja.
3. Propiedades mecánicas
Duplex 332C13 supera a la mayoría de los grados austeníticos y ferríticos en fuerza:
| Propiedad | Valor típico |
|---|---|
| Fuerza de producción (0.2% compensar) | 450–550 MPA |
| Máxima resistencia a la tracción | 650–800 MPA |
| Alargamiento (A₅₀ mm) | ≥ 25% |
| Dureza (Brinell) | 250–300 HB |
| Módulo de elasticidad | ~ 210 GPA |
Gracias a su alto rendimiento, el doble de la de 304/316 Increíble: permite secciones más delgadas y estructuras más ligeras bajo la misma carga.
Además, La curva de tensión-deformación permanece lineal a las cargas altas, ofreciendo un alta relación resistencia-peso Ideal para vasos a presión, marcos estructurales, y tuberías.
4. Propiedades físicas del acero inoxidable dúplex 332C13
Al combinar una densidad moderada y una alta rigidez con una excelente conductividad térmica y expansión controlada, Duplex 332C13 ofrece un sólido paquete de propiedad física.
| Propiedad | Valor típico |
|---|---|
| Densidad | 7.75–7.85 g/cm³ |
| Módulo de elasticidad | 200–210 GPA |
| La relación de Poisson | 0.27–0.30 |
| Conductividad térmica | 15–20 w/m · k en 20 °C |
| Capacidad calorífica específica | ~ 460 j/kg · k en 20 °C |
| Coeficiente de expansión térmica | 12.5–14 × 10⁻⁶ /° C (20–300 ° C) |
| Resistividad eléctrica | 0.5–0.7 μΩ · m a 20 °C |
| Permeabilidad magnética (μᵣ) | 1.01–1.05 (ligeramente magnético) |
5. Resistencia a la corrosión
Dúplex 332C13 sobresale en entornos agresivos:
- Resistencia a las picaduras: Es Madera (Número equivalente de resistencia a las picaduras) calcula a ≥ 30, que se traduce en una excelente resistencia contra las picaduras inducidas por cloruro.
- Corrosión por grietas: La densa ferrita y las fases enriquecidas en Mo-enriquecidas impiden un ataque de grietas en condiciones de agua de mar estancadas.
- Agrietamiento por corrosión bajo tensión (CCS): Las calificaciones dúplex se resisten a SCC a temperaturas ambientales y elevadas (hasta ~ 80 ° C) mucho mejor que 316l.
En las pruebas de lado a lado, 332C13 resiste las picaduras en 6% NaCl a 25 ° C para +600 MV VS. AG/AGCL, Mientras que 316L se descompone cerca +300 MV.
Para plataformas marinas, plantas quimicas, y atmósferas ricas en cloruro, 332C13 ofrece una clara ventaja sobre las aleaciones austeníticas estándar.
6. Fabricación y soldabilidad
332La estructura de doble fase de C13 admite ambos trabajo frío y trabajo caliente, Pero su mayor fuerza exige un equipo robusto:
- Formabilidad: Puedes doblar, estampilla, y rodar 332C13, aunque las fuerzas requeridas alcanzan ~ 1.5 × aquellos para 304. Los diseñadores deben limitar la reducción por pase para evitar agrietarse.
- Soldabilidad: Las soldaduras de la aleación fácilmente con relleno dúplex coincidente (p.ej. ER2209) sin precalentamiento.
Sin embargo, La entrada de calor excesiva puede crear una fase σ quebradiza en el HAZ, Así que mantenga las temperaturas entre pases a continuación 200 ° C y usar técnicas de múltiples pasos si es necesario. - Tratamiento posterior a la soldado: Un recocido de solución en 1020–1100 ° C, seguido de un enfriamiento rápido, restaura el equilibrio de fase después de la soldadura pesada.
En muchos casos, sin embargo, El recocido posterior a la soldado es innecesario para los componentes no críticos.
Siguiendo los flujos de trabajo de soldadura controlados y utilizando metales de relleno adecuados, Los fabricantes pueden aprovechar el rendimiento de 332C13 sin un importante postprocesamiento.
7. Resistencia al calor
Duplex 332C13 mantiene la integridad mecánica hasta 300–350 ° C. Más allá de este rango:
- La proporción de ferrita puede caer, Reducción de la dureza
- Puede surgir la inestabilidad de fluencia y fase de temperatura elevada
Es coeficiente de expansión térmica (~ 13 × 10⁻⁶ /° C) se encuentra entre austenítico (~ 16 × 10⁻⁶ /° C) y ferrítico (~ 10 × 10⁻⁶ /° C) calificaciones, Limitar el estrés térmico en uniones de metales diferentes.
\En intercambiadores de calor de temperatura moderada, recipientes a presión, y tuberías con cargas térmicas cíclicas, 332C13 ofrece un rendimiento estable sin el costo de las aleaciones súper dúplex.
8. Estándares y designaciones
Duplex 332C13 aparece bajo múltiples especificaciones:
- EN 1.4462 (Europa)
- US S31803 / S32205 (EE. UU./ASTM A240, A789, A790)
- ISO 11960 para tubería de octubo
- Norsok MDS para aplicaciones submarinas
Los productores suministran 332C13 en hoja, lámina, bar, tubo, y parlotes, a menudo en tamaños hasta 15 placa mm o 12 ″ De la tubería.
Certificación para EN 10204 3.1 o ASTM A967 Asegura la trazabilidad y los niveles de ferrita aceptables.
9. Aplicaciones de 332C13
Gracias a sus propiedades equilibradas, 332C13 sirve en todas las industrias:
- Marina & Costa afuera: Hardware de amarre, tubería, valvulas, y tubería de intercambiador de calor en el servicio de agua de mar.
- Procesamiento químico: reactores, tubería, tanques de almacenamiento, y bombas que manejan cloruros, sulfuros, y cáustico.
- Pulpa & Papel: Digestores, torres de blanqueo, y líneas de recirculación de licores donde ocurren cloruro y ataque de sulfato.
- Generación de energía: Tubo de condensador, sistemas de agua de enfriamiento, y apoyo estructural en plantas nucleares y fósiles.
- Infraestructura: Puentes, soportes arquitectónicos, y la construcción de fachadas que requieren resistencia y resistencia a la meteorización.
Reemplazando 316L o incluso 2205 En estos roles, 332C13 a menudo reduce los costos de mantenimiento y aumenta la vida útil.
10. Comparación con otras calificaciones dúplex
Poner el rendimiento de 332C13 en contexto, Comparemos con tres aceros inoxidables dúplex ampliamente usados: 2205, Safón 2304, y súper duplex 2507: dimensiones de clave múltiples de ACROSS:
| Propiedad / Calificación | 332C13 (US S31803) | 2205 (EN 1.4462) | Safón 2304 (EN 1.4362) | 2507 (EN 1.4410) |
|---|---|---|---|---|
| Química | CR 21.5–23.5 Es 4.5-6.5 MO 2.5–3.5 N 0.14–0.20 |
CR 22–23 Es 4.5-6.5 Mes 3.0 N 0.14–0.20 |
cr 23 En 4.5 MO - norte 0.10 |
cr 25 En 7.0 Mes 4.0 norte 0.30 |
| Madera | ~ 31 | ~ 30–32 | ~ 25 | ≥40 |
| Fuerza de producción (MPa) | 450–550 | ~ 450 | ~ 350 | ~ 620 |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 650–800 | 620–680 | ~ 600 | 830–900 |
| Alargamiento (%) | ≥25 | 25–30 | ≥25 | ≥20 |
| Dureza (media pensión) | 250–300 | 280–300 | 230–250 | 300–350 |
| Resistencia a las picaduras | Excelente (Madera 31) | Excelente (Madera 30) | Bien (Madera 25) | Pendiente (Madera ≥40) |
| Resistencia SCC | Muy alto | Muy alto | Alto | Muy alto |
| Temperatura de servicio máximo. (°C) | 300–350 | 250–300 | 250–300 | 250–300 |
| Soldabilidad | Bien, Haz controlado | Bien, Haz controlado | Muy bien | Moderado, Riesgo de fase σ |
| Formabilidad | Moderado | Moderado | Bien | Pobre |
| Costo relativo | Medio | Medio | Bajo | Alto |
| Disponibilidad | Ampliamente almacenado | Ampliamente almacenado | Ampliamente almacenado | Menos común |
Control de llave
- Corrosión vs. Costo: 332C13 y 2205 entregar picaduras similares y resistencia SCC a un costo comparable; Safón 2304 Reduce el contenido de MO (y costo) con modestas compensaciones en pren.
Super-dúplex 2507 logra el más alto pren (≥40) pero comenta una prima de precio y plantea mayores desafíos de soldadura. - Equilibrio mecánico: Acero inoxidable dúplex 332C13 y 2205 compartir alta fuerza (YS ≈450 MPa, UTS ≈650–700 MPa), mientras que la fuerza de SAF 2304 se encuentra más baja (~ 350/600 MPA), y 2507 dirige el paquete (~ 620/830 MPA).
Para estructuras que requieren máxima resistencia, 2507 sobresalto; para un rendimiento y economía equilibrados, 332C13 o 2205 A menudo suficiente. - Consideraciones de fabricación: Safón 2304 ofrece la formabilidad más fácil, haciéndolo adecuado para curvas apretadas y sorteos profundos.
En contraste, 2507 requiere un control térmico estricto para evitar la formación de fase σ, Mientras que 332C13 y 2205 caer en el medio. - Térmico & Estabilidad estructural: Los cuatro grados operan de manera confiable hasta ~ 300 ° C.
Los diseñadores que enfrentan cargas térmicas cíclicas aprecian el coeficiente intermedio de expansión de 332C13, Minimizar el estrés térmico en ensamblajes de metal mixto.
11. Ventajas y limitaciones
Ventajas
- Alta resistencia: El rendimiento ~ 2 × 316L permite más ligero, diseños más fuertes.
- Resistencia a la corrosión: Madera ≥ 30 Resiste las picaduras, hendedura, y SCC en entornos de cloruro.
- Estabilidad térmica: Mantiene las propiedades para 350 ° C con expansión térmica moderada.
- Ahorro de ciclo de vida: Intervalos más largos entre mantenimiento y reemplazo.
Limitaciones
- Formabilidad: Requiere más fuerza y radios de curvatura más apretados que los austeníticos.
- Pérdida de alta tensión: Exposición extendida >350 ° C puede aconsejar a Haz.
- Complejidad de soldadura: Necesita entrada de calor controlada y recocido potencial posterior a la solilla.
- Disponibilidad: Menos almacenado que 304/316, puede incurrir en tiempos de entrega.
12. Conclusión
El acero inoxidable dúplex 332C13 ofrece un equilibrio convincente de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión de cloruro, y soldabilidad, convirtiéndolo en una opción para exigir marine, químico, y aplicaciones estructurales.
Entendiendo su química, tratamiento, y límites de servicio, Los ingenieros pueden especificar 332C13 con confianza, logrando duradero, Soluciones rentables incluso en entornos agresivos.
A medida que las industrias continúan superando los límites de rendimiento, Las calificaciones dúplex como 332C13 desempeñarán un papel cada vez mayor en el avance de la confiabilidad y la sostenibilidad.
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