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Acero inoxidable dúplex: Definición, Grupos, Composición, Propiedades, Aplicaciones y Más
- John
El acero inoxidable dúplex es un material importante en la ingeniería moderna. Esta versátil aleación es conocida por su microestructura de doble fase. Combina fuerza, resistencia a la corrosión y ahorro de costes. En este artículo se explica por qué el acero inoxidable dúplex es único, dónde se utiliza habitualmente y por qué es la mejor opción para muchos sectores.
Qué es el acero inoxidable dúplex？
El acero inoxidable dúplex es uno de los cinco familias de acero inoxidable. Su estructura metalúrgica es de austenita y ferrita en proporciones aproximadamente iguales y contiene un contenido relativamente alto de Cr y Mo. Tiene mejor resistencia a la corrosión y mayor solidez que el acero inoxidable austenítico. Se utiliza en la industria petrolera, gasística y petroquímica. Las calidades más comunes son 2205, S39274 y S31803.
¿Cuáles son los subgrupos de aceros inoxidables dúplex?
Los aceros inoxidables dúplex son una familia de calidades cuya resistencia a la corrosión varía en función del contenido de aleación. Según los elementos de aleación y las propiedades, los inoxidables dúplex se dividen en cuatro subgrupos. Cada grupo tiene una resistencia a la corrosión por picadura diferente; a continuación se indica la gama PREN (número de equivalencia de la resistencia a la picadura).
PREN = %Cr + 3,3 %Mo + 16 %N. Cuanto mayores sean los valores PREN, mayor será la resistencia a la corrosión.
Inoxidables dúplex ligeros-- (gama PREN: 22-27)
Suelen contener menos níquel y/o molibdeno y más nitrógeno y manganeso. Tienen una alta resistencia, especialmente el límite elástico. Suelen utilizarse en aplicaciones como la construcción de tanques, puentes o barras de unión. Las calidades más comunes son 2101(S32101),2202(S32202) y 2304(S32304).
Calidades estándar de acero inoxidable dúplex--(gama PREN: 28-38)
Los aceros inoxidables dúplex estándar son los más utilizados en la actualidad por su gama media de propiedades. Tienen un contenido de cromo de 21-25%, un contenido de molibdeno de 2-3% y un contenido de nitrógeno de 0,15%. Suelen utilizarse en aplicaciones como depósitos, sistemas de tuberías o recipientes de proceso.
El acero 2205 (S32205) es la calidad dúplex más utilizada en diversos sectores. Ofrece un buen rendimiento en entornos de alta presión y altamente corrosivos gracias a su elevado límite elástico y a su alta resistencia a la corrosión por picaduras y fisuras.
Calidades de acero inoxidable superdúplex--(gama PREN: 38-45)
Normalmente contienen 25% de cromo, 3,5-4,0% de molibdeno y 0,25-0,27% de nitrógeno. Presentan una excelente resistencia a la corrosión localizada por picaduras y grietas. Se prefieren para entornos exigentes como la producción de petróleo en alta mar, el procesamiento químico, las aplicaciones marinas y las estructuras en alta mar. Los grados más comunes son 2507 (S32750) y Z100 (S32760).
Calidades inoxidables hiperdúplex--(gama PREN: 48-57)
Tienen un contenido de cromo de 26-30%, de molibdeno de 3,5-5,0% y de nitrógeno de 0,30-0,50%. Son los más aleados de la familia dúplex. Están diseñados para entornos extremadamente agresivos que contengan ácidos y cloruros. En la actualidad, se comercializan principalmente como tubos sin soldadura. Las calidades más comunes son S33207 y SAF S32707.
Calidades comunes de acero inoxidable dúplex
Acero inoxidable dúplex 2205
El dúplex 2205 es el grado de acero inoxidable dúplex más utilizado. Contiene aproximadamente 22% de cromo, 5-6% de níquel y 3% de molibdeno. Es conocido por su excelente combinación de fuerza y resistencia a la corrosión y se utiliza en diversos sectores, como el del petróleo y el gas, el procesamiento químico y los entornos marinos.
Acero inoxidable dúplex 2507
El dúplex 2507 es un grado de acero inoxidable superdúplex. Contiene aproximadamente 25% de cromo, 7% de níquel y 4% de molibdeno. Ofrece mayor resistencia a la corrosión que el dúplex 2205, especialmente en entornos agresivos. Se utiliza habitualmente en plataformas petrolíferas y de gas en alta mar, aplicaciones de agua de mar y procesos químicos.
Acero inoxidable dúplex 2101
El dúplex 2101, también conocido como LDX 2101, es un grado de acero inoxidable dúplex pobre. Contiene aproximadamente 21,5% de cromo, 1,5% de manganeso y 0,22% de nitrógeno. Se utiliza en diversos sectores, como la construcción, el transporte y la transformación química.
Acero inoxidable dúplex 2304
Duplex 2304 es un acero inoxidable dúplex con una microestructura equilibrada de aproximadamente 23% de cromo, 4% de níquel y 0,1% de nitrógeno. Ofrece una buena resistencia a la corrosión localizada, como la corrosión por picaduras y por intersticios. Se utiliza en aplicaciones estructurales y arquitectónicas, así como en entornos marinos.
Acero inoxidable dúplex Zeron 100
Zeron 100 es un grado de acero inoxidable superdúplex con 25% de cromo, 3,5% de molibdeno y 0,25% de nitrógeno. Ofrece una resistencia superior a la corrosión en entornos agresivos, especialmente contra la corrosión bajo tensión inducida por cloruros. Se utiliza habitualmente en plataformas petrolíferas y de gas en alta mar, plantas desalinizadoras y equipos de procesamiento químico.
Composición química del acero inoxidable dúplex
Consulte la tabla siguiente para conocer la composición química de algunos aceros inoxidables dúplex comunes:
| NOMBRE | NÚMERO UNS | C | Mn | Si | Cr | Ni | N | Cu | Mo | Grupo |
| 2202 | S32202 | 0.03 | 2.00 | 1.00 | 21.0-22.0 | 1.35-1.70 | 0.20-0.25 | 0.1-0.8 | 0.1-0.8 | Dúplex esbelto |
| 2101 | S32101 | 0.04 | 4.0-6.0 | 1 | 21.0-22.0 | 1.35-1.70 | 0.20-0.25 | 0.1-0.8 | 0.1-0.8 | |
| 2205 | S31803 | 0.03 | 2 | 1 | 21.0-23.0 | 4.5-6.5 | 0.08-0.20 | – | 2.5-3.4 | Dúplex estándar |
| S32205 | 1.4462 | 2 | 1 | 22.0-23.0 | 4.5-6.5 | 0.14-0.20 | – | 3.0-3.5 | ||
| 225 | S32550 | 0.04 | 1.5 | 1 | 24.0-27.0 | 4.5-6.5 | 0.10-0.25 | 1.5-2.5 | 2.9-3.9 | Superdúplex |
| 2507 | S32750 | 0.03 | 1.2 | 0.8 | 24.0-26.0 | 6.0-8.0 | 0.24-0.32 | 0.5 | 3.0-5.0 | |
| 2707 | S32707 | 0.03 | 1.5 | 0.5 | 26.0-29.0 | 5.5-9.5 | 0.30-0.50 | 1 | 4.0-5.0 | Dúplex Hyer |
| S33207 | – | 1.5 | 0.8 | 29.0-33.0 | 6.0-9.0 | 0.40-0.60 | 1 | 3.0-5.0 |
Propiedades del acero inoxidable dúplex
Propiedades físicas
Consulte la tabla siguiente para conocer las propiedades físicas de los aceros inoxidables dúplex:
| Propiedad física | Rango de valores típicos |
| Densidad | 7,8-8,0 g/cm³ |
| Punto de fusión | 1350-1450°C |
| Capacidad calorífica específica | 0,4-0,6 J/(g-K) |
| Conductividad térmica | 15-20 W/(m-K) |
| Conductividad eléctrica | 2.0-3.0 %IACS |
| Coeficiente de dilatación térmica | 11-14 µm/m-K |
| Resistividad eléctrica (Ω.m) | 1,0-1,2 µΩ-m |
Propiedades mecánicas
Consulte la tabla siguiente para conocer las propiedades mecánicas de los aceros inoxidables dúplex:
| Propiedad física | Valor típico | Valor típico |
| Densidad | 7,8-8,0 g/cm³ | 487-500 lb/pie³ |
| Punto de fusión | 1350-1450°C | 2462-2642°F |
| Capacidad calorífica específica | 0,4-0,6 J/(g-K) | 0,096-0,144 BTU/(lb-°F) |
| Conductividad térmica | 15-20 W/(m-K) | 8,7-11,6 BTU/(ft-h-°F) |
| Conductividad eléctrica | 2.0-3.0 %IACS | 2.0-3.0 %IACS |
| Coeficiente de dilatación térmica | 11-14 µm/m-K | 6,1-7,8 µin/in-°F |
| Resistividad eléctrica | 1,0-1,2 µΩ-m | 1,0-1,2 µΩ-m |
Una sugerencia más, si su proyecto tiene altos requisitos de propiedades mecánicas a temperatura ambiente, puede dar prioridad a los grados de acero dúplex porque sus valores mínimos de límite elástico son el doble que los del acero inoxidable austenítico, lo que permite secciones más delgadas.
Resistencia a la corrosión
Resistencia a los ácidos
El alto contenido de cromo del acero inoxidable dúplex, junto con ciertas cantidades de molibdeno y níquel, le confiere una gran resistencia en ambientes ácidos.
Resistencia a la corrosión por picaduras y grietas
Los niveles más elevados de cromo, molibdeno y nitrógeno confieren al acero inoxidable dúplex un excelente comportamiento frente a la corrosión por picaduras y grietas provocada por los cloruros.
Resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión
Además, su estructura bifásica ofrece una ventaja en la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por cloruros. Cuando la microestructura contiene más ferrita 30%, el acero inoxidable dúplex puede resistir mejor la fisuración por corrosión bajo tensión inducida por cloruros que el acero inoxidable 304.
Sin embargo, debido a la presencia de ferrita, el acero inoxidable dúplex es susceptible a la fragilización por hidrógeno, lo que puede reducir su resistencia en tales entornos.
¿Cuáles son los pros y los contras del acero inoxidable dúplex?
Estas son las ventajas y beneficios del acero inoxidable martensítico:
- Mayor resistencia y mejor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos.
- Mejor conformabilidad bajo presión que los ferríticos y mayor tenacidad.
- Generalmente no requiere precalentamiento ni tratamiento térmico posterior a la soldadura, lo que simplifica los procesos de soldadura.
- Ofrece alta resistencia y resistencia a la corrosión con niveles más bajos de elementos de aleación costosos. Esto lo hace rentable.
He aquí sus desventajas y limitaciones:
- En comparación con los aceros austeníticos, es más difícil de conformar y mecanizar.
- Presentan tendencias al endurecimiento y a la fragilización a temperaturas comprendidas entre 280°C y 500°C, en particular a 475°C.
- Mayor coste inicial en comparación con el acero inoxidable estándar.
Para qué se utiliza el acero inoxidable dúplex？
Los grados de acero inoxidable martensítico más comunes y sus aplicaciones son los siguientes:
| Industria | Aplicaciones | Grados comunes |
| Petróleo y gas | Tuberías, depósitos | 2205 (S32205), 2507 (S32750) |
| Procesamiento químico y marino | Tuberías, intercambiadores de calor, recipientes | 2205 (S32205), 2507 (S32750) |
| Procesado de alimentos y bebidas | Equipos de procesado de alimentos | 2304 (S32304), LDX 2101 (S32101) |
| Ingeniería naval | Componentes estructurales, piezas de barcos | 2507 (S32750), Z100 (S32760) |
| Tratamiento de aguas residuales | Equipos de tratamiento de aguas residuales | 2205 (S32205), 2304 (S32304) |
| Arquitectura y construcción | Componentes estructurales, puentes | 2205 (S32205), 2304 (S32304) |
| Minería y metalurgia | Equipos de minería, equipos metalúrgicos | 2205 (S32205), 2507 (S32750) |
Fabricación y transformación de acero inoxidable dúplex
Los pasos esenciales en la fabricación de acero inoxidable dúplex son los siguientes:
Trabajo en caliente
Laminación en caliente.
El acero fundido se calienta y se hace pasar por rodillos para reducir su grosor y darle forma. Este proceso mejora la estructura y las propiedades mecánicas del acero.
Forja.
El forjado consiste en comprimir el material calentado entre matrices para conseguir la forma deseada. Este proceso suele utilizarse para secciones más gruesas o formas más complejas.
Recocido de soluciones
Tratamiento térmico.
El acero se calienta a alta temperatura, normalmente entre 1.020°C y 1.100°C, según el grado.
Enfriamiento rápido.
Tras el calentamiento, el acero se enfría rápidamente, normalmente mediante temple en agua o aire.
Trabajo en frío (si es necesario)
Laminación en frío.
Para obtener dimensiones precisas o un mejor acabado superficial, el acero puede laminarse a temperatura ambiente. Este paso afina aún más el acero.
Dibujo en frío.
En algunos casos, puede utilizarse el estirado en frío en lugar del laminado. Este proceso hace pasar el acero por una matriz para conseguir formas específicas, a menudo utilizadas para fabricar alambres o tubos.
Tratamiento térmico final
Si el material se ha sometido a un importante trabajo en frío, puede realizarse un tratamiento térmico de alivio de tensiones. Consiste en calentar el acero a una temperatura más baja (normalmente entre 300 °C y 400 °C) para aliviar las tensiones internas sin afectar significativamente a las propiedades mecánicas.
Acabado e inspección
El acero puede limpiarse y pulirse para eliminar cualquier incrustación y mejorar su aspecto y su resistencia a la corrosión.
El producto final se somete a pruebas de propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y dimensiones para garantizar que cumple las normas.
Consideraciones clave
El control preciso de la temperatura y el enfriamiento son cruciales para mantener el equilibrio de las fases austenítica y ferrítica.
Un tratamiento térmico y un enfriamiento adecuados son necesarios para evitar la formación de fases frágiles que pueden reducir la tenacidad y la resistencia a la corrosión.
Temperaturas recomendadas para el conformado en caliente y el recocido/remojo
Los distintos tipos de inoxidables dúplex tienen distintos intervalos de temperatura recomendados para el conformado en caliente y el recocido/remojo:
- S32304 (1.4362)
Rango de temperatura de conformado en caliente: 1.150 a 950 °C (2.100 a 1.740 °F)
Temperatura mínima de remojo: 980 °C (1.800 °F)
- S32205 (1.4462)
Rango de temperatura de conformado en caliente: 1.230 a 950 °C (2.250 a 1.740 °F)
Temperatura mínima de remojo: 1.040 °C (1.900 °F)
- S32750 (1.4410)
Rango de temperatura de conformado en caliente: 1.235 a 1.025 °C (2.255 a 1.877 °F)
Temperatura mínima de remojo: 1.050 °C (1.920 °F)
- S32520 (1.4507)
Rango de temperatura de conformado en caliente: 1.230 a 1.000 °C (2.250 a 1.830 °F)
Temperatura mínima de remojo: 1.080 °C (1.980 °F)
- S32760 (1.4501)
Rango de temperatura de conformado en caliente: 1.230 a 1.000 °C (2.250 a 1.830 °F)
Temperatura mínima de remojo: 1.100 °C (2.010 °F)
Historia del acero inoxidable dúplex
Década de 1920: Se concibieron por primera vez las aleaciones de acero inoxidable dúplex, que sentaron las bases.
Década de 1930: Comienza la primera producción de aleaciones dúplex. Estas aleaciones se utilizaban principalmente en la producción de fundición por su alto contenido en carbono.
Finales de los años sesenta: Las fundiciones de metales pudieron producir aceros dúplex de bajo contenido en carbono con mayor contenido en cromo y níquel.
Mediados de la década de 1970: El desarrollo de Duplex 2205 ofrece una resistencia superior a la corrosión. Esta aleación sigue siendo popular hoy en día.
Presente: La evolución continua da lugar a diversos inoxidables dúplex modernos.
Otras cosas que debe saber sobre el acero inoxidable dúplex
Ahora que usted tiene una comprensión más profunda de acero inoxidable dúplex. Todavía hay algunas cuestiones comunes que merecen su atención：.
¿Se oxida el acero inoxidable dúplex?
El acero inoxidable dúplex es muy resistente a la oxidación. Pero aún así puede oxidarse y corroerse.
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¿Es caro el acero inoxidable dúplex?
El acero inoxidable dúplex puede ser más caro que otros tipos de acero inoxidable porque tiene un alto contenido de aleación y es difícil de fabricar. También puede ser más rentable porque es más resistente y tiene un menor contenido de níquel.
¿Es magnético el acero inoxidable dúplex?
Sí, el acero inoxidable dúplex suele ser magnético. Debido a que su estructura contiene granos ferríticos magnéticos, puede ser menos magnético que los aceros ferríticos por contener austenita.
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¿Cuál es el contenido de carbono del acero dúplex?
El contenido de carbono de los inoxidables dúplex suele ser inferior a 0,04%. Este bajo contenido de carbono, junto con el alto contenido de nitrógeno, ayuda a reducir el riesgo de corrosión intergranular.
¿Es mejor el acero inoxidable dúplex que el 316?
Sí. El acero inoxidable dúplex es más resistente que 316Tiene mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro.
Acero inoxidable dúplex 2205 VS 316
El acero inoxidable dúplex 2205 ofrece mayor resistencia a la corrosión y solidez. El 316 es más fácil de soldar y ofrece mejor tenacidad a bajas temperaturas. El 2205 suele utilizarse en entornos más exigentes, mientras que el 316 es habitual en aplicaciones marinas e industriales.
¿Cuál es la diferencia entre los aceros inoxidables dúplex 2205 y 2507?
El acero inoxidable dúplex 2507 tiene mejor resistencia, resistencia a la corrosión y dureza que el 2205. Su resistencia también es mayor. Pero el acero inoxidable dúplex 2205 cuesta menos.
Resumen y más
Este artículo explica brevemente la definición de acero inoxidable dúplex, su composición, propiedades, calidades, aplicaciones y otros aspectos importantes. Para saber más sobre el acero inoxidable u otros tipos de acero, consulte nuestro blog o contacte con nuestros expertos en metal.
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