Acciaio duplex: descrizione, specifiche e caratteristiche

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Oggi, l'acciaio duplex sta diventando sempre più popolare. Praticamente tutte le aziende nel campo della metallurgia sono impegnate nella produzione di questo tipo di lega inossidabile. Puoi leggere di più su cos'è l'acciaio duplex e quali vantaggi ha in questo articolo.

Informazioni generali

L'acciaio duplex è riconosciuto in tutto il mondo. Che caratteristiche ha? In primo luogo, l'elevata resistenza di questo materiale consente di ridurre il peso finale di qualsiasi prodotto. In secondo luogo, è famoso per la sua enorme resistenza alla corrosione. Ciò è particolarmente evidente quando si considera la resistenza alla criccatura da tensocorrosione.

Vale la pena dire che al momento la materia prima non è ancora diventata familiare ai produttori, e quindi ogni pochi anni si tengono conferenze in cui vengono presi in considerazione articoli tecnici su tutte le caratteristiche dell'acciaio duplex. Finora, nonostante l'interesse piuttosto elevato per questo tipo di prodotti, la quota di mercato globale è solo dell'1-3%.

Cronologia dell'avvenimento

Vale la pena notare che l'idea di creareduplex steel nasce nel 1920. Ma il primo materiale è apparso solo nel 1930 in Svezia. L'ampia diffusione e utilizzo di questo tipo di materia prima è iniziata solo nell'ultimo decennio. La ragione principale di ciò risiede nel fatto che in questi anni la tecnologia di produzione è stata notevolmente migliorata. In particolare, i produttori sono stati in grado di controllare il loro contenuto di azoto in modo più preciso.

Per comprendere i vantaggi e il motivo per cui è nato l'acciaio inossidabile duplex, è necessario comprendere gli altri due tipi principali.

Le leghe austenitiche, che sono AISI 304 o 08X18H10, così come i gradi ferritici AISI 430 o 12X17, sono abbastanza facili da produrre. Come suggerisce il nome, sono costituiti principalmente da austenite o ferrite. Sebbene ampiamente utilizzati, presentano carenze tecniche.

Svantaggi degli acciai tradizionali

Se parliamo di acciai austenitici, gli svantaggi includono una bassa resistenza e una bassa resistenza alla criccatura da tensocorrosione. Per quanto riguarda il materiale ferritico, la sua resistenza è leggermente superiore, ma comunque "non raggiunge" l'ideale. Inoltre, la saldabilità dell'acciaio si deteriora notevolmente con l'aumentare dello spessore del materiale e diventa piuttosto fragile alle basse temperature.

Un altro piccolo inconveniente della lega austenitica è il contenuto di nichel nella composizione. Ciò comporta un aumento del costo del prodotto, di cui, ovviamente, nessun consumatore finale è soddisfatto.

Vantaggi duplex

L'idea di creare l'acciaio inossidabile duplex è nata dal desiderio di equiparare la base ferritica e quella austenitica al fine di ottenere un nuovo materiale di qualità superiore. Approssimativamente la stessa quantità di acciaio ferritico e austenitico ha comportato i seguenti vantaggi:

• Alta resistenza. L'intervallo di resistenza allo snervamento allo 0,2% sarà compreso tra 400 e 450 MPa, ovvero da 150 a 200 MPa in più rispetto a quanto si può osservare con leghe austenitiche o ferritiche. Ciò ha portato al fatto che è possibile ridurre lo spessore del prodotto, senza perdere forza. E la diminuzione dello spessore ha causato una diminuzione della massa finale. Questo è molto importante nel campo delle strutture edili, dei serbatoi e dei recipienti a pressione.
• Quali sono i vantaggi dell'acciaio duplex oltre alla resistenza? La saldabilità del metallo è abbastanza buona anche con grossi spessori.
• Elevata resistenza agli urti. Molto meglio delle leghe ferritiche. Ciò è particolarmente vero quando la temperatura dell'aria ambiente scende a -50 e talvolta a -80 gradi Celsius.
• Elevata resistenza alla tensocorrosione. I materiali austenitici sono molto inclini a questo difetto. Questo parametro svolge un ruolo importante in settori quali serbatoi per la produzione di birra, concentratori, strutture per piscine.
• Le caldaie duplex in acciaio sono molto più affidabili delle caldaie austenite.

Screpolature

Attualmente regolarel'acciaio è soggetto a un difetto come corrosione cracking o SCC - Stress Corrosion Cracking. Questo tipo di corrosione di solito si verifica in determinate condizioni. L'agente eziologico può essere un forte stress di trazione, temperatura elevata (50 gradi Celsius sopra lo zero). E se parliamo di piscine, a causa della costante esposizione all'acqua, questo tipo di corrosione può verificarsi anche a 25 gradi.

Gli acciai austenitici sono piuttosto colpiti da questo difetto. Una lega ferritica è più affidabile a questo proposito, così come l'acciaio inossidabile duplex a890 3a secondo ASTM e altri gradi. L' alto coefficiente di resistenza consente a questo materiale di essere utilizzato nella produzione di scaldabagni, serbatoi di infusione, impianti di dissalazione. Ovvero, dove c'è un aumento della temperatura e il contatto con i liquidi.

A causa di questo difetto è assolutamente vietato realizzare telai per piscine da comuni acciai austenitici. In precedenza era necessario utilizzare una lega ad altissimo contenuto di nichel, che comportava un aumento del costo del prodotto. Oggi è possibile utilizzare acciaio duplex o super duplex.

Materiale duplex "Super" e "Hyper"

Vale la pena dire che se si aggiunge nichel all'acciaio al cromo ferritico, si può ottenere una struttura di base mista. Cioè, conterrà sia austenite che ferrite. Come è già diventato chiaro, fu proprio una tale miscela che iniziò a essere chiamata materiale duplex. I prefissi "super" o "iper" duplex in acciaio indicano che la materia prima contiene un aumentola quantità di componenti di lega. Ciò indica una resistenza alla corrosione ancora maggiore rispetto ai materiali convenzionali.

L'acciaio duplex "super" e "iper" viene utilizzato abbastanza attivamente nelle apparecchiature per la produzione di gas. Inoltre, le materie prime vengono utilizzate nell'industria alimentare, chimica, edile e persino medica.

Materiale di saldatura

Nonostante la buona saldabilità di questo prodotto, è necessario rispettare alcune regole. Prima di iniziare a saldare, prestare attenzione a quanto segue:

• per garantire una buona qualità di penetrazione del materiale, la fessura alla radice del giunto e l'angolo di taglio dei bordi devono essere leggermente più grandi rispetto all'acciaio ordinario;
• Si consiglia di pulire accuratamente il giunto, così come il metallo intorno a questo luogo, da qualsiasi contaminazione;
• possono essere utilizzate solo spazzole in filo metallico resistente alla corrosione;
• L'elettrodo di saldatura deve essere asciutto.

Durante la saldatura di acciaio duplex, segui queste regole:

• È molto importante monitorare un parametro come l'apporto di calore. Non dovrebbe essere troppo basso o, al contrario, troppo alto. Per l'acciaio duplex ordinario, è necessario rispettare un intervallo di 0,5-2,5 kJ/mm durante la saldatura. Inoltre, la temperatura di interpass non deve essere superiore a 200 gradi Celsius.
• Non dovrebbero comparire scorie sul retro della saldatura. Qui è molto importante scegliere il gas giusto che proteggerà la radice della cucitura. La miscela di gas più comunemente usata a scopo protettivo è argon e idrogeno o azoto di elevata purezza.
• La saldatura deve essere eseguita solo da una persona altamente qualificata. Ciò è dovuto al fatto che nei punti di ustione, il metallo aumenterà notevolmente la tendenza alla corrosione e c'è anche un' alta probabilità di rotture.
• Durante la saldatura, non effettuare ampie vibrazioni trasversali dell'elettrodo. Questo può portare a un apporto di calore eccessivo, che andrà contro le regole.

Lavoro dopo la saldatura

Ci sono alcune linee guida da seguire dopo la saldatura.

• Per garantire un'elevata protezione dalla corrosione del metallo saldato, è necessario pulirlo accuratamente. È necessario rimuovere completamente la pellicola di ossido e rimuovere tutti i resti di scorie.
• Il lavoro di spazzolatura viene eseguito solo a mano e solo con una spazzola metallica con proprietà di resistenza alla corrosione. Se vengono utilizzati dispositivi meccanici, ciò può causare micro-lacerazioni nell'area della cucitura, che ne ridurranno la resistenza.
• Molto spesso non è richiesto alcun trattamento termico della giuntura dopo la saldatura.

Carenza di materie prime

Nonostante la diffusione del materiale e i suoi vantaggi apparentemente evidenti e significativi, non ha ancora ricevuto riconoscimenti universali e, molto probabilmente, non prenderà mai il comando nel mercato. Ciò è dovuto a diversi svantaggi,che vale la pena conoscere. A causa loro, una tale lega sarà sempre "di nicchia".

Immediatamente vale la pena iniziare con l'elevata resistenza del materiale. Sembrerebbe un vantaggio significativo, ma diventa un enorme svantaggio quando diventa necessario lavorare il metallo con mezzi meccanici o pressione. Un altro svantaggio dell'elevata resistenza è una forte riduzione della possibilità di deformazione plastica. Per questo motivo, le materie prime duplex non sono effettivamente adatte alla produzione di prodotti che devono avere un'elevata duttilità.

Anche quando la plasticità, a quanto pare, è a un livello accettabile per il lavoro, devi comunque fare grandi sforzi. Per questo motivo, gli acciai duplex e le leghe per raccordi per petrolio e gas non sono ampiamente utilizzati.

Il prossimo svantaggio è la grande complessità tecnologica della fusione dell'acciaio inossidabile duplex. Il materiale austenitico e ferritico è molto più facile da sciogliere. Se la tecnologia di produzione viene violata, soprattutto durante il processo di trattamento termico, si formeranno altre fasi nel materiale oltre all'austenite e alla ferrite, che è completamente indesiderabile. Molto spesso si verifica la fase sigma o una fragilità di 475 gradi.

Fasi indesiderate nelle materie prime

La fase Sigma si forma in un prodotto del genere a 1000 gradi Celsius e oltre. Tipicamente, queste temperature si verificano se il processo di raffreddamento dopo la saldatura o durante la produzione non è sufficientemente veloce. Inoltre, saranno contenuti più elementi di legacomposizione, maggiore è la probabilità della comparsa di tale fase. In altre parole, creare acciaio super duplex o hyper duplex è estremamente difficile.

Per quanto riguarda la fragilità di 475 gradi, compare nel caso della formazione di una fase chiamata alfa-corsa. Come suggerisce il nome, la temperatura più pericolosa è 475 gradi Celsius, ma il problema può manifestarsi anche a valori molto più bassi, circa 300 gradi. Per questo motivo, viene imposto un limite massimo di temperatura all'uso di prodotti da questo tipo di materia prima. Naturalmente, per questo motivo, la portata dell'acciaio si restringe ancora di più.

Sulla base di tutto quanto sopra, possiamo trarre una tale conclusione. Gli acciai duplex sono una buona soluzione e sostituiscono i materiali standard, ma in un ambito molto ristretto.

Risultati

La lega duplex è molto meno utilizzata rispetto ad altri tipi di metalli. Tuttavia, è popolare in alcune aree. Molto spesso trova impiego nel settore petrolchimico, nell'industria automobilistica e nella produzione di piscine. L'eccellente saldabilità, la resistenza alla corrosione e l'elevata resistenza all'usura rendono questo materiale una vera scoperta per molti.