Lega inossidabile duplex 2507

 

La lega 2507 (UNS S32750) è un acciaio inossidabile super duplex con una composizione che include il 25% di cromo, il 4% di molibdeno, il 7% di nichel e azoto. Ecco alcune caratteristiche e proprietà chiave della lega 2507:Resistenza alla corrosione: la lega 2507 offre un'eccezionale resistenza alla corrosione, rendendola adatta per applicazioni impegnative in ambienti aggressivi. L'elevato contenuto di cromo, molibdeno e azoto contribuisce a un'eccellente resistenza alla vaiolatura, alle fessure e alla corrosione generale. Ha una resistenza particolarmente elevata alla tensocorrosione indotta da cloruri (SCC), che è fondamentale per le applicazioni in acqua di mare e ambienti ricchi di cloruri. Proprietà meccaniche: la lega 2507 presenta un'elevata resistenza, offrendo eccellenti proprietà meccaniche. La sua elevata resistenza consente la progettazione di strutture più leggere, riducendo peso e costi. Proprietà termiche: la lega ha un'elevata conduttività termica, che facilita un efficiente trasferimento di calore. Possiede anche un basso coefficiente di dilatazione termica, che può essere vantaggioso in alcune applicazioni. La lega 2507 è comunemente usata in settori come la lavorazione chimica, il petrolio e il gas, il petrolchimico e le apparecchiature per l'acqua di mare. Trova applicazioni in vari componenti, tra cui scambiatori di calore, tubi, valvole e serbatoi di stoccaggio. Quando si utilizza la lega 2507, è importante considerare condizioni operative specifiche e consultare ingegneri dei materiali o produttori di leghe per una guida precisa sulla sua idoneità, fabbricazione e compatibilità in particolari applicazioni e ambienti.

bar-rod
Pipe/Tube
PlateSheet
 
 

Applicazioni

  • Attrezzature per l'industria petrolifera e del gas
  • Piattaforme offshore, scambiatori di calore, sistemi di acqua di processo e di servizio, sistemi antincendio, sistemi di iniezione e di zavorra
  • Industrie di processo chimico, scambiatori di calore, recipienti e tubazioni
  • Impianti di desalinizzazione, impianto RO ad alta pressione e tubazioni per acqua di mare
  • Componenti meccanici e strutturali, parti ad alta resistenza, resistenti alla corrosione
  • Sistemi FGD per l'industria energetica, sistemi di lavaggio industriali e di pubblica utilità, torri di assorbimento, condotti e tubazioni

Standard

ASTM/ASME .......... A240 - UNS S32750
EURONORM............ 1.4410 - X2 Cr Ni MoN 25.7.4
AFNOR.................... Z3 CN 25.06 Az

Proprietà generali

La lega 2304 è un acciaio inossidabile duplex privo di molibdeno al 23% di cromo e al 4% di nichel. La lega 2304 ha proprietà di resistenza alla corrosione simili alla 316L. Inoltre, le sue proprietà meccaniche, cioè la resistenza allo snervamento, sono il doppio di quelle dei gradi austenitici 304/316. Ciò consente al progettista di risparmiare peso, in particolare per le applicazioni di recipienti a pressione correttamente progettati.
La lega è particolarmente adatta per applicazioni che coprono l'intervallo di temperatura di -50 °C/+300 °C (-58 °F/572 °F). Possono essere prese in considerazione anche temperature più basse, ma necessitano di alcune restrizioni, in particolare per le strutture saldate.
Con la sua microstruttura duplex e il basso contenuto di nichel e cromo, la lega ha migliorato le proprietà di resistenza alla tensocorrosione rispetto ai gradi austenitici 304 e 316.

Resistenza alla corrosione

Corrosione generale
L'alto contenuto di cromo e molibdeno del 2507 lo rende estremamente resistente alla corrosione uniforme da parte di acidi organici come l'acido formico e acetico. 2507 fornisce anche un'eccellente resistenza agli acidi inorganici, in particolare quelli contenenti cloruri.
Nell'acido solforico diluito contaminato da ioni cloruro, il 2507 ha una migliore resistenza alla corrosione rispetto al 904L, che è un grado di acciaio austenitico altamente legato appositamente progettato per resistere all'acido solforico puro.
L'acciaio inossidabile di tipo 316L (2,5% Mo) non può essere utilizzato in acido cloridrico a causa del rischio di corrosione localizzata e uniforme. Tuttavia, 2507 può essere utilizzato in acido cloridrico diluito. La vaiolatura non deve essere un rischio nella zona al di sotto della linea di confine in questa figura, ma le fessure devono essere evitate.

Duplex Stainless Alloy 2507

Curve di isocorrosione, 0,1 mm/anno, in acido solforico con aggiunta di 2000 ppm di ioni cloruro

Duplex Stainless Alloy 2507

Curve di isocorrosione, 0,1 mm/anno, in acido cloridrico. La curva a linee tratteggiate rappresenta il punto di ebollizione

Duplex Stainless Alloy 2507

Intervallo di temperatura critica di vaiolatura (CPT) per varie leghe in NACl 1M
Duplex Stainless Alloy 2507
Temperatura critica di corrosione interstiziale (CCT) per varie leghe al 10% di FeCl3
 

Corrosione intergranulare

Il basso contenuto di carbonio del 2507 riduce notevolmente il rischio di precipitazione del carburo ai bordi del grano durante il trattamento termico; Pertanto, la lega è altamente resistente alla corrosione intergranulare correlata al carburo.

Fessurazione da tensocorrosione

La struttura duplex di 2507 offre un'eccellente resistenza alla tensocorrosione da cloruri (SCC). A causa del suo maggiore contenuto di lega, 2507 è superiore a 2205 in termini di resistenza alla corrosione e resistenza. 2507 è particolarmente utile nelle applicazioni offshore di petrolio e gas e nei pozzi con livelli di salamoia naturalmente elevati o in cui la salamoia è stata iniettata per migliorare il recupero. Corrosione per vaiolatura

 

Diversi metodi di prova possono essere utilizzati per stabilire la resistenza alla vaiolatura degli acciai in soluzioni contenenti cloruro. I dati di cui sopra sono stati misurati con una tecnica elettrochimica basata su ASTM G 61. Sono state determinate le temperature critiche di vaiolatura (CPT) di diversi acciai ad alte prestazioni in una soluzione di cloruro di sodio 1M. I risultati illustrano l'eccellente resistenza del 2507 alla corrosione per vaiolatura. La distribuzione normale dei dati per ogni grado è indicata dalla parte grigio scuro della barra.
 

Corrosione interstiziale

La presenza di fessure, quasi inevitabili nelle costruzioni e nelle operazioni pratiche, rende gli acciai inossidabili più suscettibili alla corrosione in ambienti clorurati. 2507 è altamente resistente alla corrosione interstiziale. Le temperature critiche di corrosione interstiziale di 2507 e di molti altri acciai inossidabili ad alte prestazioni sono mostrate sopra.
 

Analisi chimica

Valori tipici (% di peso)

Carbonio

Cromo

Nichel

Molibdeno

Azoto

Altri

0.020

25

7

4.0

0.27

S=0.001

PREN = [Cr%] = 3.3 [Mo%] = 16 [N %] ≥ 40

 

Proprietà fisiche

Densità

7.800 kg/m3 - 0,28 libbre/pollice3

Intervallo
Carattere
°C

Termico
espansione
ax10M-bK-1

°C

Resistività

(μ_ cm)

Termico
conduttività
(W.m-1.K-1)

Specifico
calore
(J.kg-1.K-1

Giovane
modulo
E
(GPa)

Tosare
modulo
G
(GPa)

20-100

13

20

80

17

450

200

75

20-100

13

100

92

18

500

190

73

20-200

13.5

200

100

19

530

180

70

20-300

14

300

105

20

560

170

67

Proprietà meccaniche

Proprietà meccaniche e fisiche

2507 combina un'elevata resistenza alla trazione e agli urti con un basso coefficiente di dilatazione termica e un'elevata conduttività termica. Queste proprietà sono adatte a molti componenti strutturali e meccanici. Di seguito sono riportate le proprietà meccaniche a bassa, ambiente ed elevata temperatura della lamiera e della piastra 2507. Tutti i dati di prova mostrati si riferiscono a campioni allo stato ricotto e temprato.
2507 non è raccomandato per applicazioni che richiedono lunghe esposizioni a temperature superiori a 570°F a causa dell'aumento del rischio di riduzione della tenacità. I dati qui elencati sono tipici dei prodotti lavorati e non devono essere considerati come un valore massimo o minimo se non espressamente indicato.
 

Proprietà meccaniche

 

 

0,2% Offset Resistenza allo snervamento, ksi

80 minuti

Resistenza alla trazione, ksi

116 minuti

Resistenza allo snervamento offset dell'1%, ksi

91 minuti

Allungamento in 2 pollici, %

15 minuti

Durezza, Rockwell C

32 massimo

Energia d'impatto, ft-lbs

74 minuti

Proprietà di impatto a bassa temperatura

Temperatura °F

RT

32

-4

-40

Ft-libbre

162

162

155

140

Temperatura °F

-76

-112

-148

-320

Ft-libbre

110

44

30

7

Proprietà di trazione a temperatura elevata

Temperatura °F

68

212

302

392

482

0,2% Offset Resistenza allo snervamento, ksi

80

65

61

58

55

Resistenza alla trazione, ksi

116

101

98

95

94

Valori ottenuti per lamiere laminate a caldo (th ≤ 2"). La lega 2304 non deve essere utilizzata per lungo tempo a temperature superiori a 300°C (572°F), dove si verifica un fenomeno di indurimento per precipitazione.

Valori di tenacità (valori minimi KCV)

Temp.

-50°C

+20°C

-60°F

+70°F

Singolo

75 J/cm_

90 J/cm_

54 piedi libbre

65 piedi libbre

Discreto (5)

90 J/cm_

150 J/cm

65 piedi libbre

87 piedi libbre

Durezza (valori tipici)

Discreto (5)

HV10 180-230 

MP : 180-230

HRC _ 20

Elaborazione

 

Stampaggio a caldo

2507 deve essere lavorato a caldo tra 1875°F e 2250°F. Questo dovrebbe essere seguito da una ricottura in soluzione a 1925°F minimo e da una rapida tempra in aria o acqua.

Formatura a freddo

La maggior parte dei comuni metodi di formatura dell'acciaio inossidabile può essere utilizzata per la lavorazione a freddo 2507. La lega ha una maggiore resistenza allo snervamento e una minore duttilità rispetto agli acciai austenitici, quindi i produttori potrebbero scoprire che sono necessarie forze di formatura più elevate, un maggiore raggio di curvatura e una maggiore tolleranza per il ritorno elastico. L'imbutitura, l'allungamento e processi simili sono più difficili da eseguire su 2507 che su un acciaio inossidabile austenitico. Quando la formatura richiede più del 10% di deformazione a freddo, si consiglia una ricottura in soluzione e un tempra.

 

Trattamento termico

2507 deve essere ricotto in soluzione e temprato dopo la formatura a caldo o a freddo. La ricottura in soluzione deve essere eseguita a un minimo di 1925°F. La ricottura deve essere seguita immediatamente da una rapida tempra in aria o acqua. Per ottenere la massima resistenza alla corrosione, i prodotti trattati termicamente devono essere decapati e risciacquati.

Saldatura

2507 possiede una buona saldabilità e può essere unito a se stesso o ad altri materiali mediante saldatura ad arco metallico schermato (SMAW), saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW), saldatura ad arco al plasma (PAW), filo animato (FCW) o saldatura ad arco sommerso (SAW). Il metallo d'apporto 2507/P100 è consigliato durante la saldatura 2507 perché produrrà la struttura di saldatura duplex appropriata.
Il preriscaldamento del 2507 non è necessario se non per evitare la formazione di condensa sul metallo freddo. La temperatura di saldatura interpass non deve superare i 300°F, altrimenti l'integrità della saldatura può essere compromessa. La radice deve essere schermata con argon o gas di spurgo al 90% N2/10% H2 per la massima resistenza alla corrosione. Quest'ultimo fornisce una migliore resistenza alla corrosione.
Se la saldatura deve essere eseguita su una sola superficie e la pulizia post-saldatura non è possibile, si consiglia GTAW per le passate di radice. GTAW o PAW non devono essere eseguiti senza un metallo d'apporto, a meno che non sia possibile una pulizia post-saldatura. Un apporto termico di 5-38 kJ/in. dovrebbe essere utilizzato per SMAW o GTAW. Un apporto termico di circa 50kJ/in. può essere utilizzato per SAW.