Aceros Inoxidables Dúplex.
Todo lo que necesita saber.
Una introducción a los diferentes tipos de Aceros Inoxidables.
Los Aceros Inoxidables se clasifican de forma habitual en 5 grandes grupos; Aceros Austeníticos, Ferríticos, Martensíticos, Aceros PH (del Inglés Precipitation Hardening o Endurecidos por Precipitación) y Aceros Austeno-Ferríticos o aceros Dúplex.
Aceros Austeníticos (SS304. SS316) Son los más usados en la actualidad debido a su dureza y ductilidad. Presentan las mejores características para el soldeo y al igual que la mayoría de los aceros inoxidables, las aleaciones austeníticas tienen una buena resistencia a la corrosión en condiciones atmosféricas normales.
La cantidad de Níquel que habitualmente contienen (8-10%) facilita que la estructura austenítica sea resistente y duradera.
Dependiendo del grado, los aceros inoxidables austeníticos se emplean, entre otras aplicaciones, para tubos, tanques de almacenamiento y componentes para la industria aeronáutica.
De cualquier modo, este tipo de aceros inoxidables se caracteriza también por su vulnerabilidad a la rotura por corrosión si se someten a elevadas temperaturas o a la presencia de humedad. Lo cual obliga a tratamientos posteriores al proceso de soldadura para recuperar sus características.
Los Aceros Ferríticos convencionales tienen una microestructura con tendencia a incrementar su contenido de Carbono y no llevan Níquel.
Las aleaciones Ferríticas tienen cierta fragilidad a la rotura y reducción de su resistencia a la corrosión después de ser soldadas debido al crecimiento del grano en la zona afectada térmicamente. También están bastante limitados en su ductilidad por lo que no se emplean en la formación de grandes estructuras de acero o aceros gruesos.
Este tipo de aceros se emplea habitualmente en la construcción de componentes y equipos domésticos tanto para interior como para exterior. (neveras, lavadoras, etc.)
Como materiales de aportación en soldadura se suelen emplear aceros de composición similar al metal base, SS308 ó 309 si lo que se quiere es una mejor ductilidad.
El acero ferrítico más habitual es el SS430.
Los Aceros Inoxidables Martensíticos pueden ser endurecidos con tratamientos térmicos y habitualmente contienen Cromo además de Carbono. Debido a su resistencia a la corrosión en condiciones de humedad, los aceros martensíticos son muy usados en la producción de elementos para la automoción, equipos de corte e instrumentación médica.
Los Aceros Endurecidos por precipitación son tratados térmicamente para aumentar su dureza y durabilidad. Normalmente llevan Níquel y Cromo adicional pero pueden contener también Aluminio, Cobre, Titanio, Niobio y Molibdeno. Con esto se consigue una estructura más dura. Las propiedades anticorrosión son similares a las de un 304 austenítico. Por otro lado, este tipo de aceros son más resistentes a las roturas por corrosión.
Por sus características los aceros PH se emplean con frecuencia en la industria aéreo espacial, automoción y determinadas aplicaciones en la industria nuclear.
Los aceros inoxidables descritos hasta ahora presentan ciertas ventajas y limitaciones en su dureza y ductilidad, dos características importantes cuando se trata de emplear Aceros en construcción y fabricación. Además de estas dos características, la resistencia a la corrosión es de vital importancia.
Cada acero tiene sus características y presenta ciertas ventajas de algún modo. De forma que el empleo de un tipo de acero para usos no propios supondría una clara desventaja que se refleja en unas pobres características.
Por ello, los fabricantes tienden a seleccionar una característica principal que haga que dicho material sea el idóneo para un determinado uso a expensas de deficiencias en otras propiedades.
La introducción de los Aceros Dúplex en la industria resolvió en cierto modo este problema ya que presentan buenas características en todos los campos; Dureza, resistencia, ductilidad y resistencia a la corrosión.
A continuación explicamos la composición y características principales de los Aceros Dúplex.
¿Qué son los Aceros Inoxidables Dúplex?
La microestructura de los Aceros Inoxidables Dúplex está formada un 50% austenita y un 50% ferrita, con proporciones ligeramente variables según se necesite.
Como combinación de dos tipos de Aceros, los Dúplex toman las mejores características de ambos, a la vez que eliminan algunas de sus más importantes debilidades.
Por esta razón los Aceros Dúplex superan en sus propiedades a la mayoría de los Aceros austeníticos y ferríticos cuando se usan de forma individual.
El origen de los Aceros Dúplex se remonta a Suecia donde este tipo de material se desarrolló en los años 30. De cualquier modo, no fue hasta muy al final del siglo pasado que no empezaron a ganar popularidad con los avances en las tecnologías de procesamiento de los metales.
La estructura de los Aceros Dúplex ha sido también considerablemente mejorada a lo largo de los años con el desarrollo de nuevos tipos.
El añadir determinados elementos químicos y los distintos métodos de producción empleados pueden conducir a la fabricación de 4 tipos básicos de Aceros Dúplex.
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Dúplex ligero, normalmente no contiene Molibdeno y tiene un contenido bajo de Níquel. También es posible producir este tipo de Aceros añadiendo Molibdeno (tipo S32003). El Acero Dúplex ligero se usa de forma habitual en la construcción de tanques de almacenamiento.
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Dúplex normal poseen contenidos medios de Níquel y Molibdeno- tipo 2205 es un habitual de este tipo de aceros. Entre otras industrias, se emplean mucho en el sector farmacéutico.
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Super Dúplex tienen un alto contenido de Molibdeno y Cromo (24-26%) el tipo 2507 es un gran ejemplo. El material se emplea para la producción de tubos y canalizaciones para aceites, gasolinas y en general en la industria química.
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Hyper Dúplex contienen mayores volúmenes de Molibdeno y Cromo (27-32%) y son representados por el tipo S32707. Este tipo de Aceros se emplea mucho en energía y aceites. Proporciona unos resultados excelentes en aplicaciones subacuáticas.
Todos los Aceros Dúplex, sean del grado que sean, contienen Nitrógeno, lo que, en combinación con el Molibdeno y el Cromo, proporciona una excelente protección contra la corrosión.
Este es tan solo uno de los muchos beneficios asociados al empleo de los Aceros Dúplex.
A continuación les mostramos algunos más.
Aceros Inoxidables Dúplex, Principales Beneficios.
Tal y como se ha mencionado anteriormente, los Aceros Dúplex presentan normalmente mejores características que otros aceros inoxidables encontrados en su microestructura. Dicho de otro modo, la combinación de características positivas procedentes de la austenita y la ferrita proporciona una solución mejor para un mayor número de situaciones de producción.
A continuación comparamos los Aceros Dúplex con las aleaciones Austeníticas y Ferríticas ante diferentes tipos de métodos de producción y factores:
Propiedades anticorrosión. El efecto del Molibdeno, Cromo, y Nitrógeno en la resistencia anticorrosión de los aceros Dúplex es inmensa. Muchas aleaciones tipo Dúplex pueden igualar e incluso superar las propiedades anticorrosión de los aceros Austeníticos como el S304 y S316. Son especialmente efectivos contra la corrosión por picaduras o grietas.
Corrosión por estrés. Este tipo de corrosión aparece como resultado de varios factores atmosféricos como la temperatura y humedad entre los más evidentes. El esfuerzo de tensión se añade también a los problemas habituales. Los Aceros austeníticos normales son muy sensibles a la rotura por corrosión por estrés mientras que los aceros Dúplex no lo son.
Tenacidad. Los Aceros Dúplex tienen una mayor Tenacidad que los Aceros Ferríticos, incluso a bajas temperaturas, cuando estos no alcanzan realmente las prestaciones de los aceros austeníticos en este aspecto.
Resistencia. Pueden ser hasta dos veces más resistentes que los Ferríticos o Austeníticos. Más resistencia significa que el metal mantiene sus características incluso con bajos espesores, lo cual es especialmente importante para reducir peso de las estructuras.
Ductilidad. Son mucho más dúctiles que los Aceros Ferríticos. Aunque su ductilidad no se puede comparar con la de los aceros Austeníticos.
Soldabilidad. Los Aceros Austeníticos son más fáciles de soldar que los Dúplex, aunque éstos se sueldan mucho mejor que los Ferríticos. La soldadura de Aceros Dúplex requiere un proceso cuidadoso y planeado para controlar el Hidrógeno, Nitrógeno, Oxígeno y los niveles de Ferrita si se quieren alcanzar los niveles óptimos de resistencia a la corrosión y estabilidad estructural. Las expansiones a baja temperatura de los aceros Dúplex compensan algunas de sus deficiencias cuando se trata de soldar.
Precio. La posibilidad de emplear materiales con espesores más bajos al trabajar con Dúplex, gracias a su resistencia, reduce la necesidad de emplear estructuras pesadas que añaden costes no necesarios cuando se emplean otros materiales.
¿Es que tienen trampa?
Varias de las buenas características de los Aceros Dúplex se pueden considerar no tan buenas o incluso negativas lo que explica el por qué este material no captó en su momento la atención que se merece.
Debido a su resistencia, la mayoría de los Aceros Dúplex no son fácilmente deformables o mecanizables. Por este motivo los procesos posteriores a su soldadura necesitan más fuerza y son más lentos que cuando se emplean Aceros Austeníticos. Esto repercute, por ejemplo, en un mayor gasto de consumibles de corte.
Su limitada ductilidad, en comparación con los Aceros Austeníticos, hace que el Dúplex sea mucho menos empleado en la formación de elementos de precisión de pequeñas o delicadas estructuras.
Más aún, hay un par de consecuencias poco deseadas que aparecen si se trabaja con Dúplex sin el control y el cuidado necesarios. Si el enfriamiento no es el adecuado o es afectado por muy altas o bajas temperaturas, aparecerán signos de fragilidad (cracking). Las temperaturas de trabajo del Dúplex se encuentran entre los -80ºC y los 300ºC, fuera de ese rango sus propiedades se verán afectadas negativamente.
La limpieza de las soldaduras de Aceros Dúplex
En comparación con otros tipos de Aceros Inoxidables, los Dúplex presentan unas muy buenas propiedades anticorrosión. Aunque esto tan solo significa que son menos susceptibles a ello, no completamente inoxidables.
Diferentes procesos de fabricación pueden dañar la estructura Dúplex en mayor o menor medida y con ello hacerlos más vulnerables cuando trabajan en condiciones de alta exigencia.
La soldadura no es una excepción a esto, incluso considerando que los Dúplex tienen una mayor tolerancia a las roturas provocadas por temperatura, sobre todo en la zona de la soldadura, más incluso que en la Zona Afectada Térmicamente. Para proteger la superficie contra la formación de óxidos y otras impurezas es importante limpiar bien la zona antes y después de la soldadura.
Los Aceros Dúplex no difieren de otros tipos de aceros inoxidables a la hora de considerar métodos de limpieza adecuados tras su soldadura. La oxidación y el oscurecimiento por temperatura son algunos de los efectos comunes que aparecen al soldar cualquier tipo de Acero inoxidable.
Al compararlo con los Austeníticos, la mancha oscura y la decoloración que aparecen tras soldar, son bastante más resistentes en el caso de los Dúplex.
Limpiar la zona sucia es tan solo parte de la solución. La superficie de material pasivado que proporciona el Acero Inoxidable y sus propiedades anticorrosión tienen que ser completamente recuperadas.
La limpieza electroquímica es el único método que garantiza este proceso. El pulido manual y el tratamiento con ácidos también se emplean con frecuencia pero presentan numerosas desventajas.
MetaWelding, como representante de Cougartron (fabricante de estos equipos) e Españampresenta una amplia gama de equipos para limpieza electrolítica, todos ellos válidos para trabajar con cualquiera de los materiales de aportación para soldadura de aceros Dúplex.
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