L'acciaio inossidabile duplex presenta una microstruttura bifasica in cui la frazione volumetrica di ferrite e austenite è di circa il 50%. Grazie a questa microstruttura bifasica, questi acciai combinano le migliori proprietà degli acciai inossidabili ferritici e austenitici. In generale, la fase ferritica (reticolo cubico a corpo centrato) offre elevata resistenza meccanica, buona tenacità e buona resistenza alla corrosione, mentre la fase austenitica (reticolo cubico a facce centrate) garantisce una buona duttilità.
La combinazione di queste proprietà è il motivo per cui gli acciai inossidabili duplex sono ampiamente utilizzati nei settori petrolchimico, cartario, navale e della produzione di energia. Sono in grado di resistere ad agenti corrosivi, prolungare la durata di servizio e operare in condizioni ambientali più estreme.
I materiali ad alta resistenza consentono di ridurre lo spessore e il peso dei componenti. Ad esempio, l'acciaio inossidabile super duplex può offrire una resistenza allo snervamento da tre a quattro volte superiore e una maggiore resistenza alla corrosione per vaiolatura rispetto all'acciaio inossidabile 316.
Gli acciai inossidabili duplex sono classificati in tre gradi in base al contenuto gravimetrico di cromo (Cr) e al numero equivalente di resistenza alla corrosione per vaiolatura (PREN):
Uno degli aspetti chiave della saldatura di acciai inossidabili DSS, SDSS, HDSS e leghe speciali è il controllo dei parametri di saldatura.
I requisiti del processo di saldatura nell'industria petrolchimica determinano il valore PREN minimo richiesto per i materiali d'apporto. Ad esempio, l'acciaio inossidabile duplex (DSS) richiede un PREN di 35 e l'acciaio inossidabile semiduro (SDSS) richiede un PREN di 40. La Figura 1 mostra il DSS e il relativo materiale d'apporto per i processi GMAW e GTAW. In genere, il contenuto di cromo del materiale d'apporto corrisponde a quello del metallo base. Una pratica da considerare quando si utilizza il processo GTAW per le radici e i canali caldi è l'uso di materiali d'apporto superlegati. Se il metallo di saldatura non è uniforme a causa di una tecnica inadeguata, un materiale d'apporto sovralegato può fornire il PREN desiderato e altri valori per il campione saldato.
A titolo di esempio per dimostrarlo, alcuni produttori raccomandano l'utilizzo di filo d'apporto SDSS (25% Cr) per leghe a base di DSS (22% Cr) e filo d'apporto HDSS (27% Cr) in leghe a base di SDSS (25% Cr). Per le leghe a base di HDSS, è possibile utilizzare anche filo d'apporto HDSS. Questo acciaio inossidabile duplex austenitico-ferritico ha circa il 65% di ferrite, il 27% di cromo, il 6,5% di nichel, il 5% di molibdeno ed è considerato a basso tenore di carbonio (meno dello 0,015%).
Rispetto all'acciaio inossidabile duplex (SDSS), l'acciaio inossidabile ad alta densità (HDSS) presenta una maggiore resistenza allo snervamento e una migliore resistenza alla corrosione per vaiolatura e interstiziale. Offre inoltre una maggiore resistenza alla fessurazione da stress indotta dall'idrogeno e una maggiore resistenza ad ambienti fortemente acidi rispetto all'SDSS. La sua elevata resistenza si traduce in minori interventi di manutenzione durante la produzione dei tubi, poiché non è necessaria l'analisi agli elementi finiti per il metallo di saldatura con resistenza adeguata e i criteri di accettazione possono essere meno restrittivi.
Considerata l'ampia gamma di materiali di base, requisiti meccanici e condizioni di esercizio, si consiglia di consultare uno specialista in applicazioni DSS e materiali d'apporto prima di intraprendere il prossimo progetto.
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