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.
Grazie alla combinazione di queste proprietà, gli acciai inossidabili duplex sono ampiamente utilizzati nei settori petrolchimico, cartario, navale ed energetico. Sono in grado di resistere ad ambienti difficili, prolungare la loro durata e operare in condizioni ambientali più estreme.
I materiali ad alta resistenza riducono lo spessore e il peso del componente. Ad esempio, l'acciaio inossidabile super duplex può offrire una resistenza allo snervamento e una resistenza alla corrosione per vaiolatura da tre a quattro volte superiori 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 per il processo di saldatura nell'industria petrolchimica impongono il valore PREN minimo richiesto per i materiali d'apporto. Ad esempio, l'acciaio inossidabile duplex (DSS) richiede un valore PREN di 35, mentre l'acciaio inossidabile semiduro (SDSS) richiede un valore PREN di 40. La Figura 1 mostra il DSS e il relativo materiale d'apporto per i processi GMAW e GTAW. Di norma, il contenuto di cromo nel materiale d'apporto corrisponde al contenuto di cromo nel metallo base. Un metodo da considerare quando si utilizza il processo GTAW per le radici e i canali caldi è l'utilizzo di materiali d'apporto superlegati. Se il metallo di saldatura risulta disomogeneo a causa di una tecnica inadeguata, un materiale d'apporto sovralegato può fornire il valore PREN e altri valori desiderati per il provino di saldatura.
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) per leghe a base di SDSS (25% Cr). Il filo d'apporto HDSS può essere utilizzato anche per le leghe HDSS. Questo duplex austenitico-ferritico contiene 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 tensocorrosione da idrogeno e agli ambienti fortemente acidi. La sua elevata resistenza si traduce in minori costi di manutenzione nella produzione di tubi, poiché il metallo di saldatura di resistenza adeguata non richiede analisi agli elementi finiti e i criteri di accettazione possono essere meno restrittivi.
Considerata l'ampia gamma di materiali di base, requisiti meccanici e condizioni operative, si consiglia di consultare uno specialista in sistemi DSS e applicazioni di materiali d'apporto prima di procedere con il prossimo progetto.
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