ES2356366T3 - Acero inoxidable duplex. - Google Patents
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Abstract
Un acero inoxidable dúplex comprendiendo, en porcentaje de peso: hasta 0.06 por ciento de carbono; 15 hasta 22.5 por ciento de cromo; mas que 3 hasta menos que 4 por ciento de níquel; hasta 3.75 por ciento de manganeso; 0.14 hasta 0.2 por ciento de nitrógeno; hasta 2 por ciento de silicio; mas que 1.5 hasta menos que 2.0 por ciento de molibdeno; hasta menos que 0.5 por ciento de cobre; hasta menos que 0.2 por ciento de cobalto; hasta 0.05 por ciento de fósforo; hasta 0.005 por ciento de azufre; 0.001 hasta 0.0035 por ciento de boro; equilibrio de hierro y impurezas accidentales.
Description
Acero inoxidable dúplex.
La presente invención se refiere generalmente a
un acero inoxidable dúplex. En particular, la presente invención se
refiere a un acero inoxidable dúplex que puede ser una alternativa
económica a algunos conocidos aceros inoxidables dúplex, mientras
que también proporciona una mejorada resistencia a la corrosión
relativa a algunos aceros inoxidables austeníticos, tales como los
aceros inoxidables austeníticos tipo AISI 304, 316 y 317. La
presente invención se dirige también a un método de fabricación de
acero inoxidable dúplex de la invención. El acero inoxidable dúplex
de la presente invención encuentra aplicaciones en, por ejemplo,
tira, barra, placa, chapa, fundición, tubería o tubo.
Aceros inoxidables dúplex son aleaciones que
contienen una microestructura consistente de una fase mezcla de
austenita y ferrita. Generalmente, muestran algunas características
de ambas fases, junto con una fuerza y ductilidad relativamente
mayor. Varios aceros inoxidables dúplex han sido propuestos, alguno
de ellos están descritos en las Patentes US N^{os} 3,650,709,
4,340,432, 4,789,635, 4,828,630, 5,238,508, 5,298,093, 5,624,504, y
6,096,441.
La Patente US 5,672,315 describe un acero
inoxidable super plástico de fase dual el cual tiene baja
resistencia a la deformación y una excelente elongación.
Las primeras aleaciones dúplex tenían
resistencia moderada a la corrosión general y al agrietamiento por
corrosión por cloruro bajo tensión, pero sufriendo una pérdida
sustancial de propiedades en la condición de soldadura. Actualmente,
uno de los aceros inoxidables dúplex de segunda generación más
ampliamente usados está disponible bajo la marca AL 2205 (UNS S31803
y/o S32205) de la corporación Allegheny Ludlum, Pittsburg,
Pensilvania. Este acero inoxidable dúplex tiene nominalmente 22%
cromo, 5.5% níquel, 3% molibdeno, y 0.16% nitrógeno aleado que
proporciona resistencia a la corrosión en muchos ambientes que es
superior al acero inoxidable austenítico tipo AISI 304, 316 y 317 (a
menos que se note lo contrario, todo los porcentajes aquí son
porcentajes en peso del peso total de aleación). AL 2205, que es
acero inoxidable dúplex mejorado por nitrógeno que imparte los
beneficios metalúrgicos del nitrógeno para mejorar el comportamiento
ante la corrosión y las propiedades de soldadura, también muestra
límite de elasticidad que es mas del doble que los aceros
inoxidables austeníticos convencionales. Este acero inoxidable
dúplex se usa a menudo en la forma de tubería soldada o componentes
tubulares, así como una chapa conformada y soldada en ambientes
donde la resistencia a la corrosión general y al agrietamiento por
corrosión por cloruro bajo tensión ("SCC") es importante. El
aumento de resistencia crea oportunidades para la reducción del
espesor de pared del tubo y resiste a daños por manipulación.
Como acabamos de indicar, AL 2205 ha sido
ampliamente aceptada por consumidores finales de tubo y tubería,
particularmente como un sustituto barato del de acero inoxidable
Tipo 316 cuando SCC es una preocupación. Esto se debe, en gran
parte, al hecho que AL 2205 es significativamente más resistente
corrosión por contacto que los aceros inoxidables austeníticos Tipo
316 y Tipo 317. Esta resistencia superior a la corrosión por
contacto de iones de cloruro esta ilustrada en la tabla de abajo, la
cual muestra el resultado del Procedimiento ASTM G48 usando de
solución de cloruro férrico al 10%. La solución de cloruro férrico
al 10% a la que se hace referencia es en peso para la sal de
hexahidrato y es equivalente a un 6% aproximadamente por peso de
solución de la sal de cloruro férrico
anhidro.
anhidro.
Sin embargo, la extraordinaria resistencia a la
corrosión (y otras propiedades) de AL 2205 puede ser mayor que lo
que es requerido en algunas aplicaciones. En algunas aplicaciones
SCC, mientras AL 2205 debería proporcionar una aceptable solución
técnica, podría no ser un reemplazo económico de aleación para el
acero inoxidable Tipo 304, 316 o 317. El costo mayor de AL 2205 es
debido principalmente a las cantidades de elementos de aleación
níquel (nominal 5.5%) y molibdeno (nominal 3%).
Así, es deseable proporcionar un acero
inoxidable dúplex soldable, configurable que tenga mayor resistencia
a la corrosión que el acero inoxidable austenítico Tipo 304, 3416 y
317, y tenga un menor costo de producción que el comúnmente usado
acero inoxidable dúplex AL 2205.
La presente invención proporciona un acero
inoxidable dúplex en conformidad con la reivindicación 1 de las
reivindicaciones anexas.
La presente invención se refiere a un acero
inoxidable dúplex que comprende, en porcentaje de peso, hasta 0.06
por ciento de carbono; de 15 a 22.5 por ciento de cromo; más de 3 a
menos de 4 por ciento de níquel; hasta 3.75 por ciento de manganeso;
0.14 hasta 0.2 por ciento de nitrógeno; hasta un 2 por ciento de
silicio; de más de 1.5 a menos de 2.0 por ciento de molibdeno; de
hasta menos de 0.5 por ciento de cobre; de hasta menos de 0.2 por
ciento de cobalto; hasta 0.05 por ciento de fósforo; hasta 0.005 por
ciento de azufre; 0.001 hasta 0.0035 por ciento de boro; y hierro e
impurezas accidentales. Este acero inoxidable dúplex es un acero
soldable, configurable que puede exhibir una mayor resistencia a la
corrosión que los aceros inoxidables austeníticos Tipo 304, 316 y
317.
De acuerdo a una realización particular de la
presente invención, el acero inoxidable dúplex puede comprender, en
porcentaje de peso, hasta 0.03 por ciento de carbono; 19.5 hasta
22.5 por ciento de cromo; más que 3 hasta 4 por ciento de níquel;
hasta un 2 por ciento de manganeso; 0.14 hasta 0.20 por ciento
nitrógeno; hasta 1 por ciento de silicio; 1.5 hasta 2.0 por ciento
de molibdeno; hasta 0.4 por ciento de cobre; hasta 0.3 por ciento de
fósforo; 0.001 por ciento de azufre; y 0.0015 hasta 0.0030 por
ciento de boro; hierro e impurezas accidentales.
También, el acero inoxidable dúplex de la
presente invención puede consistir esencialmente de, en porcentaje
de peso, hasta 0.03 por ciento de carbono; 19.5 hasta 22.5 por
ciento de cromo; más que 3 hasta 4 por ciento de níquel; hasta 2 por
ciento manganeso; 0.14 hasta 0.20 por ciento de nitrógeno; hasta 1
por ciento de silicio; 1.5 hasta 2.0 por ciento de molibdeno; hasta
0.4 por ciento de cobre; hasta 0.3 por ciento de fósforo; 0.001 por
ciento de azufre; y 0.0015 hasta 0.0030 por ciento de boro; hierro y
impurezas accidentales.
La presente invención también se refiere a
artículos de fabricación tales como, por ejemplo, tiras, barras,
placas, chapas, fundición, tubos o tuberías fabricadas con o
incluyendo el acero inoxidable dúplex de la presente invención. Los
artículos formados de los aceros inoxidables dúplex de la presente
invención pueden ser particularmente ventajosos cuando se destinen a
servicios en ambientes que contengan cloruro.
Además, la presente invención proporciona un
método para fabricar acero inoxidable dúplex en conformidad con la
reivindicación 15 de las reivindicaciones anexas. Según el método de
la presente invención, se provee un acero inoxidable dúplex, el
acero es recocido en solución y enfriado. El acero podrá ser
procesado posteriormente a un artículo de fabricación o a cualquier
otra forma deseada.
La presente invención se refiere a un acero
inoxidable dúplex que comprende, en porcentaje de peso, hasta 0.06
por ciento de carbono; 15 hasta 22.5 por ciento de cromo; más que 3
hasta menos que 4 por ciento de níquel; hasta 3.75 por ciento de
manganeso; 0.14 hasta 0.2 por ciento de nitrógeno; hasta 2 por
ciento de silicio; más que 1.5 hasta menos que 2.0 por ciento de
molibdeno; hasta menos que 0.5 por ciento de cobre; hasta menos que
0.2 por ciento de cobalto; hasta 0.05 por ciento de fósforo; hasta
0.005 por ciento de azufre; 0.001 hasta 0.0035 por ciento de boro;
hierro e impurezas accidentales. El anterior acero inoxidable dúplex
de la presente invención preferiblemente contiene cada una de las
fases austenita y ferrita, en el rango de entre 20% y 80% por
volumen en la condición recocida. El acero inoxidable dúplex de la
invención es un material soldable, configurable que puede mostrar
mayor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable austenítico
Tipo 304, 316 y 317.
De acuerdo a algunas realizaciones de la
presente invención, el acero inoxidable puede comprender, en
porcentaje de peso, hasta 0.03 por ciento de carbono; 19.5 hasta
22.5 por ciento de cromo; mas que 3 hasta menos que 4 por ciento de
níquel; hasta 2 por ciento de manganeso; 0.14 hasta 0.20 por ciento
de nitrógeno; hasta 1 por ciento de silicio; 1.5 hasta 2.0 por
ciento de molibdeno; hasta 0.4 por ciento de cobre; hasta 0.3 por
ciento de fósforo; 0.001 por ciento de azufre, y 0.0030 por ciento
de boro; hierro e impurezas accidentales. Estos rangos pueden ser
particularmente adecuados para usos de tubos que requieren ambas
conformabilidad y resistencia, manteniendo los niveles necesarios de
resistencia a la corrosión. El acero inoxidable dúplex de la
presente invención puede incluir varias adiciones de aleación y
aditivos de los conocidos en la técnica. Así, fabricaciones del
acero inoxidable dúplex de la presente invención puede ser menos
costosas de producir que el acero inoxidable dúplex AL 2205
comúnmente usado por el bajo contenido de adiciones de aleación,
particularmente níquel y molibdeno. No obstante, el acero inoxidable
dúplex de la presente invención sigue proporcionando una fase
austenítica estable (con respecto a la martensita inducida por
deformación) y el nivel deseado de resistencia a la corrosión.
Abajo, el contenido de níquel y molibdeno de ciertas fabricaciones
de la presente invención son comparadas a AL 2205.
A pesar del reducido nivel de níquel y molibdeno
comparado a AL 2205, las realizaciones evaluadas de la presente
invención muestran una resistencia a la corrosión por contacto que
es significativamente mayor que los aceros inoxidables austeníticos
Tipo 304, 316 y 317. Como es conocido en la técnica, los aceros
inoxidables Tipo 316 y 317 son mas resistentes a la corrosión por
contacto que el acero inoxidable Tipo 304.
Como ejemplo de la presente invención, los
presentes inventores produjeron un calentamiento de un acero
inoxidable dúplex conteniendo, en porcentaje de peso, 0.0018% de
carbono, 0.46% de manganeso, 0.022% de fósforo, 0.0034% de azufre,
0.45% de silicio, 20.18% de cromo, 3.24% de níquel, 1.84% de
molibdeno, 0.21% de cobre, 0.166% de nitrógeno, y 0.0016% de boro
(en lo sucesivo "Ejemplo 1"). Como se ilustra abajo, esta
realización de acero inoxidable dúplex de la presente invención
muestra significativamente mayor resistencia a la corrosión por
contacto que los aceros inoxidables austeníticos Tipo 316 y 317,
mientras, debido al reducido contenido de níquel y molibdeno,
mantienen un bajo coste de producción comparado a AL 2205.
La "TCP" del Tipo 316 y 317 de aceros
inoxidables austeníticos esta basada en el procedimiento ASTM
G-48A. De acuerdo con este procedimiento, una
muestra del material es sumergido en una cubeta conteniendo una
solución al 6% de cloruro férrico durante 72 horas a la temperatura
deseada y luego se buscaron signos de picadura. Repitiendo la prueba
a temperaturas crecientes, la temperatura en el cual la picadura se
inicia puede ser determinada. La "TCP" del ejemplo 1 fue medida
por el procedimiento ASTM G150. De acuerdo a este procedimiento, el
mismo valor, TCP, determinado por el procedimiento ASTM
G-48As se determinó colocando una muestra del
material en una cuba electroquímica conteniendo una solución de
cloruro de sodio 1 molar (aproximadamente el 5.8% en peso) y
polarizada a un potencial de +700 mV vs. SCE. La temperatura de la
solución es incrementada al valor de 1ºC por minuto, y se controla
la corriente de corrosión. A cierta temperatura la corriente se
incrementa rápidamente y excede un umbral de 100 microamperios por
centímetro cuadrado. Esta temperatura es registrada como el TCP. La
picadura en la muestra es luego confirmado visualmente.
En adición, los presentes inventores también
desarrollaron otro acero inoxidable dúplex dentro de la presente
invención, conteniendo, en porcentaje de peso, 0.021% de carbono,
0.50% de manganeso, 0.022% de fósforo, 0.0014% de azufre, 0.44% de
silicio, 20.25% de cromo, 3.27% de níquel, 1.80% de molibdeno, 0.21%
de cobre, 0.167% de nitrógeno, y 0.0016% de boro (en lo sucesivo
"Ejemplo 2") fue producido y se evaluaron varias propiedades
mecánicas del acero. Los resultados están ilustrados abajo. Como se
esperaba, las propiedades mecánicas del ejemplo 2 exceden los
requerimientos mínimos de la especificación ASTM A240 para AL 2205.
Además, aunque el límite elástico y la resistencia a la tracción
para el ejemplo 2 fueran mas bajo que AL 2205, son comparables.
Importante, sin embargo, estos valores fueron sustancialmente
mayores que la resistencia mínima requerida de la especificación
ASTM A240 para aceros inoxidables austeníticos Tipo 304, 316 y
317.
En consecuencia el acero inoxidable dúplex de la
presente invención puede proporcionar una alternativa de bajo coste
a AL 2205. Como se ilustra en los ejemplos 1 y 2 de la presente
invención, realizaciones del acero inoxidable dúplex de la presente
invención exhiben propiedades mecánicas comparables a AL 2205 junto
con resistencia a la corrosión por picadura/grieta que es
significativamente mayor que los aceros inoxidables Tipo 316 y
317.
La presente invención también se refiere a
artículos de fabricación tales como, por ejemplo, tiras, barras,
chapas, piezas de fundición, tubos, tuberías compuestas de o
incluyendo acero inoxidable dúplex de la presente invención. De
acuerdo con estas realizaciones de la presente invención el artículo
de fabricación esta compuesto de o incluye un acero inoxidable
dúplex comprendiendo; en porcentaje de peso; hasta 0.06 por ciento
de carbono; 15 hasta 22.5 por ciento de cromo; mas que 3 hasta menos
que 4 por ciento de níquel; hasta 3.75 por ciento de manganeso; 0.14
hasta 0.2 por ciento de nitrógeno; hasta 2 por ciento de silicio;
mas que 1.5 hasta menos que 2.0 por ciento de molibdeno; hasta menos
que 0.5 por ciento de cobre, hasta menos que 0.2 por ciento de
cobalto; hasta 0.05 por ciento de fósforo; hasta 0.005 por ciento de
azufre; y 0.001 hasta 0.0035 por ciento de boro; hierro e impurezas
accidentales. Los artículos formado de acero inoxidable dúplex de la
presente invención pueden ser particularmente favorables para
servicios en ambientes que contengan cloruro.
En adición, la presente invención se refiere a
un método de fabricación de acero inoxidable dúplex. De acuerdo al
método de la presente invención, se provee un acero inoxidable
dúplex comprendiendo, en porcentaje de peso, hasta 0.06 por ciento
de carbono; 15 hasta 22.5 por ciento de cromo; mas que 3 hasta menos
que 4 por ciento de níquel; hasta 3.75 por ciento de manganeso; 0.14
hasta 0.2 por ciento de nitrógeno; hasta 2 por ciento de silicio;
mas que 15 hasta menos que 2.0 por ciento de molibdeno; hasta menos
que 0.5 por ciento de cobre; hasta menos que 0.2 por ciento de
cobalto; hasta 0.05 por ciento de fósforo; hasta 0.005 por ciento
de azufre: y 0.001 hasta 0.0035 por ciento de boro; hierro e
impurezas accidentales. De acuerdo con el método, el acero es
posteriormente recocido en solución y luego enfriado. El acero podrá
ser procesado posteriormente usando técnicas conocidas por los
expertos en la materia para hacer un artículo de fabricación, tales
como los mencionados arriba, o de alguna forma deseada.
Debe entenderse que la presente descripción
ilustra aspectos de la presente invención relevantes para un claro
entendimiento de la invención. Algunos aspectos de la invención que
pueden ser aparentes para los expertos en la técnica y que, por
tanto, no facilitarían un mejor entendimiento de la invención no se
han presentado en orden a simplificar la presente descripción.
Aunque la presente invención ha sido descrita en conexión con solo
algunas realizaciones, los expertos en la técnica podrán, al
considerar la descripción anterior, reconocer que pueden ser hechas
muchas realizaciones, modificaciones, y variaciones de la invención.
Todas esas variaciones y modificaciones de la invención están
cubiertas por la descripción anterior y las siguientes
reivindicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
Este listado de referencias citadas por el
solicitante tiene como único fin la conveniencia del lector. No
forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha puesto
gran cuidado en la compilación de las referencias, no pueden
excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza cualquier
responsabilidad en este sentido.
- \bullet US 3650709 A
- \bullet US 5298093 A
- \bullet US 4340432 A
- \bullet US 5624504 A
- \bullet US 4798635 A
- \bullet US 6096441 A
- \bullet US 4828630 A
- \bullet US 5672315 A
\bullet US 5238508 A
Claims (14)
1. Un acero inoxidable dúplex comprendiendo, en
porcentaje de peso:
hasta 0.06 por ciento de carbono; 15 hasta 22.5
por ciento de cromo; mas que 3 hasta menos que 4 por ciento de
níquel; hasta 3.75 por ciento de manganeso; 0.14 hasta 0.2 por
ciento de nitrógeno; hasta 2 por ciento de silicio; mas que 1.5
hasta menos que 2.0 por ciento de molibdeno; hasta menos que 0.5 por
ciento de cobre; hasta menos que 0.2 por ciento de cobalto; hasta
0.05 por ciento de fósforo; hasta 0.005 por ciento de azufre; 0.001
hasta 0.0035 por ciento de boro; equilibrio de hierro y impurezas
accidentales.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El acero inoxidable dúplex de la
reivindicación 1 comprendiendo hasta 0.03 por ciento de carbono.
3. El acero inoxidable dúplex de la
reivindicación 1 o 2 comprendiendo 15 hasta 20.25 por ciento en peso
de cromo.
4. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones comprendiendo más que 3.0 hasta 3.27
por ciento de níquel.
5. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones comprendiendo hasta 2 por ciento de
manganeso.
6. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones comprendiendo hasta 1 por ciento de
silicio.
7. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones comprendiendo hasta 0.4 por ciento
de cobre.
8. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones comprendiendo hasta 0.03 por ciento
de fósforo.
9. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones comprendiendo hasta 0.001 por ciento
de azufre.
10. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones comprendiendo 0.0015 hasta 0.003 por
ciento de boro.
11. El acero inoxidable dúplex de cualquiera de
las anteriores reivindicaciones donde el acero es soldable y
conformable.
12. Un artículo de fabricación incluyendo un
acero inoxidable dúplex de acuerdo con cualquiera de las anteriores
reivindicaciones.
13. El artículo de la reivindicación 12 donde
dicho acero esta en la forma de un artículo seleccionado del grupo
consistente de tiras, barras, placa, lámina, fundición, tubos y
cañerías.
14. Un método para hacer un acero inoxidable
dúplex, el proceso comprende:
Proporcionar un acero inoxidable dúplex de
conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11; recocido
de la solución de acero, y el enfriamiento del acero.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US981074 | 2001-10-16 | ||
| US09/981,074 US6551420B1 (en) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | Duplex stainless steel |
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|---|---|
| ES2356366T3 true ES2356366T3 (es) | 2011-04-07 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES02721500T Expired - Lifetime ES2356366T3 (es) | 2001-10-16 | 2002-03-20 | Acero inoxidable duplex. |
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