ES2590920T3 - Aceros inoxidables dúplex - Google Patents

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ES2590920T3 ES10075573.5T ES10075573T ES2590920T3 ES 2590920 T3 ES2590920 T3 ES 2590920T3 ES 10075573 T ES10075573 T ES 10075573T ES 2590920 T3 ES2590920 T3 ES 2590920T3
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John J. Dunn
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Abstract

Un acero inoxidable dúplex que comprende, en porcentaje en peso: hasta 0,06 de carbono; de 15 a menos de 19 de cromo; de 1 a menos de 3 de níquel; hasta 3,75 de manganeso; más de 0,12 hasta 0,35 de nitrógeno; hasta 2 de silicio; hasta 1,5 de molibdeno; hasta 0,5 de cobre; hasta 0,2 de cobalto; hasta 0,05 de fósforo; hasta 0,005 por ciento de azufre; hasta 0,03 por ciento de boro; resto de hierro e impurezas incidentales.

Description

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DESCRIPCION
Aceros inoxidables duplex
Esta Solicitud de Patente es una solicitud divisional del numero de Solicitud de Patente Europea 02707947.4, que reivindica aceros inoxidables duplex y los metodos para la produccion de los aceros inoxidables duplex, tal como se describe en el presente documento.
Antecedentes de la invencion
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere en general a aceros inoxidables duplex. En particular, la presente invencion se refiere a aceros inoxidables duplex que pueden ser una alternativa economica a ciertos aceros inoxidables duplex conocidos, al tiempo que tambien ofrecen una mejor resistencia a la corrosion respecto a ciertos aceros inoxidables austeniticos, tales como los aceros inoxidables austeniticos Tipo 304, 316 y 317. La presente invencion esta tambien dirigida a un metodo de fabricacion de los aceros inoxidables duplex de la invencion. Los aceros inoxidables duplex de la presente invencion encuentran aplicacion en, por ejemplo, ambientes corrosivos y en articulos de manufactura, como por ejemplo, banda, barra, chapa, lamina, fundicion, tuberia o tubo.
Descripcion de los antecedentes de la invencion
Los aceros inoxidables duplex son aleaciones que contienen una microestructura que consiste en una mezcla de fases austenitica y ferritica. Generalmente, muestran ciertas caracteristicas de ambas fases, junto con una relativamente mayor resistencia y ductilidad. Se han propuesto diversos aceros inoxidables duplex, algunos de los cuales se describen en las patentes U.S. N.° 3.650.709, 4.340.432, 4.798.635, 4.828.630, 5.238.508, 5.298.093, 5.624.504 y 6.096.441.
El documento JP-10102 206 describe un acero duplex con una alta resistencia a la corrosion y resistencia a la fatiga a la corrosion.
Las primeras aleaciones duplex tenian moderada resistencia a la corrosion general y al agrietamiento de corrosion bajo tension por cloruros, pero sufrian una perdida sustancial de propiedades cuando se usaban en condicion soldada en bruto. Actualmente, uno de los aceros inoxidables duplex de segunda generacion mas ampliamente utilizados esta disponible bajo la marca AL 2205 (UNS S31803 y/o 32205) de Allegheny Ludlum Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania. Este acero inoxidable duplex es una aleacion de contenido nominal de 22 % de cromo, 5,5 % de niquel, 3 % de molibdeno y 0,16 % de nitrogeno que proporciona resistencia a la corrosion en muchos ambientes que es superior a los aceros inoxidables austeniticos Tipo 304, 318 y 317 (A menos que se indique lo contrario todos los porcentajes que aqui se indican son porcentajes en peso del peso total de la aleacion). Al 2205, que es un acero inoxidable duplex mejorado con nitrogeno que confiere los beneficios metalurgicos del nitrogeno para mejorar el comportamiento a la corrosion y las propiedades en condicion soldada en bruto, tambien muestra un limite de elasticidad que es mas del doble que el de los aceros inoxidables austeniticos convencionales. Este acero inoxidable duplex es a menudo utilizado en forma de tuberia soldada o componentes tubulares, asi como un producto laminar formado y soldado en ambientes donde la resistencia a la corrosion general y al agrietamiento de corrosion bajo tension por cloruros ("SCC”) es importante. La mayor resistencia crea oportunidades para la reduccion del espesor en la pared del tubo y resiste los danos por manipulacion.
Como se acaba de indicar, AL 2205 ha sido ampliamente aceptado por los usuarios finales de tuberias y tubos, en particular como un sustituto de bajo coste para el acero inoxidable Tipo 316 cuando SCC es una preocupacion. Esto es debido, en gran parte, al hecho de que AL 2205 es significativamente mas resistente a la corrosion por contacto que los aceros inoxidables austeniticos Tipo 316 y Tipo 317. Esta mayor resistencia a la corrosion por contacto de ion cloruro es mostrada en la tabla inferior, la cual muestra los resultados del Procedimiento ASTM G48B utilizando una solucion de cloruro ferrico al 10 %. La solucion de cloruro ferrico al 10 % a la que se hace referencia es en peso para la sal hexahidrato y es equivalente aproximadamente al 6 % en peso de la solucion de la sal de cloruro ferrico anhidra.
Datos de Corrosion por Contacto en Cloruro Ferrico al 10 %
Aleacion
Temperatura de aparicion de Corrosion por Contacto
Tipo 316
27 °F (- 3 °C)
Tipo 317
35 °F ( 2 °C)
AL 2205
68 °F (2 0 °C)
Sin embargo, la extraordinaria resistencia a la corrosion (y otras propiedades) de AL 2205 pueden ser mayores de lo que es requerido en algunas aplicaciones. En ciertas aplicaciones SCC, mientras que AL 2205 proporcionaria una solucion tecnica aceptable, puede no ser una aleacion de sustitucion economica para el acero inoxidable Tipo 304. El mayor coste de AL 2205 es debido principalmente a las cantidades de los elementos de aleacion niquel (5,5 %
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nominal) y molibdeno (3 % nominal).
Por lo tanto, es deseable proporcionar un acero inoxidable duplex soldable configurable que tenga una mayor resistencia a la corrosion que los aceros inoxidables austeniticos de Tipo 304, Tipo 316 o Tipo 317 y puede tener un menor coste de production que el comunmente utilizado acero inoxidable duplex AL 2205.
Sumario de la invencion
La presente invencion se refiere a un acero inoxidable duplex que muestra resistencia a la corrosion y que tiene cantidades reducidas de los elementos de aleacion niquel y molibdeno respecto a otros aceros inoxidables duplex, incluyendo AL 2205. Segun una realization de la presente invencion, el acero inoxidable duplex contiene, en porcentaje en peso, hasta 0,06 por ciento de carbono; de 15 por ciento a menos de 19 por ciento de cromo; de 1 por ciento a menos de 3 por ciento de niquel; hasta 3,75 por ciento de manganeso; mas de 0,12 por ciento hasta 0,35 por ciento de nitrogeno; hasta 2 por ciento de silicio; hasta 1,5 por ciento de molibdeno; hasta 0,5 por ciento de cobre; hasta 0,2 por ciento de cobalto; hasta 0,05 por ciento de fosforo; hasta 0,005 por ciento de azufre; hasta el 0,03 por ciento de boro, hierro e impurezas incidentales.
La presente invencion tambien se refiere a articulos de manufactura tales como, por ejemplo, banda, barra, chapa, lamina, fundicion, tuberia o tubo, fabricados de, o que incluyen, los aceros inoxidables duplex de la presente invencion. Los articulos formados de los aceros inoxidables duplex de la presente invencion pueden ser particularmente ventajosos cuando sean destinados a servicios en entornos que contienen cloruro. Ademas, la presente invencion se refiere a metodos para la fabrication de aceros inoxidables duplex. En particular, segun el metodo de la presente invencion, se proporciona un acero inoxidable duplex que tiene una quimica como antes se ha descrito y se somete a tratamiento, incluyendo recocido de solubilization y refrigeration. El acero puede posteriormente ser procesado a un articulo de manufactura o en cualquier otra forma deseada.
Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion se refiere a aceros inoxidables duplex caracterizados por contener cantidades reducidas de elementos de aleacion niquel y molibdeno respecto a ciertos aceros inoxidables duplex conocidos, incluyendo AL 2205. En particular, el acero inoxidable duplex de la presente invencion contiene, en porcentaje en peso: menos de 3 por ciento de niquel y menos de 1,5 por ciento de molibdeno. Segun una realizacion particular de la presente invencion, el acero inoxidable duplex comprende, en porcentaje en peso, hasta el 0,06 por ciento de carbono, de 15 por ciento a menos de 19 por ciento de cromo; de 1 por ciento a menos de 3 por ciento de niquel; hasta 3,75 por ciento de manganeso; mas de 0,12 por ciento hasta 0,35 por ciento de nitrogeno; hasta 2 por ciento de silicio; hasta 1,5 por ciento de molibdeno; hasta 0,5 por ciento de cobre; hasta 0,2 por ciento de cobalto, hasta 0,05 por ciento de fosforo; hasta 0,005 por ciento de azufre; hasta 0,03 por ciento de boro; hierro e impurezas incidentales.
Se entendera que en las composiciones de acero que se acaban de enumerar, carbono, manganeso, silicio, molibdeno; cobre, cobalto, fosforo, azufre y, solo en una realizacion, boro, son componentes opcionales del acero.
El acero inoxidable duplex de la presente invencion preferentemente incluye las fases austenita y ferrita, estando preferiblemente cada una en el intervalo de entre 20 % y 80 % en volumen en la condition de recocido. Las realizaciones de los aceros inoxidables duplex son materiales soldables configurables que pueden mostrar una mayor resistencia a la corrosion que los aceros inoxidables austeniticos Tipo 304, 316 y 317. Ademas de los anteriores intervalos elementales, los aceros inoxidables duplex de la presente invencion pueden incluir otros elementos de aleacion y aditivos tal y como se conoce en la tecnica. Las realizaciones de los aceros inoxidables duplex de la invencion pueden ser menos costosas de producir que la aleacion AL 2205 comunmente utilizada y algunos otros aceros inoxidables duplex, debido a un bajo contenido de elementos de aleacion, especialmente niquel y molibdeno. A pesar de ello, se espera un mayor grado de resistencia a la corrosion de los aceros inoxidables duplex de la presente invencion que en los aceros inoxidables austeniticos Tipo 304, 316 y 317. Ademas, los aceros inoxidables duplex de la presente invencion proporcionan una fase austenitica estable (con respecto a la martensita inducida por deformation) y el nivel deseado de resistencia a la corrosion. A continuation, el contenido de niquel y molibdeno de ciertas realizaciones de la presente invencion se comparan con AL 2205.
Cantidades de elementos de aleacion Ni y Mo (en
porcentaje en peso)
Elemento de Aleacion
AL 2205 Presente invencion
Ni
5,5 % nominal 1 % - menos que 3 %
Mo
3 % nominal Hasta 1,5 %
A pesar de un esperado menor coste de produccion en comparacion con el actual coste de AL 2205, se espera que los aceros inoxidables duplex de la presente invencion mostraran una resistencia a la corrosion por picadura/contacto que sea significativamente mayor que en los aceros inoxidables austeniticos Tipo 304, 316 y 317. Se espera, sin embargo, que los aceros de la presente invencion tendran reducida resistencia a la corrosion, pero mayor aptitud al conformado por estiramiento que AL 2205 debido al menor contenido de niquel y molibdeno en los aceros de la presente invencion. Asi, el acero inoxidable duplex de la presente invencion puede ser particularmente ventajoso como una alternativa de
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menor coste a AL 2205 en aplicaciones menos exigentes en las que AL 2205 es ahora utilizada.
Asi, dependiendo de la particular realizacion de la presente invencion empleada como resultado de los requisitos de resistencia a la corrosion de la particular aplicacion, el acero inoxidable duplex de la presente invencion puede ser menos costoso de producir que AL 2205 y otros aceros inoxidables duplex.
La presente invencion tambien se refiere a articulos de manufactura, tales como, por ejemplo, banda, barra, chapa, lamina, fundicion, tuberia o tubo, fabricados de o incluyendo los aceros inoxidables duplex de la presente invencion. Conforme a una realizacion de la presente invencion, el articulo de manufactura esta compuesto de, o incluye, un acero inoxidable duplex que comprende, en porcentaje en peso hasta 0,06 por ciento de carbono; 15 por ciento a menos de 19 por ciento de cromo; de 1 por ciento a menos de 3 por ciento de niquel; hasta 3,75 por ciento de manganeso; mas de 0,12 por ciento y hasta 0,35 por ciento de nitrogeno; hasta 2 por ciento de silicio; hasta 1,5 por ciento de molibdeno; hasta 0,5 por ciento de cobre; hasta 0,2 por ciento de cobalto; hasta 0,05 por ciento de fosforo; hasta 0,005 por ciento de azufre; hasta 0,003 por ciento de boro; hierro e impurezas incidentales.
Ademas, la presente invencion, se refiere a un metodo para fabricar un acero inoxidable duplex que incluye, en porcentaje en peso: menos de 3 por ciento de niquel y menos de 1,5 por ciento de molibdeno. Segun una realizacion del metodo de la presente invencion, se proporciona un acero inoxidable duplex que comprende, en porcentaje en peso hasta 0,06 por ciento de carbono; 15 por ciento a menos de 19 por ciento de cromo; 1 por ciento a menos de 3 por ciento de niquel; hasta 3,75 por ciento de manganeso; mas de 0,12 por ciento y hasta 0,35 por ciento de nitrogeno; hasta 2 por ciento de silicio; hasta 1,5 por ciento de molibdeno; hasta 0,5 por ciento de cobre; hasta 0,2 por ciento de cobalto; hasta 0,05 por ciento de fosforo; hasta 0,005 por ciento de azufre, hasta 0,03 por ciento de boro; hierro e impurezas incidentales. El acero inoxidable duplex es una solucion posteriormente recocida y despues se enfria.
En cualquiera de los metodos anteriores, pueden usarse otras tecnicas de procesamiento y pasos conocidos por los expertos en la tecnica. Por ejemplo, los aceros pueden ser adicionalmente procesados utilizando tecnicas conocidas para facilitar un articulo de manufactura, como los mencionados anteriormente, o en cualquier otra forma deseada.
Se entiende que la presente descripcion ilustra aspectos de la invencion relevantes para proporcionar una clara comprension de la invencion. Ciertos aspectos de la invencion que serian obvios para los expertos ordinarios en la materia y que, por lo tanto, no facilitarian una mejor comprension de la invencion no han sido presentados a fin de simplificar la presente descripcion. Aunque la presente invencion ha sido descrita en relacion con solo ciertas realizaciones, los expertos ordinarios en la materia podran, al considerar la descripcion anterior, reconocer que pueden hacerse muchas realizaciones, modificaciones y variaciones de la invencion. Todas estas variaciones y modificaciones de la invencion estan cubiertas por la descripcion anterior y las siguientes reivindicaciones.
La divulgacion abarca adicionalmente los siguientes:
1. Un acero inoxidable duplex que comprende, en porcentaje en peso: hasta 0,06 por ciento de carbono; de 15 a menos de 19 por ciento de cromo; de 1 a menos de 3 por ciento de niquel; hasta 3,75 por ciento de manganeso; mas de 0,12 hasta 0,35 por ciento de nitrogeno; hasta 2 por ciento de silicio; hasta 1,5 por ciento de molibdeno; hasta 0,5 por ciento de cobre; hasta 0,2 por ciento de cobalto; hasta 0,05 por ciento de fosforo; hasta 0,005 por ciento de azufre; hasta 0,03 por ciento de boro; hierro e impurezas incidentales.
2. El acero inoxidable duplex del parrafo 1 que comprende hasta 0,03 por ciento de carbono.
3. El acero inoxidable duplex del parrafo 1 que comprende de 17 a menos de 19 por ciento de cromo.
4. El acero inoxidable duplex del parrafo 1 que comprende de 1,5 a menos de 2,75 por ciento de niquel.
5. El acero inoxidable duplex del parrafo 1 que comprende mas de 0,12 hasta 0,20 por ciento de nitrogeno.
6. El acero inoxidable duplex del parrafo 1 que comprende hasta 1 por ciento de silicio.
7. El acero inoxidable duplex del parrafo 1 que comprende de 1 a 1,5 por ciento de molibdeno.
8. El acero inoxidable duplex del parrafo 1 que comprende de 0,001 a 0,0035 por ciento de boro.
9. Un articulo de fabricacion que incluye un acero inoxidable duplex que comprende hasta 0,06 por ciento de carbono; de 15 a menos de 19 por ciento de cromo; de 1 a menos de 3 por ciento de niquel; hasta 3,75 por ciento de manganeso; mas de 0,12 hasta 0,35 por ciento de nitrogeno; hasta 2 por ciento de silicio; hasta 1,5 por ciento de molibdeno; hasta 0,5 por ciento de cobre; hasta 0,2 por ciento de cobalto; hasta 0,05 por ciento de fosforo; hasta 0,005 por ciento de azufre; hasta 0,03 por ciento de boro; hierro e impurezas incidentales.
10. El articulo del parrafo 9 en el que el articulo se selecciona entre el grupo que consiste en banda, barra, chapa, lamina, fundicion tuberia y tubos.
11. Un metodo para fabricar un acero inoxidable duplex, que comprende el proceso: que proporciona un acero inoxidable duplex que comprende, en porcentaje en peso, hasta 0,06 por ciento de carbono; de 15 a menos de 19 por ciento de cromo; de 1 a menos de 3 por ciento de niquel; hasta 3,75 por ciento de manganeso; mas de 0,12 hasta 0,35 por ciento de nitrogeno; hasta 2 por ciento de silicio; hasta 1,5 por ciento de molibdeno; hasta 0,5 por ciento de cobre; hasta 0,2 por ciento de cobalto; hasta 0,05 por ciento de fosforo; hasta 0,005 por ciento de azufre; hasta 0,03 por ciento de boro; hierro e impurezas incidentales; solucion que recuece el acero; y enfriamiento del acero.
Debe entenderse que varios cambios y modificaciones a las realizaciones actualmente preferidas descritas en el
presente documento seran evidentes para los expertos en la materia. Tales cambios y modificaciones se pueden hacer sin apartarse del alcance de la presente invencion y sin disminuir sus ventajas pretendidas. Por tanto, se pretende que tales cambios y modificaciones esten cubiertos por las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

  1. 5
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    REIVINDICACIONES
    1. Un acero inoxidable duplex que comprende, en porcentaje en peso:
    hasta 0,06 de carbono;
    de 15 a menos de 19 de cromo;
    de 1 a menos de 3 de niquel;
    hasta 3,75 de manganeso;
    mas de 0,12 hasta 0,35 de nitrogeno;
    hasta 2 de silicio;
    hasta 1,5 de molibdeno;
    hasta 0,5 de cobre;
    hasta 0,2 de cobalto;
    hasta 0,05 de fosforo;
    hasta 0,005 por ciento de azufre;
    hasta 0,03 por ciento de boro;
    resto de hierro e impurezas incidentales.
  2. 2. El acero inoxidable duplex de la reivindicacion 1 que comprende hasta 0,03 por ciento de carbono.
  3. 3. El acero inoxidable duplex de la reivindicacion 1 que comprende de 17 a menos de 19 por ciento de cromo.
  4. 4. El acero inoxidable duplex de la reivindicacion 1 que comprende de 1,5 a menos de 2,75 por ciento de niquel.
  5. 5. El acero inoxidable duplex de la reivindicacion 1 que comprende mas de 0,12 hasta 0,20 por ciento de nitrogeno.
  6. 6. El acero inoxidable duplex de la reivindicacion 1 que comprende hasta 1 por ciento de silicio.
  7. 7. El acero inoxidable duplex de la reivindicacion 1 que comprende de 1 a 1,5 por ciento de molibdeno.
  8. 8. Un articulo de fabricacion que incluye un acero inoxidable duplex segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  9. 9. El articulo de la reivindicacion 8 en el que el articulo se selecciona del grupo que consiste en banda, barra, chapa, lamina, fundicion, tuberia o tubo.
  10. 10. Un metodo para fabricar un acero inoxidable duplex, comprendiendo el proceso:
    proporcionar un acero inoxidable duplex de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7; recocer por solubilizacion el acero; y refrigerar el acero.
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