tubo in acciaio inossidabile duplex 2205: applicazioni e vantaggi

il tubo in acciaio inossidabile duplex 2205 è un materiale resistente e altamente resistente alla corrosione, utilizzato in molti sistemi di tubazioni. Possiede un’elevata resistenza meccanica, buone caratteristiche di lavorabilità e proprietà fisiche favorevoli.

Grazie a queste caratteristiche, numerosi settori industriali fanno affidamento sull’acciaio duplex 2205. Tra questi figurano l’industria offshore petrolifera e del gas, gli impianti chimici e i sistemi marini. Si comporta egregiamente in acqua di mare, ambiente in cui molti altri acciai falliscono. Rispetto all’acciaio inossidabile 316L, presenta una resistenza a snervamento quasi doppia e un’eccellente resistenza alla corrosione indotta da cloruri.

Tuttavia, nessun materiale è adatto a ogni situazione. Le prestazioni dell’acciaio 2205 dipendono dal modo e dal contesto in cui viene impiegato. Conoscere quindi i suoi punti di forza e i suoi limiti consente di abbinarlo al caso d’uso più appropriato ed evitare problemi nel tempo.

Che cos’è l’acciaio inossidabile duplex 2205?

acciaio inossidabile duplex 2205 è una lega bifasica che contiene il 50% di ferrite e il 50% di austenite. A differenza degli acciai inossidabili della serie 300, questo materiale è resistente e offre un’elevata resistenza alla corrosione. Pertanto, può essere utilizzato in ambienti aggressivi, come quelli marini, petroliferi e del settore del gas.

Tuttavia, tenere presente che l’acciaio 2205 è disponibile in due specifiche: la prima è la S31803, che rappresenta la grade originale; la seconda è la S32205, caratterizzata da tolleranze più stringenti per quanto riguarda il contenuto di cromo, molibdeno e azoto. Di conseguenza, la S32205 costituisce una versione migliorata della S31803 e garantisce prestazioni superiori.

Per quanto riguarda la composizione chimica, l’acciaio duplex 2205 contiene diversi elementi. I più comuni sono riportati nella tabella seguente:

Questi elementi agiscono sinergicamente per superare le capacità delle microstrutture monofasiche. Ad esempio, il 22% di cromo conferisce resistenza alla corrosione generale, mentre il 3% di molibdeno garantisce resistenza alla corrosione localizzata (pitting). Altri elementi come nichel la percentuale stabilizza la fase austenitica, mentre l'azoto ottimizza l'equilibrio ferritico-austenitico.

Quali sono le proprietà meccaniche del tubo in acciaio duplex 2205?

il duplex 2205 possiede impressionanti proprietà meccaniche, tra cui elevata tenacità, resistenza allo snervamento e resistenza a trazione, che lo rendono particolarmente adatto ad ambienti gravosi e impegnativi.

• Resistenza alla Trazione: Il duplex 2205 presenta una resistenza a trazione compresa tra 620 e 655 MPa (90–95 ksi). Questo valore elevato consente l’impiego di pareti più sottili pur garantendo un sicuro funzionamento sotto pressione operativa.
• Resistenza a yield: l’acciaio inossidabile grado 2205 offre una resistenza allo snervamento allo 0,2 %, che soddisfa le specifiche minime di 450 MPa (65 ksi). Tale valore è circa il doppio rispetto a quello dello 316L, pari a 170 MPa, garantendo quindi eccellenti prestazioni strutturali ai componenti.
• Allungamento: Il duplex 2205 presenta un valore di allungamento superiore al 25% su una lunghezza di misura di 50 mm. Sebbene tale valore sia inferiore al 40% tipico delle leghe austenitiche, risulta comunque sufficiente, garantendo un elevato grado di duttilità. Pertanto, è possibile fare affidamento su questo materiale per applicazioni strutturali e tubistiche sicure.
• Durezza: Il duplex 2205 presenta valori di durezza fino a 293 HB (Brinell) o 32 HRC (Rockwell C). Ciò ne facilita la lavorazione e ne assicura un’eccezionale resistenza all’usura.
• Resistenza alla corrosione: A differenza del 316L, il duplex 2205 offre un’eccellente resistenza alla corrosione da pitting, alla corrosione sotto sforzo e alla corrosione da fessura. Per tale motivo può essere utilizzato in ambienti marini, petroliferi e del gas senza preoccuparsi della corrosione.
• Tenacità d'impatto: A temperatura ambiente, il 2205 presenta un’elevata tenacità all’urto, superiore a 100 J (prova di Charpy con intaglio a V). Ciò significa che il componente non si fratturerà facilmente. Inoltre, garantisce una buona e stabile tenacità anche a temperature intorno a -50 °C (-58 °F), rendendolo adatto ad applicazioni criogeniche.

Quali sono le principali applicazioni del tubo in acciaio duplex 2205?

l'acciaio inossidabile duplex 2205 è utilizzato in numerosi settori industriali, tra cui quello petrolifero e del gas, la lavorazione chimica, il settore marino e altri. Di seguito viene illustrato come impiegare questo materiale in ciascuno di tali settori:

1) Settore petrolifero e del gas

Il settore offshore petrolifero e del gas è al primo posto tra le industrie che dipendono maggiormente dai tubi duplex 2205. È possibile utilizzare questo materiale per diverse applicazioni, ad esempio nella gestione delle acque prodotte, nell’iniezione di acqua di mare e nelle linee di iniezione di prodotti chimici. Ciò è dovuto alla capacità del 2205 di resistere alla corrosione da tensione indotta da cloruri in ambiente marino, nonché alla sua elevata resistenza ai carichi meccanici.

Per non parlare del fatto che il 2205 può essere impiegato anche per flowline e risers sottomarini in acque poco profonde. Inoltre, in servizi con gas acido contenente solfuro di idrogeno, si comporta bene grazie alla sua resistenza alla corrosione da tensione indotta da solfuri, conformemente ai limiti stabiliti da NACE MR0175 / ISO 15156-1 .

2) Lavorazione chimica

In trasformazione chimica negli impianti, troverete 2205 nelle connessioni dei serbatoi di stoccaggio, nei tubi degli scambiatori di calore e nelle bocche dei recipienti in pressione. Ciò è dovuto alla capacità del metallo di resistere a condizioni aggressive, come acidi organici, soluzioni clorurate e ambienti ossidanti, ad esempio acido acetico e acido fosforico.

Nei recipienti in pressione, è possibile realizzare progetti con pareti più sottili grazie all’elevata resistenza a snervamento dell’acciaio duplex 2205. Di conseguenza, si riduce l’impiego di materiale e i tempi di fabbricazione, evitando al contempo la corrosione sotto tensione, fenomeno che spesso colpisce gli acciai 304L e 316L in servizio con cloruri.

3) Settore marittimo e offshore

Se operate nel settore della costruzione navale, potete utilizzare l’acciaio duplex 2205 per sistemi di raffreddamento a acqua di mare, tubazioni di zavorra e sistemi antincendio. In questo modo, i componenti presentano una maggiore durata, poiché il 2205 non subisce corrosione in acqua di mare stagnante.

Analogamente, il 2205 può essere impiegato per le tubazioni di alimentazione ad alta pressione nei sistemi di osmosi inversa negli impianti di dissalazione. Ciò è dovuto alla capacità del metallo di resistere sia all’elevato contenuto di cloruri, sia alle alte temperature e alle sollecitazioni meccaniche.

4) Industria della pasta e della carta

l'acciaio inossidabile duplex 2205 resiste agli effetti dei cloruri, prevenendo la corrosione sotto sforzo. Pertanto, può essere utilizzato nell'industria della carta e della pasta per le operazioni di sbiancamento.

Inoltre, se il vostro impianto di sbiancamento impiega ipoclorito di sodio o biossido di cloro, questo materiale si rivela particolarmente utile, a differenza delle leghe austenitiche, che possono subire fenomeni prematuri di corrosione localizzata (pitting).

5) Altri settori

Puoi utilizzare acciaio inossidabile 2205 in molti altri settori che richiedono elevati standard di igiene e una forte resistenza alla corrosione. Ciò include:

• Elaborazione Alimentare: È possibile utilizzare l'acciaio 2205 nelle tubazioni per salamoia e nei sistemi di pulizia in posto (CIP), poiché resiste alla corrosione, garantendo l’igiene alimentare.
• Farmaceutici: Il duplex supporta le tubazioni di processo che trasportano principi attivi in solventi aggressivi: in tal modo non solo si raggiungono elevati standard igienici, ma si ottiene anche un’eccellente resistenza meccanica.
• Controllo dell'inquinamento: Se operate nel settore del controllo dell’inquinamento, il duplex 2205 rappresenta una soluzione economica ed efficace. Offre ottime prestazioni su apparecchiature esposte ad acido solforico e a correnti ricche di cloruri, assicurandone una maggiore durata.

Quali sono i limiti del tubo in acciaio inossidabile duplex 2205?

Come qualsiasi altro materiale, anche il duplex 2205 presenta dei contro. Innanzitutto, è stabile soltanto a temperature fino a 300 °C (572 °F). Ciò significa che, se esposto al calore per periodi prolungati, si formano le fasi sigma e chi. Di conseguenza, si creano siti di corrosione localizzata e il materiale diventa fragile.

In secondo luogo, temperature inferiori a -50 °C generano problemi diversi. Se si lavora il materiale a tali basse temperature, la fase ferritica subisce una transizione duttile-fragile. Tale fenomeno riduce la tenacità all’urto e aumenta il rischio di frattura fragile in presenza di carichi d’urto.

Un altro svantaggio del duplex 2205 è che richiede maggiore attenzione durante la lavorazione, a differenza delle leghe austenitiche. In caso contrario, una piegatura a freddo non ottimale aumenterà il rimbalzo elastico (springback) e limiterà la quantità di deformazione applicabile al materiale prima del trattamento di ricottura.

Inoltre, la lavorazione meccanica del 2205 avviene tipicamente circa il 20% più lentamente rispetto a quella del 316L. Ciò significa che gli utensili si usurano più rapidamente. Pertanto, è necessario utilizzare inserti da taglio in carburo o in ceramica con rivestimenti resistenti all’usura per mantenere i costi di produzione ragionevoli.

Infine, la saldatura richiede controlli più rigorosi. In sintesi, è necessario impiegare metalli di apporto contenenti azoto, come l’ER2209, per mantenere bilanciate le fasi ferritica e austenitica e prevenire la formazione eccessiva di ferrite nella zona saldata.

Domande frequenti

Il tubo in acciaio duplex 2205 è conveniente dal punto di vista economico?

il 2205 duplex può consentire un risparmio economico nel tempo. Ad esempio, è possibile progettare pareti più sottili poiché il materiale offre un’elevata resistenza meccanica, riducendo così i costi dei materiali e quelli di installazione. Allo stesso tempo, la capacità di resistere alla corrosione permette di utilizzare il tubo per un lungo periodo con costi di manutenzione inferiori.

Qual è la differenza tra tubo in acciaio inossidabile 2205 e 316?

I materiali 2205 e 316 differiscono principalmente per le prestazioni di ciascuno. Il tubo in acciaio duplex 2205 offre una resistenza quasi doppia rispetto a quella del 316. Inoltre, garantisce una migliore resistenza alla corrosione da tensione da cloruri, consentendone l’impiego in ambienti altamente corrosivi.

il tubo in acciaio 316, d’altra parte, offre maggiore duttilità e gestisce temperature più elevate in modo più affidabile. Risulta quindi particolarmente adatto per applicazioni in cui l’esposizione alla corrosione è moderata e la flessibilità è un fattore importante.

Il tubo duplex 2205 può essere saldato?

Sì, il 2205 duplex può essere saldato, purché si utilizzi un materiale d’apporto adeguato, come l’ER2209. Inoltre, è necessario controllare l’apporto termico e proteggere la zona fusa durante la saldatura. In questo modo, il cordone di saldatura mantiene la stessa resistenza e la stessa resistenza alla corrosione del materiale base.

Qual è il costo del tubo in acciaio duplex 2205?

il tubo in acciaio inossidabile duplex 2205 costa da 1,5 a 2 volte di più rispetto a un tubo in acciaio 316L di dimensioni simili, calcolato per peso. I prezzi effettivi variano in base alle condizioni di mercato, alle dimensioni dell’ordine, alle caratteristiche dimensionali e al fornitore. Si consiglia quindi di contattare direttamente il proprio fornitore per ottenere un preventivo preciso.

Conclusione

il tubo in acciaio inossidabile duplex 2205 offre prestazioni superiori e una migliore resistenza alla corrosione rispetto agli acciai austenitici. Offre inoltre una resistenza a snervamento quasi doppia rispetto a quella del 316L. Di conseguenza, è possibile utilizzare pareti più sottili mantenendo comunque i requisiti prestazionali, riducendo così i costi dei materiali e il peso complessivo del sistema.

Per non parlare del fatto che garantisce una resistenza superiore alla corrosione sotto sforzo da cloruri e alla corrosione localizzata (pitting). Pertanto, sia che si tratti di installare infrastrutture offshore, sistemi per acque di mare o impianti per la lavorazione chimica, l’impiego del 2205 assicura un servizio duraturo.

Tuttavia, è necessario assicurarsi di acquistare i materiali da un fornitore affidabile per prestazioni garantite, grazie a Voyagemetal. Garantiamo la tracciabilità del materiale, il trattamento termico appropriato e la conformità agli standard ASTM, ASME o EN.