tubo de Aço Inoxidável Duplex 2205: Aplicações e Vantagens

o tubo de aço inoxidável duplex 2205 é um material resistente e altamente resistente à corrosão, útil em diversos sistemas de tubulação. Possui alta resistência mecânica, boa usinabilidade e propriedades físicas favoráveis.

E, devido a essas características, muitos setores dependem do aço inoxidável duplex 2205. Entre eles estão a indústria offshore de petróleo e gás, instalações químicas e sistemas marítimos. Ele apresenta desempenho excepcional em água do mar, ambiente no qual muitos outros aços falham. Além disso, comparado ao aço inoxidável 316L, possui quase o dobro da resistência ao escoamento e excelente resistência à corrosão causada por cloretos.

No entanto, nenhum material é adequado para todas as situações. O desempenho do aço 2205 depende de como e onde ele é utilizado. Portanto, conhecer suas vantagens e limitações ajuda a associá-lo à aplicação correta e a evitar problemas ao longo do tempo.

O que é o Aço Inoxidável Duplex 2205?

aço inoxidável duplex 2205 é uma liga de dupla fase que contém 50% de ferrita e 50% de austenita. Diferentemente dos aços inoxidáveis da série 300, este material é resistente e apresenta fácil resistência à corrosão. Portanto, pode ser utilizado em ambientes agressivos, como os marinhos, de petróleo e gás.

Observe, porém, que o 2205 está disponível em duas especificações: a primeira é a S31803, que corresponde à classe original; a segunda é a S32205, que possui controles mais rigorosos sobre o teor de cromo, molibdênio e nitrogênio. Assim, a S32205 é uma versão aprimorada da S31803, oferecendo, consequentemente, melhor desempenho.

Falando-se de composição química, o duplex 2205 contém diversos elementos. Os mais comuns encontram-se na tabela abaixo:

Esses elementos atuam em conjunto para superar as capacidades da microestrutura de fase única. Por exemplo, o cromo a 22% é responsável pela resistência geral à corrosão, enquanto o molibdênio a 3% confere resistência à corrosão por pites. Outros elementos, como níquel porcentagem estabiliza a fase austenítica, enquanto o nitrogênio otimiza o equilíbrio ferrítico-austenítico.

Quais são as propriedades mecânicas do tubo de aço inoxidável duplex 2205?

o duplex 2205 possui propriedades mecânicas impressionantes, incluindo alta tenacidade, resistência ao escoamento e resistência à tração, todas as quais o tornam adequado para ambientes difíceis e exigentes.

• Resistência à Tração: O duplex 2205 apresenta resistência à tração na faixa de 620–655 MPa (90–95 ksi). Trata-se de uma resistência à tração suficientemente elevada para permitir paredes mais finas, mantendo ainda assim a segurança sob pressão operacional.
• Resistência à tração: o aço inoxidável grau 2205 oferece uma resistência ao escoamento com deslocamento de 0,2 %, atendendo às especificações mínimas de 450 MPa (65 ksi). Isso equivale aproximadamente ao dobro da resistência ao escoamento do 316L, que é de 170 MPa. Assim, ele proporciona excelente desempenho estrutural aos seus componentes.
• Alongamento: O duplex 2205 apresenta um valor de alongamento superior a 25% em um comprimento de referência de 50 mm. Embora seja inferior aos 40% observados em graus austeníticos, esse valor é suficientemente elevado, conferindo ao material um alto grau de ductilidade. Assim, você pode confiar nesse material para aplicações estruturais e de tubulação com segurança.
• Dureza: O duplex 2205 apresenta níveis de dureza de até 293 HB (Brinell) ou 32 HRC (Rockwell C). Dessa forma, ele é fácil de usinar e oferece excelente resistência ao desgaste.
• Resistência à corrosão: Diferentemente do 316L, o duplex 2205 oferece excelente resistência à corrosão por pites, à corrosão sob tensão e à corrosão por frestas. Por isso, pode ser utilizado em ambientes marinhos, bem como nos setores de petróleo e gás, sem preocupações quanto à corrosão.
• Tenacidade ao Impacto: À temperatura ambiente, o 2205 exibe alta tenacidade ao impacto, superior a 100 J (ensaio Charpy com entalhe em V). Isso significa que seu componente não sofrerá fratura facilmente. Além disso, ele mantém uma tenacidade boa e estável em temperaturas próximas de -50 °C (-58 °F), permitindo sua utilização em aplicações criogênicas.

Quais são as principais aplicações do tubo de aço duplex 2205?

o aço inoxidável duplex 2205 é útil em muitas indústrias, incluindo petróleo e gás, processamento químico, marinha e outras. Veja como você pode utilizar esse metal em cada um desses setores:

1) Indústria de Petróleo e Gás

O setor offshore de petróleo e gás lidera a lista de indústrias que mais dependem de tubos duplex 2205. Você pode utilizar esse material em diversas aplicações, como tratamento de água produzida, injeção de água do mar e linhas de injeção química. Isso ocorre porque o 2205 resiste à corrosão sob tensão por cloretos na água do mar, além de suportar altas cargas mecânicas.

E, se isso não bastasse, você também pode empregar o 2205 em linhas de escoamento submarinas (flowlines) e risers em águas rasas. Além disso, em serviços com gás ácido contendo sulfeto de hidrogênio, ele apresenta bom desempenho devido à sua resistência à fissuração sob tensão por sulfetos, conforme estabelecido nas normas NACE MR0175 / ISO 15156-1 limites.

2) Processamento Químico

Em processamento Químico plantas, você encontrará 2205 em conexões de tanques de armazenamento, tubos de trocadores de calor e bocais de vasos de pressão. Isso ocorre porque o metal resiste a condições agressivas, como ácidos orgânicos, soluções cloretadas e ambientes oxidantes, por exemplo, ácido acético e ácido fosfórico.

Em vasos de pressão, é possível projetar paredes mais finas devido à alta resistência ao escoamento do aço duplex 2205. Como resultado, reduz-se o consumo de material e o tempo de fabricação, além de evitar a fissuração por corrosão sob tensão, que frequentemente afeta os aços 304L e 316L em serviço com cloretos.

3) Marítimo e Offshore

Se você atua na construção naval, pode utilizar o aço duplex 2205 em sistemas de refrigeração com água do mar, linhas de lastro e sistemas de supressão de incêndio. Dessa forma, o componente apresenta maior durabilidade, pois o 2205 não sofre corrosão em água do mar estagnada.

Da mesma forma, o 2205 pode ser empregado em tubulações de alimentação de alta pressão para os processos de osmose reversa em estações dessalinizadoras. Isso porque o metal resiste tanto ao elevado teor de cloretos quanto às altas temperaturas e às tensões mecânicas.

4) Indústria de Celulose e Papel

o aço inoxidável duplex 2205 pode suportar os efeitos de cloretos para prevenir a corrosão sob tensão. Assim, você pode utilizá-lo na indústria de celulose e papel para operações de branqueamento.

Além disso, se sua operação de planta de branqueamento envolver hipoclorito de sódio ou dióxido de cloro, esse material torna-se particularmente útil — ao contrário das ligas austeníticas, que podem sofrer falhas prematuras por pite.

5) Outras Indústrias

Você pode usar aço inoxidável 2205 em muitas outras indústrias que exigem limpeza e elevada resistência à corrosão. Isso inclui:

• Processamento de Alimentos: Você pode utilizar o 2205 em linhas de salmoura e sistemas de limpeza em processo (CIP), pois resiste à corrosão, garantindo a higiene alimentar.
• Farmacêuticos: O duplex suporta tubulações de processo que transportam ingredientes ativos em solventes agressivos. Dessa forma, você não apenas atende aos padrões de higiene, mas também obtém excelentes propriedades mecânicas.
• Controle de poluição: Se você atua na indústria de controle da poluição, o duplex 2205 é o material economicamente vantajoso a ser utilizado. Ele apresenta bom desempenho em equipamentos expostos a ácido sulfúrico e correntes ricas em cloretos, assegurando maior durabilidade.

Quais são as Limitações do Tubo de Aço Inoxidável Duplex 2205?

Como qualquer outro material, o duplex 2205 também apresenta desvantagens. Em primeiro lugar, ele é estável apenas em temperaturas de até 300 °C (572 °F). Isso significa que, se exposto ao calor por períodos prolongados, formam-se as fases sigma e chi. Como resultado, surgem locais de corrosão localizada e o material torna-se frágil.

Em segundo lugar, temperaturas baixas abaixo de -50 °C trazem problemas distintos. Se você trabalhar com o material a essas temperaturas extremamente baixas, a fase ferrítica sofrerá uma transição de dúctil para frágil. Esse fenômeno reduz a tenacidade ao impacto e aumenta o risco de fratura frágil sob cargas de choque.

Outra desvantagem do duplex 2205 é que ele exige maior cuidado durante a fabricação, ao contrário das ligas austeníticas. Caso contrário, uma conformação a frio inadequada aumentará a recuperação elástica (springback) e limitará a quantidade de conformação possível antes da realização da recozimento.

Além disso, a usinagem do aço 2205 normalmente ocorre cerca de 20% mais lentamente do que a do 316L. Isso significa que suas ferramentas desgastam-se mais rapidamente. Portanto, você precisa utilizar pastilhas de corte de metal duro ou cerâmica com revestimentos resistentes ao desgaste para manter os custos de produção razoáveis.

Por fim, a soldagem exige controles mais rigorosos. Em resumo, é necessário empregar metais de adição contendo nitrogênio, como o ER2209, para manter equilibradas as fases ferrita-austenita e evitar a formação excessiva de ferrita na zona soldada.

Perguntas Frequentes

O tubo de aço duplex 2205 é economicamente viável?

o aço duplex 2205 pode gerar economia ao longo do tempo. Por exemplo, é possível projetar paredes mais finas, uma vez que o material apresenta alta resistência mecânica, o que, por sua vez, reduz os custos com material e instalação. Ao mesmo tempo, sua capacidade de resistir à corrosão permite utilizar o tubo por um longo período, com menores custos de manutenção.

Qual é a diferença entre o tubo de aço inoxidável 2205 e o 316?

Os aços 2205 e 316 diferem principalmente no desempenho de cada material. O tubo de aço duplex 2205 oferece quase o dobro da resistência do 316. Além disso, ele apresenta melhor resistência à corrosão sob tensão por cloretos, o que permite sua utilização em ambientes corrosivos.

o tubo de aço 316, por outro lado, oferece maior ductilidade e suporta temperaturas mais elevadas de forma mais confiável. Por isso, é adequado para aplicações em que a exposição à corrosão é moderada e a flexibilidade é importante.

O tubo duplex 2205 pode ser soldado?

Sim, o 2205 duplex pode ser soldado, desde que se utilize o metal de adição adequado, como o ER2209. Além disso, é necessário controlar a entrada de calor e proteger a poça de fusão durante a soldagem. Assim, a solda mantém sua resistência mecânica e sua resistência à corrosão equivalente à do material base.

Qual é o custo do tubo de aço duplex 2205?

o tubo duplex 2205 custará 1,5 a 2 vezes mais do que um tubo de aço inoxidável 316L semelhante, por peso. Os preços reais variam conforme as condições de mercado, o volume do pedido, as dimensões e o fornecedor. Portanto, considere entrar em contato com seu fornecedor para obter uma cotação de preço exata.

Conclusão

o tubo de aço inoxidável duplex 2205 oferece desempenho superior e melhor resistência à corrosão em comparação com os aços austeníticos. Ele ainda apresenta quase o dobro da resistência ao escoamento do 316L. Assim, você pode utilizar paredes mais finas e, mesmo assim, atender aos requisitos de desempenho, reduzindo os custos com materiais e o peso do sistema.

Como se isso não bastasse, você desfruta de resistência superior à fissuração sob tensão por cloretos e à corrosão por pites. Portanto, seja na instalação de infraestrutura offshore, sistemas de água do mar ou equipamentos para processamento químico, o uso do 2205 garante um serviço duradouro.

No entanto, você deve garantir que compre os materiais de um fornecedor confiável para desempenho garantido, graças à Voyagemetal. Garantimos a rastreabilidade do material, o tratamento térmico adequado e a conformidade com as normas ASTM, ASME ou EN.