Acciaio inossidabile duplex vs acciaio inossidabile austenitico: quale funziona meglio in ambienti corrosivi?

Gli acciai inossidabili austenitici come 316L (18Cr–8–12Ni) sono leghe monofase-a faccia{5}centrata cubica (FCC) apprezzate per la loro eccellente resistenza generale alla corrosione, tenacità e facilità di saldatura. Di conseguenza, sono ampiamente utilizzati negli impianti alimentari, farmaceutici e petrolchimici.²

I gradi duplex come il 2205 hanno una microstruttura a doppia-fase con quantità più o meno uguali di ferrite e austenite, che combina una maggiore resistenza con una migliore resistenza alla corrosione localizzata e alla tensocorrosione (SCC).³

^{Le qualità super austenitiche (ad esempio 904L, 254 SMO) e super duplex (ad esempio 2507) aumentano ulteriormente il cromo, il molibdeno e l'azoto per estendere le prestazioni in mezzi altamente aggressivi, tra cui acqua di mare e acidi forti.4}

La questione pratica per i progettisti di petrolio e gas, lavorazione chimica, desalinizzazione e pasta e carta è quale tipo offra una soluzione più sicura ed economica in un dato ambiente.

Utilizzo del PREN e dell'indice di pitting: potenza e limiti

Uno strumento di screening comune per rispondere a questa domanda è il numero equivalente di resistenza al pitting (PREN) o indice di pitting (PI), espresso come PREN=Cr + 3.3Mo + 16N o PI=Cr + 3.3Mo + 13N.

Queste formule empiriche riflettono gli effetti benefici del cromo e soprattutto del molibdeno sulla vaiolatura del cloruro; il nichel, sebbene utile per la resistenza all'SCC, contribuisce poco alla resistenza alla vaiolatura e di solito viene omesso.⁵

I valori tipici illustrano perché i gradi austenitici convenzionali hanno difficoltà in acqua di mare rispetto ai gradi duplex.

316L (17Cr–2,5Mo–12Ni): PI/PREN ≈ 25.

2205 (22Cr–3Mo–N): PREN ≈ 34-35.

904L (20Cr–4Mo–25Ni): PREN ≈ 34-35.

254 SMO / 6Mo (20Cr–6Mo–N): PREN ≈ 42-43.

2507 super duplex (25Cr–4Mo–N): PREN ≈ 40-41.

Un PREN più elevato è correlato a temperature critiche più elevate per vaiolatura e interstizi nelle soluzioni di cloruro, motivo per cui standard come NORSOK richiedono un PREN maggiore o uguale a 40 per gli acciai inossidabili esposti all'acqua di mare-. Tuttavia, una revisione del 2021 inMetalliha sottolineato che tali indici non catturano la temperatura, le condizioni metallurgiche (ad esempio, fase sigma), la qualità della saldatura, la geometria delle fessure o i depositi e dovrebbero quindi essere trattati come strumenti di classificazione, non come garanzie di prestazione.