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Excelente resistência à corrosão sob tensão por cloreto (vantagem central)
Uma das principais vantagens do S31803 é sua excelente resistência à corrosão sob tensão por cloreto (SCC) provocada por sua microestrutura duplex. Os aços inoxidáveis austeníticos (como 304L e 316L) são altamente suscetíveis à falha do SCC em ambientes contendo-cloreto sob a influência combinada de temperatura, tensão e íons cloreto. Em contraste, a estrutura duplex do S31803 fornece uma imunidade inerente ao SCC induzido por cloreto-. Os aços inoxidáveis austeníticos comuns são propensos a SCC intergranular em soluções de água clorada acima de 60 graus, enquanto o S31803 exibe resistência SCC significativamente superior aos aços inoxidáveis austeníticos, mesmo em água clorada de alta-temperatura acima de 80 graus. Essa característica o torna uma seleção de material ideal para aplicações onde coexistem íons cloreto e tensões, como plataformas offshore, equipamentos de processamento de petróleo e gás e fábricas de produtos químicos. A liga também está em conformidade com o padrão NACE MR0175/ISO 15156, tornando-a adequada para ambientes ácidos de petróleo e gás contendo sulfeto de hidrogênio.

Alta resistência combinada com boa ductilidade
A resistência ao escoamento do S31803 (maior ou igual a 450 MPa) é aproximadamente o dobro da do 316L, com uma resistência à tração maior ou igual a 620 MPa e um alongamento maior ou igual a 25%. Seu nível de resistência é comparável ou até mesmo superior ao de alguns aços de baixa{6}liga, enquanto sua ductilidade é muito superior à dos aços inoxidáveis ferríticos. Sob resistência de projeto equivalente, o S31803 pode atingir espessura de parede mais fina e peso estrutural mais leve, reduzindo assim os custos de material e despesas de fabricação.

Excelente resistência à corrosão por pites e corrosão em frestas
O alto teor de cromo (21-23%), alto molibdênio (2,5-3,5%) e alto teor de nitrogênio (0,08-0,20%) do S31803 confere-lhe excepcional resistência à corrosão por picadas e corrosão em frestas. Seu valor PREN é aproximadamente 32-39, significativamente superior ao de 316L (≈25). Em ambientes agressivos, como água do mar, soluções de cloreto e meios de cloreto ácido, o S31803 pode formar um filme passivo estável, resistindo ao início e à propagação de corrosão. Sua temperatura crítica de corrosão (CPT) normalmente varia entre 25-35 graus, que é notavelmente superior à do 316L, permitindo uma operação confiável sem perfuração em água do mar temperada e sistemas de água de resfriamento industrial.

Bom desempenho de soldagem
S31803 apresenta boas propriedades de soldagem. Em comparação com os aços inoxidáveis duplex de primeira-geração, os aços duplex-de segunda geração reduziram significativamente a sensibilidade aos ciclos térmicos de soldagem. Vários métodos de soldagem, como TIG, MIG, SMAW e SAW, podem ser usados para união. Durante a soldagem, é necessário controlar a entrada de calor (recomendado 0,5-2,5 kJ/mm) e a temperatura entre passes (normalmente menor ou igual a 150 graus) para evitar a precipitação de fases intermetálicas prejudiciais (como a fase sigma). Geralmente não é necessário recozimento com solução pós-soldagem, mas recomenda-se decapagem ou passivação para restaurar a resistência à corrosão. Materiais de enchimento correspondentes, como ER2209, são recomendados para garantir que a solda forme aproximadamente 30-50% da microestrutura de ferrita.

Boas propriedades de trabalho a quente e a frio
S31803 exibe excelentes propriedades de trabalho a quente e pode ser formado por meio de forjamento a quente, laminação a quente, extrusão a quente e outros processos de trabalho a quente dentro de uma faixa de temperatura de 950-1250 graus. O intervalo ideal de temperatura de trabalho a quente é de 1000-1150 graus. Após o trabalho a quente, é necessário tratamento em solução (aproximadamente 1020-1100 graus) para obter a melhor microestrutura duplex e propriedades mecânicas. O desempenho de trabalho a frio desta liga é superior ao dos aços inoxidáveis ferríticos, permitindo flexão a frio, laminação a frio, estampagem e outras operações de conformação. No entanto, sua tendência ao endurecimento é maior do que a dos aços inoxidáveis austeníticos. Recomenda-se realizar recozimento intermediário quando a deformação a frio exceder 5-10%.
Especificações Técnicas
Composição Química (ASTM A240/UNS S31803)
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Elemento |
Requisitos padrão |
Notas |
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Cr |
21.0 - 23.0% |
Elementos centrais que formam uma película de passivação densa para proporcionar resistência à corrosão; ferrita-elementos formadores |
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Não |
4.5 - 6.5% |
Os elementos estabilizadores de austenita promovem a formação de microestrutura duplex e melhoram a tenacidade |
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Mo |
2.5 - 3.5% |
Melhora a resistência à corrosão por pites e frestas em aproximadamente três vezes a do cromo |
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N |
0.08 - 0.20% |
Elementos formadores-de austenita fortes, reforço de solução sólida, melhoram a resistência à corrosão por pite e o limite de escoamento |
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Mn |
Menor ou igual a 2,0% |
Desoxidante, adicionado em pequenas quantidades |
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Si |
Menor ou igual a 1,0% |
Desoxidante, estritamente controlado |
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C |
Menor ou igual a 0,030% |
Controle rigorosamente para evitar que a precipitação de carbonetos prejudique a resistência à corrosão |
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P |
Menor ou igual a 0,030% |
Elementos de impureza, estritamente controlados |
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S |
Menor ou igual a 0,020% |
Elementos de impureza, rigorosamente controlados para evitar fragilidade a quente |
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Fé |
Quantidade restante (≈ 63.5%) |
Elemento matricial |
Propriedades Físicas
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Propriedade |
Valor/intervalo |
Condições de teste |
|
Densidade |
7,80g/cm³ |
Temperatura ambiente (20 graus) |
|
Ponto de fusão |
1300 - 1440 grau |
- |
|
Condutividade Térmica |
≈ 15 W/(m·K) |
Temperatura ambiente |
|
Coeficiente de Expansão Térmica (20-100 graus) |
≈ 13.0 × 10⁻⁶ /K |
Abaixo do aço inoxidável austenítico |
|
Resistividade |
≈ 0.85 μΩ·m |
Temperatura ambiente |
|
Módulo elástico (módulo de Young) |
190 - 200 GPa |
Temperatura ambiente |
|
Razão de Poisson |
0.25 - 0.29 |
Temperatura ambiente |
|
Magnetismo |
Ferromagnetismo |
A estrutura duplex é magnética |
Propriedades Mecânicas (Condição de Solução Recozida, Valor Típico, ASTM A240)
|
Propriedade |
Valor típico |
Especificação |
|
Resistência à tracção |
Maior ou igual a 620 MPa |
ASTM A240 |
|
Força de rendimento (compensação de 0,2%) |
Maior ou igual a 450 MPa |
ASTM A240 |
|
Alongamento |
Maior ou igual a 25% |
ASTM A240 |
|
Dureza (Brinell) |
290 HB (Máximo) |
- |
Nota: O limite de escoamento do S31803 é aproximadamente o dobro do 316L, o que pode reduzir significativamente a espessura da parede para obter leveza estrutural e otimização de custos.
Comparação do número equivalente de resistência à corrosão (PREN)
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Grau do material |
PREN(Cr+3.3Mo+16N) |
Resistência ao cloreto |
|
S31803 (2205) |
32 - 39 |
Excelente |
|
316L |
≈ 25 |
Em geral |
|
S32750 (2507) |
Maior ou igual a 40 |
Extremamente bom |
Resistência à corrosão (valor típico)
|
Médio |
Concentração |
Temperatura |
Taxa de corrosão |
Avaliação |
|
Água do mar |
- |
Temperatura ambiente a alta temperatura |
Ignorado |
Excelente |
|
Solução de cloreto (água salgada) |
- |
Alta temperatura |
Ignorado |
Excelente |
|
Ácido nítrico (HNO₃) |
Menor ou igual a 40% |
Temperatura ambiente |
<0.05 |
Excelente |
|
Ácido sulfúrico (H₂SO₄) |
Menor ou igual a 40% |
Temperatura ambiente |
<0.1 |
Bom |
|
Ácido clorídrico (HCl) |
Baixa concentração |
Temperatura ambiente |
<0.1 |
Bom |
|
Hidróxido de sódio (NaOH) |
- |
Temperatura ambiente |
Ignorado |
Excelente |
|
Ácidos orgânicos (como ácido acético, ácido cítrico, etc.) |
- |
Temperatura ambiente |
Ignorado |
Excelente |
|
Gás de cloro úmido |
- |
Temperatura ambiente |
Ignorado |
Excelente |
Nota: A resistência à corrosão do S31803 é superior à do 316L e 317L na maioria dos ambientes. Ele exibe excelente resistência à corrosão sob tensão (SCC) em ambientes contendo-cloreto, mas sua resistência à corrosão é limitada em meios fortemente redutores, como ácido clorídrico concentrado-de alta temperatura, ácido fluorídrico e ácido sulfúrico concentrado. Em ambientes-que contêm hidrogênio, os aços inoxidáveis duplex são suscetíveis à fragilização por hidrogênio e exigem uma avaliação cuidadosa.
Desempenho-em altas temperaturas
S31803 mantém alta resistência em temperaturas moderadas:
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Temperatura |
Resistência à tração (MPa) |
Taxa de retenção de desempenho |
|
Temperatura ambiente (20 graus) |
Maior ou igual a 620 |
100% |
|
200 graus |
≈ 560 |
Maior ou igual a 90% |
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300 graus |
≈ 500 |
Maior ou igual a 81% |
Estabilidade-térmica e microestrutural de longo prazo:
S31803 apresenta boa estabilidade microestrutural durante serviço-de longo prazo em temperaturas menores ou iguais a 300 graus.
Observação:
A exposição prolongada a temperaturas entre 300-500 graus pode levar à fragilização de 475 graus (decomposição espinodal da fase ferrita), resultando em resistência reduzida. Portanto, o uso prolongado dentro desta faixa de temperatura não é recomendado.
A exposição prolongada na faixa de 600-900 graus pode levar à precipitação da fase sigma (um composto intermetálico), o que reduz significativamente a resistência à corrosão e a tenacidade. O tratamento da solução deve passar rapidamente por esta faixa de temperatura.
O S31803 é menos sensível à precipitação de fases prejudiciais do que os aços inoxidáveis duplex de primeira-geração, mas o controle rigoroso da taxa de resfriamento ainda é necessário durante o tratamento térmico e a soldagem para passar rapidamente pela faixa sensível de temperatura.
Desempenho antioxidante:
S31803 pode formar uma camada protetora de óxido abaixo de 800 graus, oferecendo melhores propriedades antioxidantes do que os aços inoxidáveis austeníticos. Para serviço-de longo prazo em temperaturas mais altas, recomenda-se avaliar o ganho de peso de oxidação.
Sistema de tratamento térmico
O tratamento térmico do S31803 tem impacto decisivo na microestrutura e propriedades finais, com especificações comuns como segue:
Tratamento em solução (para obter a microestrutura duplex ideal e propriedades abrangentes):
Aqueça a 1020-1100 graus, segure por um tempo suficiente (aproximadamente 2-4 minutos por polegada de espessura) e, em seguida, tempere com água ou esfrie rapidamente com ar. Isto produzirá uma microestrutura duplex ideal consistindo de aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita, proporcionando ótima resistência à corrosão.
2. Tratamento de alívio de tensões (após soldagem/trabalho a frio):
Aqueça a 650-750 graus, mantenha por 1-2 horas e depois deixe esfriar ao ar. Isso é usado para eliminar tensões residuais. Contudo, note que a precipitação da fase sigma pode ocorrer nesta faixa de temperatura; recomenda-se avaliar cuidadosamente o seu impacto na resistência à corrosão.
Observação:
1. O tratamento térmico deve passar rapidamente pela faixa de temperatura sensível de 600-900 graus para evitar a precipitação da fase σ e da fase χ.
2. The solution treatment temperature should not be too high (>1100 graus), caso contrário o conteúdo excessivo de ferrita afetará a tenacidade e a resistência à corrosão.
3. Recomenda-se realizar decapagem ou passivação após o tratamento térmico para remover incrustações superficiais.
Desempenho de soldagem e pontos-chave do processo
O S31803 tem boas propriedades de soldagem, o que é uma característica importante do aço inoxidável duplex de segunda-geração:
1. Métodos de soldagem recomendados: TIG (GTAW), MIG (GMAW), SMAW, SAW, FCAW.
2. Controle de entrada de calor: Recomenda-se que a entrada de calor seja de 0,5-2,5 kJ/mm e a temperatura entre passes seja menor ou igual a 150 graus para evitar o engrossamento dos grãos na zona afetada pelo calor e a precipitação de fases prejudiciais.
3. Gás de proteção: Recomenda-se a utilização de um gás misto de Ar + 1-2% N₂, que pode aumentar o teor de austenita no metal de solda, melhorando assim a tenacidade e a resistência à corrosão da solda.
4. Metal de adição: Recomenda-se usar metais de adição de aço inoxidável duplex, como ER2209 ou E2209, que sejam compatíveis ou super{3}}combinados com o metal base para garantir que a resistência à corrosão da solda não seja inferior à do metal base.
5. Tratamento pós--soldagem: Recomenda-se realizar decapagem ou passivação para restaurar a resistência à corrosão da zona-afetada pelo calor e remover a descoloração da oxidação da soldagem. A decapagem é mais eficaz que a limpeza mecânica na remoção de camadas esgotadas-de cromo.
Comparação de propriedades magnéticas e seleção de aplicações
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Indicadores de desempenho |
S31803 (aço inoxidável duplex 2205) |
316L (aço inoxidável austenítico) |
S32750 (aço inoxidável superduplex 2507) |
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Força de rendimento (MPa) |
Maior ou igual a 450 |
≈ 220 |
Maior ou igual a 550 |
|
Resistência à tração (MPa) |
Maior ou igual a 620 |
≈ 520 |
Maior ou igual a 800 |
|
Alongamento (%) |
Maior ou igual a 25 |
Maior ou igual a 40 |
Maior ou igual a 15 |
|
PREN (Número equivalente de resistência à corrosão) |
32 - 39 |
≈ 25 |
Maior ou igual a 40 |
|
Resistência ao SCC (cloretos) |
Excelente |
Diferença (altamente sensível) |
Extremamente bom |
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Magnetismo |
Ferromagnetismo |
Não-magnético |
Ferromagnetismo |
|
Condutividade Térmica |
Maior (≈15 W/m·K) |
Inferior (≈14 W/m·K) |
Mais alto |
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Preço |
Médio |
Mais baixo |
Mais alto |
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Sugestões de seleção |
Usado principalmente em ambientes de alta-resistência, resistentes-ao cloro e moderadamente corrosivos: petróleo e gás, plataformas offshore, dessalinização de água do mar, trocadores de calor, tubulações de alta-pressão |
Usado principalmente em ambientes-resistentes à corrosão em geral com requisitos de propriedades-isentas de cloro, de baixa-temperatura, de baixa-resistência e não{4}}magnéticas |
Usado principalmente em aplicações com requisitos de maior resistência e resistência à corrosão, como ambientes com alto teor de cloreto, alta temperatura e ácidos fortes |
Mídia Aplicável
1. Soluções de água do mar e cloreto: Excelente resistência à corrosão por pites, corrosão em frestas e fissuração por corrosão sob tensão.
2. Ácidos oxidantes: Como o ácido nítrico (menor ou igual a 40%), com excelente resistência à corrosão.
3. Ácidos redutores moderadamente concentrados: como ácido sulfúrico (menor ou igual a 40%).
4. Ácidos orgânicos: ácido acético, ácido cítrico, ácido fórmico, etc.
5. Soluções alcalinas: Hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, etc.
6. Meios-de petróleo e gás contendo cloreto: Ambientes para exploração e processamento de petróleo e gás natural, em conformidade com o padrão NACE MR0175.
7. Vapor de água-de alta temperatura (as limitações de temperatura devem ser observadas)
Observação: S31803 não é resistente a meios fortemente redutores, como ácido fluorídrico e ácido clorídrico de alta-temperatura e{2}}concentração alta. Em ambientes-que contêm hidrogênio, os aços inoxidáveis duplex são suscetíveis à fragilização por hidrogênio e exigem uma avaliação cuidadosa. As condições de uso-de longo prazo a serem evitadas incluem fragilização de 475 graus e precipitação da fase σ-.
S31803 (aço inoxidável duplex 2205) é adequado para aplicações que exigem uma combinação de alta resistência, resistência ao cloro e resistência moderada à corrosão. É recomendado para uso nos seguintes campos:
Campos de aplicação
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Indústria de Petróleo e Gás Natural (aplicação principal)
● Sistemas de dutos para campos de petróleo e gás, dutos de coleta e transporte, dutos submarinos, risers
● Ferramentas de fundo de poço, equipamentos de cabeça de poço, válvulas, acessórios para tubos, flanges
● Componentes do separador, trocador de calor, bomba e válvula
● Módulos de plataforma de perfuração, sistemas de proteção contra incêndio, bombas elevatórias de água do mar
● Equipamento para ambientes ácidos de petróleo e gás em conformidade com a norma NACE MR0175 -
Processamento Químico e Engenharia Petroquímica
● Vasos de pressão, tanques de alta-pressão, reatores
● Trocadores de calor, condensadores, evaporadores
● Sistema de tubulação para transporte de meios corrosivos (incluindo ambientes de cloreto)
● Coluna de destilação, torre de absorção, separador
● Equipamento de fabricação de clorato -
Engenharia Oceânica e Dessalinização da Água do Mar
● Tubulações de usinas de dessalinização, unidades de osmose reversa (RO) de alta-pressão
● Componentes estruturais da plataforma offshore, trocadores de calor de água do mar
● Sistema de água de lastro do navio, sistema de água contra incêndio -
Indústria de Celulose e Papel
● Recipientes para vaporização, equipamentos de branqueamento, lavadoras e sistemas de processamento de armazenamento -
Indústria de energia elétrica
● Sistema de dessulfurização de gases de combustão FGD, torre absorvedora, tubulações e dutos de gases de combustão
● Tubulação do circuito secundário de água de resfriamento de energia nuclear -
Proteção Ambiental e Tratamento de Águas Residuais
● Sistema de tratamento de águas residuais, torre de purificação de gases de escape, equipamento de tratamento de águas residuais -
Mecânica e Componentes Estruturais
● Eixos rotativos de alta-pressão, rolos de prensagem, lâminas, impulsores, fixadores e componentes mecânicos e estruturais para ambientes de alta-resistência e corrosão-
● Vasos de pressão, equipamentos de processamento de alimentos
Entrega e Personalização
Oferecemos soluções de cadeia de suprimentos flexíveis e confiáveis para garantir que você receba materiais S31803 que atendem perfeitamente aos requisitos do seu projeto.
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Forma |
![]() Folha/Placa
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![]() Barra/Haste
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![]() Tubo / Tubo
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![]() Bobina de tira/folha
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![]() Fio / fio-máquina
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Faixa Convencional |
Espessura: 0.5 - 100 mm |
Diâmetro Φ6-500mm |
Diâmetro externo Φ10-300mm |
Espessura: 0,1 – 3,0 mm |
Diâmetro Φ0,5-10mm |
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Capacidade de personalização |
Chapas laminadas-a quente ou a frio-, chapas ultra-finas (a partir de 0,1 mm), peças estampadas, corte longitudinal-em dimensões específicas, tratamentos de superfície especiais (decapagem, polimento) |
Barras forjadas, barras laminadas-a quente, barras polidas, barras moldadas e diferentes condições de tratamento térmico (condição tratada com solução-) |
Tubos sem costura/tubos soldados (em conformidade com ASTM A789/A790), corte de comprimento fixo, tubos em U- |
Materiais de tira de precisão, bobinas de estampagem, blanks laminados, largura não-padrão, película protetora especial |
Desenho de precisão, fio de enchimento de soldagem, tratamento de superfície especial |
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