Sandvik 3RE60: Acero Inoxidable Dúplex de Alto Rendimiento para Resistencia a la Corrosión

Propiedades principales

El Sandvik 3RE60 es un acero inoxidable dúplex (austenítico-ferrítico) que destaca por:

• Alta resistencia a la corrosión bajo tensión (SCC) en ambientes con cloruros.
• Buena resistencia a la corrosión general y por picaduras.
• Elevada resistencia mecánica: aproximadamente el doble del límite elástico de los grados austeníticos.
• Buena resistencia a la corrosión por erosión y fatiga por corrosión.
• Propiedades físicas que ofrecen ventajas de diseño.
• Buena soldabilidad.

Datos técnicos

La información técnica detallada y los gráficos relevantes sobre el comportamiento a la corrosión, propiedades mecánicas y físicas se muestran en las figuras de la página del material.

URL de la ficha técnica: Sandvik 3RE60

Actualización de la ficha: 26/08/2019 09:20 (sustituye a todas las ediciones anteriores)

Propiedades generales

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Densidad	23,0 °C	7,8 g/cm³
Contenido reciclado		82,1 %	Contenido reciclado promedio

Propiedades mecánicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Módulo de elasticidad	20,0 °C	200 GPa
	100,0 °C	194 GPa
	200,0 °C	186 GPa
	300,0 °C	180 GPa
Alargamiento	23,0 °C	30 %	mín.
Alargamiento A2	23,0 °C	30 %	mín.
Dureza Rockwell C	23,0 °C	28 [-]	máx.
Resistencia a la tracción	23,0 °C	700 - 880 MPa	mín.
Límite elástico Rp0.1	23,0 °C	500 MPa	mín.
Límite elástico Rp0.2	20,0 °C	480 MPa	mín.
	50,0 °C	430 MPa	mín.
	100,0 °C	370 MPa	mín.
	150,0 °C	350 MPa	mín.
	200,0 °C	330 MPa	mín.
	250,0 °C	325 MPa	mín.
	300,0 °C	320 MPa	mín.

Propiedades térmicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Coeficiente de expansión térmica	100,0 °C	1E-5 1/K	para 30°C hasta la temperatura indicada
	200,0 °C	1E-5 1/K	para 30°C hasta la temperatura indicada
	300,0 °C	1,05E-5 1/K	para 30°C hasta la temperatura indicada
	400,0 °C	1,1E-5 1/K	para 30°C hasta la temperatura indicada
Calor específico	20,0 °C	475 J/(kg·K)
	100,0 °C	505 J/(kg·K)
	200,0 °C	530 J/(kg·K)
	300,0 °C	555 J/(kg·K)
	400,0 °C	580 J/(kg·K)
Conductividad térmica	20,0 °C	13 W/(m·K)
	100,0 °C	15 W/(m·K)
	200,0 °C	16 W/(m·K)
	300,0 °C	17 W/(m·K)
	400,0 °C	19 W/(m·K)

Composición química

Elemento	Valor	Comentario
Carbono	0,03 %	máx.
Cromo	18,5 %
Hierro	Balance
Manganeso	1,5 %
Molibdeno	2,6 %
Níquel	4,5 %
Nitrógeno	0,07 %
Fósforo	0,03 %	máx.
Silicio	1,6 %
Azufre	0,015 %	máx.

Propiedades tecnológicas y aplicaciones

Áreas de aplicación

El 3RE60 es un material excelente para su uso en ambientes con cloruros donde la corrosión por picaduras y la corrosión bajo tensión son problemas potenciales. En tales ambientes, el 3RE60 es muy superior a los aceros austeníticos estándar. Por ello, es particularmente adecuado para intercambiadores de calor que trabajan con agua de refrigeración con contenidos moderados de cloruros.

Ejemplos típicos de aplicación se encuentran en refinerías de petróleo, plantas químicas y petroquímicas, y en la industria del papel.

La alta resistencia y dureza del 3RE60 hacen de este material una alternativa atractiva a los aceros austeníticos en estructuras sometidas a cargas pesadas o desgaste.

Certificaciones

Aprobaciones:

• Aprobado para uso en ASME Boiler and Pressure Vessel Code sección VIII div. 1 y 2, construcción NGS 1604 (normas nórdicas para aplicación de SS 2376).
• VdTÜV-Werkstoffblatt 385 (Acero inoxidable ferrítico-austenítico).

Si el 3RE60 se expone durante períodos prolongados a temperaturas superiores a 300 °C (570 °F), la microestructura cambia, lo que resulta en una reducción de la tenacidad al impacto. Este efecto no necesariamente afecta el comportamiento del material a la temperatura de operación. Por ejemplo, los tubos de intercambiadores de calor pueden usarse a temperaturas más altas sin problemas. Contacte a Sandvik para asesoramiento.

Para aplicaciones de recipientes a presión, se requiere 300 °C (570 °F) como máximo según VdTÜV-Wb 385 y NGS 1604.

Conformado en frío

Doblado

La fuerza requerida para el doblado es aproximadamente el doble para 3RE60 que para AISI 304L/316L, pero una vez superado el límite elástico, la deformación plástica ocurre con la misma facilidad que en aceros inoxidables austeníticos. El 3RE60 puede doblarse en frío hasta un 25% de deformación sin requerir tratamiento térmico posterior. Sin embargo, bajo condiciones de servicio donde el riesgo de corrosión bajo tensión comienza a aumentar (por ejemplo, temperatura del material cerca de 150°C en ambiente con oxígeno y alrededor de 100 ppm Cl⁻), se recomienda tratamiento térmico incluso después de un doblado moderado en frío.

Propiedades de corrosión

Corrosión general

En términos de resistencia a la corrosión general, el 3RE60 es comparable o superior al AISI 316L en la mayoría de los medios. La tabla siguiente contiene ejemplos de datos de corrosión obtenidos de pruebas de laboratorio en ácido fórmico y clorhídrico.

La resistencia al ácido sulfúrico se muestra en el diagrama isocorrosión de la figura 3. El diagrama muestra que el 3RE60 se compara bien con el AISI 316L en este aspecto.

(Tabla de datos de corrosión en ácido fórmico y clorhídrico omitida por brevedad; consultar ficha técnica original.)

Para uso en condiciones fuertemente oxidantes, por ejemplo en ácido nítrico, no se recomienda el 3RE60. En tales ambientes, se debe elegir un acero austenítico, por ejemplo Sandvik 3R12 (AISI 304L) o el acero especial Sandvik 2RE10 (AISI 310L).

Corrosión por picaduras

La resistencia a la picadura de un acero mejora al aumentar el contenido de cromo y molibdeno. Comparado con aceros del tipo AISI 316, el 3RE60 tiene mayor contenido de cromo y por tanto mejor resistencia a la picadura. Comparado con aceros del tipo AISI 304, que no contienen molibdeno, el 3RE60 es claramente superior. Esto se confirma mediante mediciones potenciostáticas de la temperatura crítica para la iniciación de corrosión por picaduras (CPT) realizadas en soluciones acuosas con cloruros (figura 4).

Corrosión bajo tensión

Los aceros austeníticos estándar AISI 304L y AISI 316L son propensos a la corrosión bajo tensión (SCC) en soluciones con cloruros a temperaturas superiores a unos 60°C (140°F). Los aceros inoxidables dúplex son mucho menos sensibles a este tipo de corrosión. La buena resistencia del 3RE60 a SCC ha sido demostrada por pruebas de laboratorio, pero más significativamente por amplia experiencia operativa durante los últimos 20 años. La experiencia operativa y los resultados de laboratorio se han compilado en la figura 5.

El diagrama indica el rango de temperatura-cloruro dentro del cual el 3RE60 y los aceros estándar AISI 304L y AISI 316L pueden usarse sin riesgo de corrosión bajo tensión. A altos contenidos de cloruros, la resistencia a la picadura suele ser el factor limitante. En tales casos, recomendamos el uso del acero inoxidable dúplex Sandvik SAF 2205, un acero con 22% Cr, 5,5% Ni y 3% Mo.

Los resultados de pruebas de laboratorio realizadas en cloruro de calcio se muestran en la figura 6. Las pruebas se continuaron hasta la falla o un máximo de 500 h. El diagrama muestra la mucho mayor resistencia a SCC del 3RE60 comparado con los aceros austeníticos estándar AISI 304L y AISI 316L.

Corrosión intergranular

El 3RE60 pertenece a la familia de aceros inoxidables dúplex modernos cuya composición se ha equilibrado de manera que, al soldar, la reforma de austenita en la zona afectada por el calor adyacente a la soldadura ocurre rápidamente. Esto resulta en una microestructura que da propiedades de corrosión y tenacidad aproximadamente iguales a las del metal base. La larga experiencia con 3RE60 en estructuras soldadas ha confirmado la alta resistencia del acero a la corrosión intergranular.

Corrosión por grietas

De la misma manera que la resistencia a la picadura puede relacionarse con el contenido de cromo y molibdeno del acero, también lo puede la resistencia a la corrosión por grietas. Por tanto, el 3RE60 posee mejor resistencia a la corrosión por grietas que los aceros del tipo AISI 316L.

Corrosión por erosión

Los aceros del tipo AISI 316L son atacados por corrosión por erosión si se exponen a medios fluidos que contienen partículas sólidas altamente abrasivas. Debido a su alta dureza, el 3RE60 muestra muy buena resistencia bajo tales condiciones.

Fatiga por corrosión

En ciertas aplicaciones, por ejemplo rodillos de succión en fábricas de papel, la resistencia del material a la fatiga por corrosión tiene un impacto crucial en su vida útil. Pruebas de laboratorio han mostrado que el 3RE60 tiene una resistencia a la fatiga bajo condiciones corrosivas mucho mejor que los aceros del tipo AISI 316L. Esto se aplica tanto al material recocido como al soldado. La diferencia entre los dos grados de acero se explica por la superior resistencia mecánica del 3RE60.

Se han realizado pruebas de fatiga por flexión rotatoria en 3RE60 y AISI 316L a temperatura ambiente en una solución que contiene 400 ppm Cl⁻ y 250 ppm SO₄²⁻, pH = 3,5. Los resultados se muestran en la figura 7.

Expandido

En comparación con los aceros inoxidables austeníticos, el 3RE60 tiene un límite elástico del 0,2% y una resistencia a la tracción más altos. Esto debe tenerse en cuenta al expandir tubos en tuboplacas. Se pueden usar métodos normales de expandido, pero la expansión requiere una fuerza inicial mayor y debe realizarse en una sola operación.

Tratamiento térmico

Los tubos se entregan normalmente en condición de tratamiento térmico. Si se necesita tratamiento térmico adicional después de un procesamiento posterior, se recomienda:

Recocido de solución: 990-1130°C (1815-2065°F), enfriamiento rápido en aire o agua.

El tratamiento térmico se realiza en forma de recocido de solución (ver bajo este epígrafe) o recocido por resistencia.

Conformado en caliente

El doblado en caliente se realiza a 1100-950°C (2010-1740°F) y debe ir seguido de recocido de solución.

Mecanizado

El mecanizado de aceros inoxidables siempre requiere un ajuste de los datos de corte y del método de mecanizado para obtener resultados satisfactorios. Al tornear con herramientas de metal duro, la velocidad de corte debe reducirse un 20% para el acabado y un 60% para el desbaste comparado con las velocidades aplicadas para AISI 316. Lo mismo se aplica aproximadamente a otras operaciones. Si se usan herramientas de acero rápido, se puede usar aproximadamente la misma velocidad de corte que para AISI 316.

Recomendaciones detalladas para la elección de herramientas y datos de corte se proporcionan en el folleto S-1,462-ENG. Seleccione datos como para el grado 5R60 (AISI 316), teniendo en cuenta los comentarios anteriores.

Otras informaciones

Formas de suministro

Tubo y tubería sin costura en Sandvik 4C54 se suministra en dimensiones hasta 125 mm de diámetro exterior en condición de recocido de solución y decapado blanco o en condición de recocido brillante.

Otras formas de suministro:

• Tubo y tubería soldados
• Accesorios
• Cinta, recocida o laminada en frío a diferentes grados de dureza
• Barra de acero
• Chapa, lámina y banda ancha
• Tuboplacas forjadas

Tubo y tubería sin costura: Tubo sin costura para intercambiadores de calor según ASTM A789 se almacena en condición de recocido de solución y decapado blanco en tamaño (pared media): 32 x 1,5 mm.

Metal de aporte para soldadura almacenado en los siguientes diámetros:

• Hilo de soldadura Sandvik 22.8.3.L
• 0,80, 1,60, 2,0 y 2,4 mm (2/64, 1/16, 5/64 y 3/32 pulg.)
• Electrodos revestidos Sandvik 22.9.3.LR
• 2,5, 3,25 y 4,0 mm (3/32, 1/8 y 5/32 pulg.)

Soldadura

La soldabilidad del Sandvik 3RE60 es buena. La soldadura debe realizarse sin precalentamiento y el tratamiento térmico posterior normalmente no es necesario. Los métodos adecuados de soldadura por fusión son soldadura por arco con electrodo revestido (MMA/SMAW) y soldadura por arco protegido por gas, con el método TIG/GTAW como primera opción.

Para Sandvik 3RE60 se recomienda una aportación de calor de 0,5-2,5 kJ/mm y temperatura entre pasadas de <150°C (300°F).

Metales de aporte recomendados:

• Soldadura TIG/GTAW o MIG/GMAW
  • ISO 14343 S 22 9 3 N L / AWS A5.9 ER2209 (ej. Exaton 22.8.3.L)
• Soldadura MMA/SMAW
  • ISO 3581 E 22 9 3 N L R / AWS A5.4 E2209-17 (ej. Exaton 22.9.3.LR)