Propiedades, tipos y aplicaciones del acero dúplex

El acero inoxidable dúplex combina las mejores características de dos tipos diferentes de acero inoxidable. Mezcla dos estructuras, llamadas austenita y ferrito, Casi por igual. Gracias a su resistencia y tenacidad, muchas industrias lo utilizan para grandes proyectos en entornos exigentes. El uso de este acero de alta resistencia permite ahorrar dinero, ya que los constructores pueden utilizar láminas de metal más delgadas y aun así obtener un rendimiento excepcional.

¿Qué se entiende por acero dúplex?

El acero dúplex es un acero inoxidable especial con una estructura de dos componentes. Está compuesto aproximadamente por un 50 % de austenita y un 50 % de ferrita. Por eso se llama dúplex, que significa de dos partes.

La ferrita confiere al acero gran resistencia y le ayuda a soportar un tipo de agrietamiento causado por la tensión. Es importante en grandes estructuras. La austenita, por su parte, le otorga tenacidad y le ayuda a resistir la corrosión en diversos entornos, por ejemplo, al entrar en contacto con agua salada.

Esta poderosa combinación hace que el acero dúplex sea mucho mejor que los aceros inoxidables comunes. El acero dúplex es el doble de resistente que los aceros inoxidables comunes, como 304. Esta mayor resistencia permite utilizar piezas de metal más delgadas, lo que supone un ahorro tanto de dinero como de peso.

¿El acero 304 es un acero inoxidable dúplex?

No, el 304 no es un acero inoxidable dúplex. El grado 304 es un acero inoxidable austenítico. Posee una estructura monofásica compuesta principalmente de austenita. A diferencia del acero dúplex, que presenta una estructura bifásica equilibrada, el acero 304 contiene únicamente la fase austenítica. 

Propiedades del acero inoxidable dúplex

Composición química

El acero dúplex contiene ingredientes especiales, como el cromo, que en las series 18% a 29% es el componente principal. Este forma una capa protectora que impide la oxidación.

El molibdeno tiene una dureza de hasta 5%, lo que lo hace más resistente a la corrosión por picaduras que pueden formarse cuando el metal está sometido a ataque.

Se añade nitrógeno para hacer que la pieza de austenita sea aún más resistente y mejor contra la oxidación.

El níquel se utiliza en pequeñas cantidades. Ayuda a equilibrar la estructura de dos componentes y hace que el acero dúplex sea más económico que otros aceros inoxidables de alta resistencia.

Fuerza y resistencia

El acero dúplex es increíblemente resistente. Su límite elástico, justo antes de que se doble permanentemente, oscila entre 400 y 700 MPa. Esta enorme resistencia duplica la del acero inoxidable estándar.

Su alta resistencia permite a los ingenieros utilizar menos material en un proyecto, lo que ahorra tanto costes como peso.

¿Se oxida el acero dúplex?

Si bien el acero dúplex es altamente resistente a la corrosión, no es completamente inoxidable. El cromo forma una capa pasiva protectora que previene la oxidación en la mayoría de los ambientes. Sin embargo, si esta capa protectora se daña, puede producirse corrosión. La adición de molibdeno y nitrógeno mejora significativamente su resistencia a la corrosión por picaduras y grietas.

Maquinabilidad del acero

Debido a su gran resistencia, cortar y dar forma al acero dúplex es más difícil que a otros aceros inoxidables. Requiere más fuerza para cortarlo debido a su dureza. Los operarios deben usar herramientas muy afiladas y cortar a menor velocidad para obtener un buen resultado. Es necesario utilizar abundante refrigerante para evitar que el metal se sobrecaliente durante el proceso de corte.

Tipos y grados de acero inoxidable dúplex

El tipo de acero dúplex se elige en función de su resistencia a la corrosión, especialmente a la formación de agujeros por óxido. Los científicos utilizan un valor denominado PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) para determinarlo. Un valor PREN más alto indica una mejor protección.

¿Cuáles son los 4 tipos de acero dúplex?

Los tipos básicos de acero inoxidable dúplex son:

Dúplex ajustado

Este tipo tiene un PREN más bajo y utiliza ingredientes menos costosos como el níquel y el molibdeno. Es excelente porque sigue siendo el doble de resistente que el acero inoxidable 304 estándar, pero se recomienda su uso en lugares con corrosión leve, como los tanques de almacenamiento de uso diario.

Dúplex estándar

 Este es el tipo más popular, siendo el grado 2205 el favorito. Ofrece la mejor combinación de precio, resistencia y capacidad anticorrosiva. Funciona muy bien en ambientes con presencia de agua salada o cloruros.

Súper dúplex

 Este acero contiene más cromo y molibdeno, lo que le confiere un mayor índice PREN y, por lo tanto, una excelente resistencia a la corrosión y al agrietamiento por tensión. Se utiliza para los trabajos más exigentes en entornos extremadamente agresivos.

Hiper dúplex

El acero hiperdúplex ofrece una excelente resistencia a la corrosión. Es el tipo de acero dúplex más caro, debido a su alto contenido en elementos de aleación especiales. Por consiguiente, se utiliza en centrales geotérmicas.

¿Es mejor el acero dúplex que el acero inoxidable?

Para proyectos de petróleo y gas, y procesamiento químico, el dúplex es mejor que el 304 y acero inoxidable 316. Sin embargo, para aplicaciones moldeables y de menor costo, los aceros inoxidables austeníticos son más adecuados.

¿Cuál es la diferencia entre el acero dúplex y el acero 316?

 La principal distinción entre el acero dúplex y el acero 316 se basa en tres aspectos: estructura, resistencia y coste:

Estructura

El dúplex tiene una estructura mixta de ferrita-austenita, mientras que el 316 es completamente austenítico.

Fuerza

 La resistencia a la fluencia del acero dúplex es de 400-700 MPa y es aproximadamente el doble de fuerte que la del acero 316, que es de 200-300 MPa.

Resistencia a la corrosión

 El dúplex es más resistente a la corrosión bajo tensión y a las picaduras en ambientes clorados y, por lo tanto, es superior cuando se utiliza en agua salada.

Contenido de níquel

 En el acero 316, el níquel 10-14% es más alto que el dúplex 4-7% y esto hace que el 316 sea más costoso.

Rendimiento a bajas temperaturas

 El acero 316 es más resistente a temperaturas criogénicas más bajas, y el acero dúplex puede volverse quebradizo por debajo de -50 °C.

Costo

 El dúplex es más económico principalmente debido a su menor contenido de níquel y ofrece un rendimiento superior en la mayoría de las aplicaciones.

Aplicaciones del acero inoxidable dúplex

¿Para qué se utiliza un dúplex?

La combinación de resistencia y tenacidad del acero dúplex lo hace ideal para industrias exigentes:

• Industria de petróleo y gas: Se utiliza en plataformas marinas, oleoductos submarinos y recipientes a presión, donde su alta resistencia reduce el peso de los componentes para facilitar la instalación en el mar.
• Procesamiento químico: Se encuentran en reactores y tanques de almacenamiento que manejan ácidos corrosivos, donde una larga vida útil reduce los costos de mantenimiento.
• Aplicaciones marinas: Esencial para plantas desalinizadoras, barcos y estructuras costeras expuestas a agua salada corrosiva.
• Generación de energía: Se utiliza en sistemas de desulfuración de gases de combustión y circuitos de refrigeración, con grados súper dúplex para instalaciones geotérmicas.
• Minería: Se aplica en tanques de lixiviación y agitadores que manejan lodos ácidos y materiales abrasivos.

Fabricación y procesamiento de acero inoxidable dúplex

La fabricación de acero dúplex requiere pasos cuidadosos para obtener la estructura perfecta de dos partes.

Fusión

Los trabajadores comienzan fundiendo materias primas como hierro, cromo y níquel en enormes hornos. Deben ajustar cuidadosamente las cantidades de cada ingrediente para conseguir la composición química exacta del acero.

Organización 

A continuación, calientan el acero a una temperatura elevada, entre 1050 °C y 1250 °C. Después, lo laminan o forjan para convertirlo en placas, barras o tubos. El calor intenso mantiene el acero lo suficientemente blando como para poder darle forma sin que se agriete.

Tratamiento térmico

El recocido es un paso importante en el tratamiento térmico del acero dúplex. En este proceso, el acero se calienta a altas temperaturas y se enfría rápidamente con agua. Este enfriamiento instantáneo fija la estructura bicomponente, la mezcla 50/50 de austenita y ferrita, lo que le confiere al acero su considerable resistencia.

¿Es el acero dúplex más caro que el acero inoxidable?

El precio del acero dúplex varía en comparación con otros grados de acero inoxidable. Generalmente es menos costoso que los aceros austeníticos con alto contenido de níquel, como el 316L, debido a su menor contenido de níquel. Sin embargo, el acero dúplex cuesta más que el acero inoxidable 304 básico. 

Acero dúplex frente a otros grados de acero inoxidable

Al comparar el acero dúplex con otros aceros inoxidables, este último se destaca. Es el doble de resistente que el acero inoxidable básico, grado 304. Por consiguiente, previene mucho mejor el agrietamiento causado por la tensión de los cloruros. Si bien el 304 es más económico y fácil de moldear para proyectos sencillos, el acero dúplex es una solución a largo plazo.

En comparación con el acero de grado 316, que ofrece mayor resistencia a la corrosión por picaduras que el 304, el acero dúplex es mucho más resistente. Además, el acero dúplex contiene menos níquel que el 316, lo que le confiere una mejor relación calidad-precio. El acero de grado 316 es una mejor opción para climas muy fríos, pero el acero dúplex ofrece mayor resistencia mecánica y una mejor resistencia general a la corrosión en ambientes de agua salada.

Conclusión

El acero dúplex ofrece una resistencia y una resistencia a la corrosión excepcionales para numerosas aplicaciones importantes y decisivas. La selección de grados específicos se basa en los requisitos de PREN y las condiciones de operación. Los fabricantes ofrecen una amplia gama de productos para satisfacer de forma eficiente las demandas de ingeniería globales. 

Preguntas más frecuentes