Acero inoxidable superdúplex Zeron 100 / F55: normas, composición y propiedades
UNS S32760, 1.4501
F55 es el forjado ASTM A182 del superdúplex UNS S32760, conocido por el nombre comercial Zeron 100: inox austenítico-ferrítico con 24–26 % de Cr, 3–4 % de Mo, 0,20–0,30 % de N y adiciones de cobre y tungsteno (0,5–1,0 % cada uno), con PREN ≥ 40 exigido por las especificaciones de compra (NORSOK M-630, fabricante) y un límite elástico de 550 MPa. En EN es el 1.4501; como fundición, el grado 6A (CD3MWCuN). El F53 (S32750, 2507) es otro superdúplex, sin Cu ni W, y tiene su propia página.
Una composición, varias normas
El nombre cambia según la forma del producto. Al especificar, cite la norma, el grado y la clase.
| Forma | ASTM/ASME | Grado/clase | EN | ABNT/otras |
|---|---|---|---|---|
| Forjado y brida (B16.5) | A182 / SA-182 | F55 (S32760) | EN 10250-4 / EN 10222-5: 1.4501* | NORSOK M-630 MDS D54* |
| Barra | A479 / SA-479; A276 | S32760 | EN 10088-3 / EN 10272: 1.4501 | NORSOK MDS D57* |
| Chapa, bobina, fleje | A240 / SA-240 | S32760 | EN 10088-2 / EN 10028-7: 1.4501 | NORSOK MDS D55* |
| Tubo sin costura (línea) | A790 / SA-790 | S32760 | EN 10216-5: 1.4501 | NORSOK MDS D51* |
| Tubo para intercambiador de calor | A789 / SA-789 | S32760 | EN 10216-5 | NORSOK MDS D58* |
| Tubo con costura | A790 (con costura); A928 (soldado por fusión, clases 1–5) | S32760 | EN 10217-7: 1.4501* | NORSOK MDS D52* |
| Accesorios (soldar a tope) | A815 / SA-815 | WPS32760 (clases WP-S, WP-W, WP-WX, CR)* | EN 10253-4* | NORSOK MDS D53* |
| Fundición | A890 / A995 (presión) | 6A = CD3MWCuN (J93380) | — | NORSOK MDS D56* |
| Consumible de soldadura | AWS A5.9 / A5.4 / A5.22 | ER2594, E2594, E2594T; tipo Zeron 100X | EN ISO 14343: 25 9 4 N L | El Zeron 100X (con W) es compatible con el S32760 |
| Arandela/perno, servicio ácido | A182 / A479 / A276 + NACE | S32760 | — | NACE MR0175/ISO 15156-3; NACE MR0103; API 6A* |
La NBR 5601 no tiene grado superdúplex (no confirmado*); especifique por UNS + norma de producto ASTM/EN. Los números MDS de NORSOK vienen de una lista de una revisión antigua y pueden haber cambiado en las ediciones vigentes de la M-630*.
Tolerancias y códigos HS
- Barras forjadas (redondas y cuadradas): sobremedida de mecanizado desde 2 mm (Ø 6–16 mm) hasta 24 mm (Ø 400–500 mm) en el diámetro. Ej.: Ø 100–125 mm terminado: +7 mm, tolerancia +6 / −0 (longitud hasta 3.500 mm).
- Discos forjados: sobremedida de 4 a 9 mm en el diámetro y de 3 a 11 mm en la altura, tolerancia solo positiva.
- Corte y mecanizado: sierra de cinta −0 / +5 a +15 mm en la longitud; chorro de agua +10 % del espesor en el diámetro (mín. 2 mm); piezas mecanizadas −0 / +2 a +5 mm en el diámetro. Vea las tablas completas (INF 002 e INF 003, iguales para todas las aleaciones).
| Forma | NCM (Brasil, 8 dígitos) | HS (internacional, 6 dígitos) | HTS (EE. UU., 10 dígitos)* | CN (Unión Europea, 8 dígitos)* |
|---|---|---|---|---|
| Barra forjada | 7222.30.00 | 7222.30 | 7222.30.0024 | 7222 30 51 |
| Barra laminada en caliente | 7222.11.00 | 7222.11 | 7222.11.0059 | 7222 11 11 |
| Chapa (> 10 mm, ancho ≥ 600 mm) | 7219.21.00 | 7219.21 | 7219.21.0020 | 7219 21 10 |
| Tubo sin costura | 7304.41.90 | 7304.41 | 7304.41.6045 | 7304 41 00 |
| Tubo con costura | 7306.40.00 | 7306.40 | 7306.40.5085 | 7306 40 80 |
| Brida y conexión | 7307.21.00 | 7307.21 | 7307.21.5000 | 7307 21 00 |
Clase arancelaria: acero inoxidable (por composición química, según las Notas del Capítulo 72 y la Nota 5 de la Sección XV).
*: códigos de EE. UU. y de la UE a modo de referencia. NCM según la legislación vigente (Reglas Generales de Interpretación, Notas de los Capítulos 72, 74 y 75 y Nota 5 de la Sección XV). Confirme el código definitivo con su agente de aduanas según el tamaño y el acabado del ítem. HS = primeros 6 dígitos de la NCM.
Composición química por norma (%)
Los rangos de cada norma lado a lado, para ver dónde difieren.
| Norma / grado | C máx. | Mn máx. | P máx. | S máx. | Si máx. | Cr | Ni | Mo | N | Otros |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A240/A182 F55 (S32760) | 0,030 | 1,00 | 0,030 | 0,010 | 1,00 | 24,0–26,0 | 6,0–8,0 | 3,0–4,0 | 0,20–0,30 | Cu 0,50–1,00; W 0,50–1,00*; PREN ≥ 40 |
| A890/A995 6A (CD3MWCuN) | 0,03 | 1,00 | 0,030 | 0,025 | 1,00 | 24,0–26,0 | 6,5–8,5 | 3,0–4,0 | 0,20–0,30 | Cu 0,5–1,0; W 0,5–1,0 |
Calcule el PREN de Superdúplex Zeron 100 / F55 / S32760 en la calculadora de PREN →
Propiedades mecánicas por norma
Valores mínimos a temperatura ambiente, en la condición de suministro indicada.
| Norma y condición | Límite elástico mín. | Resistencia a la tracción | Alarg. | Red. de área | Dureza |
|---|---|---|---|---|---|
| FORJADOS | |||||
| A182 F55, solubilizado | 550 MPa (80 ksi) | 750–895 MPa (109–130 ksi) | 25 % | 45 % | no especificada* |
| LAMINADOS | |||||
| A240 S32760, chapa | 550 MPa | 750–895 MPa | 25 % | — | 270 HBW máx.* (las fuentes difieren) |
| A479 / A276 barra S32760 | 550 MPa | 750–895 MPa* | 25 %* | * | 310 HBW máx. (Langley) |
| TUBOS, ACCESORIOS Y FUNDICIONES | |||||
| A790 / A789 S32760 | 550 MPa | 750–895 MPa | 25 % | — | 310 HBW / 32 HRC máx.* |
| A815 WPS32760 | según el material de partida* | 750 MPa mín.* | 25 %* | — | * |
| A890 / A995 6A (CD3MWCuN) | 450 MPa (65 ksi) | 690 MPa mín. (100 ksi) | 25 % | — | — |
Calcule el peso de barra, chapa o tubo de Superdúplex Zeron 100 / F55 / S32760 →
F55 (S32760) frente a F53 (S32750): Zeron 100 frente a 2507
Ambas aleaciones comparten la misma base 25Cr-7Ni y el mismo límite elástico de 550 MPa. El S32750 (2507) usa más Mo (hasta 5 %) y N (0,24–0,32 %) y no tiene W; tiene una resistencia a la tracción mínima mayor (800 MPa) y menor alargamiento (15 %). El S32760 (Zeron 100) añade Cu y W (0,5–1,0 % cada uno), tiene Mo máx. de 4 % y lleva PREN ≥ 40 como requisito en la propia composición; la resistencia a la tracción está en 750–895 MPa con 25 % de alargamiento. En la práctica son intercambiables en muchas MDS (NORSOK enumera ambos en la misma hoja de datos), pero no son el mismo grado: verifique qué UNS exige la especificación y use un consumible compatible (ER2594 o tipo Zeron 100X).
Tratamientos térmicos exigidos por las normas
| Norma | Condición de suministro | Temperatura |
|---|---|---|
| A182 F55 / A240 S32760 | Solubilizado y enfriado en líquido | 1100–1140 °C (2010–2085 °F) |
| A790 S32760 | Solubilizado y enfriado rápido | 1070–1140 °C (1960–2085 °F) (Total Materia)* |
| A890 / A995 6A | Solubilizado y templado en agua | 1100 °C mín.* |
Planifique un forjado libre en Superdúplex Zeron 100 / F55 / S32760: reducción, esbeltez y cuánto material enviar →Simule el plan de corte del lingote o de la barra →
Variantes de la familia
| Variante | Normas | Diferencia | Límite elástico / resistencia a la tracción |
|---|---|---|---|
| S32750 (2507, SAF 2507, 1.4410) | A182 F53, A240, A479, A790, A789, A815, A928 | Mo 3–5 %, N 0,24–0,32 %, sin W/Cu | 550 / 800 MPa |
| S32760 (Zeron 100, 1.4501) | A182 F55, A240, A276, A479, A790, A789, A815, A928 | Cu 0,5–1 % y W 0,5–1 %; PREN ≥ 40 exigido | 550 / 750–895 MPa |
| S32550 (Ferralium 255, 1.4507) | A182 F61, A240, A479, A276, A790 | Cu 1,5–2,5 %, menos Ni y N; el PREN mínimo puede ser < 40 | 550 / 750–760 MPa |
| S32520 (UR 52N+, Ferralium 255-SD50, 1.4507) | A182 F59, A240, A789, A790, A928 | Cu 0,5–3 %*, N hasta 0,35 %; PREN > 40 | 550 / 770 MPa |
| CE3MN (5A, J93404) | A890 / A995 5A | Fundición equivalente al 2507; Mo 4–5 % | 515 / 690 MPa |
| CD3MWCuN (6A, J93380) | A890 / A995 6A | Fundición equivalente al Zeron 100 (Cu + W) | 450 / 690 MPa |
Corrosión, PREN y temperatura
- PREN: Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16 N. Para el S32760, NORSOK M-630, NACE MR0175 y la especificación del fabricante (Zeron 100) exigen PREN ≥ 40; con los contenidos mínimos de la ASTM el cálculo da ≈ 38, por eso el PREN se verifica en la colada.
- Corrosión por picaduras y en rendijas: el ensayo habitual es el ASTM G48 método A a 50 °C durante 24 h, sin picaduras (22Cr: 40 °C). La CPT típica es muy superior a la del dúplex 22Cr y del 316L.
- Fases intermetálicas (sigma, chi): precipitan rápidamente entre ~600 y 1000 °C; el rango crítico de formación va de ~320 a 955 °C (A923). El enfriamiento lento después del solubilizado o la soldadura con alto aporte térmico hunden la tenacidad y la resistencia a las picaduras.
- Fragilización a 475 °C: la ferrita se endurece con exposición prolongada entre ~300 y 525 °C, lo que limita el uso continuo a unos 250 °C (ASME suele aceptar hasta ~315 °C)*.
- Baja temperatura: tenacidad comprobada por Charpy a −46 °C (NORSOK: 45 J promedio / 35 J individual) o −40 °C (A923 método B).
- NACE MR0175/ISO 15156-3: el superdúplex solubilizado se acepta con límites de pH2S, cloruros y temperatura que dependen del rango de PREN (40–45); NACE MR0103 limita el superdúplex a 32 HRC; las compras NORSOK suelen exigir 28 HRC / 270 HB*.
Compare aleaciones por medio corrosivo, concentración y temperatura →
Ensayos exigidos para superdúplex (ASTM A923, G48, NORSOK)
- ASTM A923: detecta fases intermetálicas: método A (ataque con NaOH, solo aceptación), método B (Charpy) y método C (cloruro férrico).
- A923 método C: S32750, S32550 y S32520 ensayados a 40 °C, pérdida máxima de 10 mdd. El S32760 no aparecía en la edición de 2008; confirme en la edición vigente*.
- A923 método B: S32750 a −40 °C con energía acordada entre comprador y proveedor; fundición J93404 (5A) a −46 °C, 54 J mín.
- ASTM G48 A a 50 °C / 24 h: sin picaduras y con pérdida de masa ≤ 4 g/m² es el criterio habitual de NORSOK M-630/M-650*.
- Ferrita (ASTM E562): 35–55 % en el metal base; en la soldadura, 30–70 % (NORSOK M-601)*.
- NORSOK M-650: calificación del fabricante (forja, fundición, laminación) para 25Cr; exige una pieza de calificación con los ensayos anteriores.
Soldadura
| Ítem | Práctica habitual |
|---|---|
| Consumible | ER2594 (AWS A5.9), E2594 (A5.4) o un consumible tipo Zeron 100X (con W); EN ISO 14343 25 9 4 N L |
| Gas | Ar + 2 % N2 (protección) y Ar o Ar + N2 para la purga, para evitar la pérdida de nitrógeno en la raíz |
| Precalentamiento | No se usa |
| Interpase | Máx. 100–150 °C (100 °C es lo común para 25Cr)* |
| Aporte térmico | Bajo y controlado, ~0,5–1,5 kJ/mm, para equilibrar la ferrita sin precipitar sigma* |
| TTPS | No se hace alivio de tensiones; si es necesario, solo solubilizado completo con temple en agua |
| Control | Ferrita y dureza en la calificación (350 HV10 máx. habitual), G48 y Charpy según NORSOK M-601/M-650* |
Metal de aporte para soldadura
La composición del alambre normalmente no es idéntica a la del material: cada página explica por qué.
Equivalentes internacionales
| Sistema | Designación |
|---|---|
| UNS | S32760; fundición equivalente J93380 (6A) |
| Forjado ASTM | F55 (S32760) |
| EN / W.Nr. | 1.4501 X2CrNiMoCuWN25-7-4 |
| Nombres comerciales | Zeron 100 (Rolled Alloys) |
| JIS | Sin equivalente JIS directo* |
| GB | Sin equivalente GB directo* |
| ABNT / SAE / AISI | Sin designación AISI/SAE; la NBR 5601 no tiene grado correspondiente* |
La equivalencia es por composición aproximada; las propiedades mínimas, los ensayos y el tratamiento térmico cambian de una norma a otra.
Aplicaciones típicas
| Forma o industria | Dónde se usa |
|---|---|
| Petróleo y gas offshore | Líneas de agua de mar, inyección, manifolds, umbilicales y sistemas contra incendio (NORSOK) |
| Submarino | Conectores, bridas F55, hubs y válvulas en contacto con agua de mar |
| Desalinización (SWRO) | Tubos y recipientes de alta presión con salmuera |
| Química y celulosa | Intercambiadores, bombas y equipos con cloruros y ácidos |
| Bombas y válvulas | Cuerpos fundidos 6A, ejes e internos en barra A479 |
| Fijación | Espárragos y tuercas de superdúplex para servicio con cloruros y H2S |
Preguntas frecuentes
¿F53 y F55 son lo mismo?
No. El F53 es el S32750 (2507) y el F55 es el S32760 (Zeron 100, con Cu y W). Tienen el mismo límite elástico de 550 MPa y la misma base 25Cr, pero la composición, la resistencia a la tracción y el tratamiento térmico son distintos.
¿Cuál es el PREN mínimo del F55?
PREN ≥ 40, exigido por las especificaciones de compra (NORSOK M-630, NACE MR0175 y el fabricante) y verificado en el análisis de colada: Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16 N. Solo con los contenidos mínimos de la ASTM el cálculo daría ≈ 38.
¿Cuál es la diferencia entre dúplex y superdúplex?
El dúplex 22Cr (S31803/S32205, F51/F60) tiene PREN ~34 y límite elástico de 450 MPa. El superdúplex 25Cr tiene PREN ≥ 40 y límite elástico de 550 MPa, para agua de mar y cloruros más agresivos.
¿Qué fundición corresponde al Zeron 100?
El grado 6A de ASTM A890/A995 (CD3MWCuN, J93380), con Cu y W como el S32760.
