Aço inox superduplex Zeron 100 / F55: normas, composição e propriedades
UNS S32760, 1.4501
O F55 é o forjado ASTM A182 do superduplex UNS S32760, conhecido pelo nome comercial Zeron 100: inox austeno-ferrítico com 24–26 % Cr, 3–4 % Mo, 0,20–0,30 % N e adição de cobre e tungstênio (0,5–1,0 % cada), com PREN ≥ 40 exigido pelas especificações de compra (NORSOK M-630, fabricante) e limite de escoamento de 550 MPa. Na EN é o 1.4501; no fundido, o grau 6A (CD3MWCuN). O F53 (S32750, 2507) é outro superduplex, sem Cu e W, e tem página própria.
Uma composição, várias normas
O nome muda com a forma do produto. Ao especificar, cite norma, grau e classe.
| Forma | ASTM/ASME | Grau/classe | EN | ABNT/outras |
|---|---|---|---|---|
| Forjado e flange (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, tira | A240 / SA-240 | S32760 | EN 10088-2 / EN 10028-7: 1.4501 | NORSOK MDS D55* |
| Tubo sem costura (linha) | A790 / SA-790 | S32760 | EN 10216-5: 1.4501 | NORSOK MDS D51* |
| Tubo de troca térmica | A789 / SA-789 | S32760 | EN 10216-5 | NORSOK MDS D58* |
| Tubo com costura | A790 (soldado); A928 (eletrofusão, classes 1–5) | S32760 | EN 10217-7: 1.4501* | NORSOK MDS D52* |
| Conexões (butt-weld) | A815 / SA-815 | WPS32760 (classes WP-S, WP-W, WP-WX, CR)* | EN 10253-4* | NORSOK MDS D53* |
| Fundido | A890 / A995 (pressão) | 6A = CD3MWCuN (J93380) | — | NORSOK MDS D56* |
| Consumível de solda | AWS A5.9 / A5.4 / A5.22 | ER2594, E2594, E2594T; tipo Zeron 100X | EN ISO 14343: 25 9 4 N L | Zeron 100X (com W) casa com o S32760 |
| Arruela/parafuso, sour service | A182 / A479 / A276 + NACE | S32760 | — | NACE MR0175/ISO 15156-3; NACE MR0103; API 6A* |
A NBR 5601 não traz grau superduplex (não confirmado*); especifique por UNS + norma ASTM/EN de forma. Os números de MDS NORSOK vêm de lista de revisão antiga e podem ter mudado nas edições atuais da M-630*.
Tolerâncias e NCM
- Barras forjadas (redondas e quadradas): sobremetal de 2 mm (Ø 6–16 mm) a 24 mm (Ø 400–500 mm) no diâmetro. Ex.: Ø 100–125 mm acabado: +7 mm, tolerância +6 / −0 (comprimento até 3.500 mm).
- Discos forjados: sobremetal de 4 a 9 mm no diâmetro e de 3 a 11 mm na altura, tolerância só positiva.
- Corte e usinagem: serra fita −0 / +5 a +15 mm no comprimento; jato d’água +10 % da espessura no diâmetro (mín. 2 mm); usinados −0 / +2 a +5 mm no diâmetro. Ver tabelas completas (INF 002 e INF 003, iguais para todas as ligas).
| Forma | NCM (Brasil, 8 dígitos) | HS (internacional, 6 dígitos) | HTS (EUA, 10 dígitos)* | CN (União Europeia, 8 dígitos)* |
|---|---|---|---|---|
| Barra forjada | 7222.30.00 | 7222.30 | 7222.30.0024 | 7222 30 51 |
| Barra laminada a quente | 7222.11.00 | 7222.11 | 7222.11.0059 | 7222 11 11 |
| Chapa grossa (> 10 mm, largura ≥ 600 mm) | 7219.21.00 | 7219.21 | 7219.21.0020 | 7219 21 10 |
| Tubo sem costura | 7304.41.90 | 7304.41 | 7304.41.6045 | 7304 41 00 |
| Tubo com costura | 7306.40.00 | 7306.40 | 7306.40.5085 | 7306 40 80 |
| Flange e conexão | 7307.21.00 | 7307.21 | 7307.21.5000 | 7307 21 00 |
Classe fiscal: aço inox (pela composição química, conforme as Notas do Capítulo 72 e a Nota 5 da Seção XV).
*: códigos de EUA e UE de referência. NCM pela legislação vigente (Regras Gerais de Interpretação, Notas dos Capítulos 72, 74 e 75 e Nota 5 da Seção XV). Confirme a NCM final com seu despachante conforme a dimensão e o acabamento do item. HS = 6 primeiros dígitos da NCM.
Composição química por norma (%)
As faixas de cada norma lado a lado, para ver onde elas diferem.
| Norma / grau | C máx | Mn máx | P máx | S máx | Si máx | Cr | Ni | Mo | N | Outros |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 o PREN de Superduplex Zeron 100 / F55 / S32760 na calculadora de PREN →
Propriedades mecânicas por norma
Valores mínimos à temperatura ambiente, na condição de fornecimento indicada.
| Norma e condição | LE mín | LR | Along. | RA | Dureza |
|---|---|---|---|---|---|
| FORJADO | |||||
| A182 F55, solubilizado | 550 MPa (80 ksi) | 750–895 MPa (109–130 ksi) | 25 % | 45 % | não especificada* |
| LAMINADO | |||||
| A240 S32760, chapa | 550 MPa | 750–895 MPa | 25 % | — | 270 HBW máx* (fontes divergem) |
| A479 / A276 barra S32760 | 550 MPa | 750–895 MPa* | 25 %* | * | 310 HBW máx (Langley) |
| TUBOS, CONEXÕES E FUNDIDOS | |||||
| A790 / A789 S32760 | 550 MPa | 750–895 MPa | 25 % | — | 310 HBW / 32 HRC máx* |
| A815 WPS32760 | conforme matéria-prima* | 750 MPa mín* | 25 %* | — | * |
| A890 / A995 6A (CD3MWCuN) | 450 MPa (65 ksi) | 690 MPa mín (100 ksi) | 25 % | — | — |
Calcule o peso de barra, chapa ou tubo de Superduplex Zeron 100 / F55 / S32760 →
F55 (S32760) x F53 (S32750): Zeron 100 x 2507
As duas ligas têm a mesma base 25Cr-7Ni e o mesmo LE de 550 MPa. A S32750 (2507) usa mais Mo (até 5 %) e N (0,24–0,32 %) e não tem W; tem LR mínimo maior (800 MPa) e alongamento menor (15 %). A S32760 (Zeron 100) adiciona Cu e W (0,5–1,0 % cada), tem Mo máx 4 % e traz PREN ≥ 40 como requisito na própria composição; o LR fica em 750–895 MPa com 25 % de alongamento. Na prática são intercambiáveis em muitos MDS (NORSOK lista as duas no mesmo data sheet), mas não são o mesmo grau: confira qual UNS a especificação pede, e use consumível compatível (ER2594 ou tipo Zeron 100X).
Tratamentos térmicos previstos nas normas
| Norma | Condição de fornecimento | Temperatura |
|---|---|---|
| A182 F55 / A240 S32760 | Solubilizado e resfriado em líquido | 1100–1140 °C (2010–2085 °F) |
| A790 S32760 | Solubilizado e resfriado rápido | 1070–1140 °C (1960–2085 °F) (Total Materia)* |
| A890 / A995 6A | Solubilizado e resfriado em água | 1100 °C mín* |
Calcule o forjado livre em Superduplex Zeron 100 / F55 / S32760: redução, esbeltez e quanto material enviar →Simule o plano de corte do lingote ou da barra →
Variantes da família
| Variante | Normas | Diferença | LE / LR |
|---|---|---|---|
| S32750 (2507, SAF 2507, 1.4410) | A182 F53, A240, A479, A790, A789, A815, A928 | Mo 3–5 %, N 0,24–0,32 %, sem W/Cu | 550 / 800 MPa |
| S32760 (Zeron 100, 1.4501) | A182 F55, A240, A276, A479, A790, A789, A815, A928 | Cu 0,5–1 % e 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 %, Ni e N mais baixos; PREN mínimo pode ficar < 40 | 550 / 750–760 MPa |
| S32520 (UR 52N+, Ferralium 255-SD50, 1.4507) | A182 F59, A240, A789, A790, A928 | Cu 0,5–3 %*, N até 0,35 %; PREN > 40 | 550 / 770 MPa |
| CE3MN (5A, J93404) | A890 / A995 5A | Fundido equivalente ao 2507; Mo 4–5 % | 515 / 690 MPa |
| CD3MWCuN (6A, J93380) | A890 / A995 6A | Fundido equivalente ao Zeron 100 (Cu + W) | 450 / 690 MPa |
Corrosão, PREN e temperatura
- PREN: Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16 N. Para o S32760, NORSOK M-630, NACE MR0175 e a especificação do fabricante (Zeron 100) exigem PREN ≥ 40; com os teores mínimos da ASTM o cálculo dá ≈ 38, por isso o PREN é conferido na corrida.
- Pite e fresta: ensaio usual é ASTM G48 método A a 50 °C por 24 h, sem pite (22Cr: 40 °C). CPT típica bem acima da do 22Cr duplex e do 316L.
- Fases intermetálicas (sigma, chi): precipitam rápido entre ~600 e 1000 °C; a faixa crítica de formação vai de ~320 a 955 °C (A923). Resfriamento lento após solubilização ou soldagem com aporte alto derruba tenacidade e resistência a pite.
- Fragilização a 475 °C: a ferrita endurece com exposição longa entre ~300 e 525 °C, o que limita o uso contínuo a cerca de 250 °C (ASME costuma aceitar até ~315 °C)*.
- Baixa temperatura: tenacidade comprovada por Charpy a −46 °C (NORSOK: 45 J média / 35 J individual) ou −40 °C (A923 método B).
- NACE MR0175/ISO 15156-3: superduplex solubilizado é aceito com limites de pH2S, cloreto e temperatura que dependem da faixa de PREN (40–45); NACE MR0103 limita superduplex a 32 HRC; compras NORSOK costumam pedir 28 HRC / 270 HB*.
Compare ligas por meio corrosivo, concentração e temperatura →
Ensaios exigidos em superduplex (ASTM A923, G48, NORSOK)
- ASTM A923: detecta fases intermetálicas: método A (ataque NaOH, só aprova), método B (Charpy) e método C (cloreto férrico).
- A923 método C: S32750, S32550 e S32520 ensaiados a 40 °C, perda máxima 10 mdd. S32760 não aparecia na edição 2008; confirmar na edição vigente*.
- A923 método B: S32750 a −40 °C com energia acordada entre comprador e fornecedor; fundido J93404 (5A) a −46 °C, 54 J mín.
- ASTM G48 A a 50 °C / 24 h: sem pite e perda de massa ≤ 4 g/m² é o critério usual NORSOK M-630/M-650*.
- Ferrita (ASTM E562): 35–55 % no metal base; na solda, 30–70 % (NORSOK M-601)*.
- NORSOK M-650: qualificação do fabricante (forjaria, fundição, laminador) para 25Cr; exige peça de qualificação com os ensaios acima.
Soldagem
| Item | Prática usual |
|---|---|
| Consumível | ER2594 (AWS A5.9), E2594 (A5.4) ou consumível tipo Zeron 100X (com W); EN ISO 14343 25 9 4 N L |
| Gás | Ar + 2 % N2 (proteção) e Ar ou Ar + N2 na purga, para não perder nitrogênio na raiz |
| Pré-aquecimento | Não usado |
| Interpasse | Máx 100–150 °C (100 °C comum em 25Cr)* |
| Aporte térmico | Baixo e controlado, ~0,5–1,5 kJ/mm, para equilibrar ferrita sem precipitar sigma* |
| TTPS | Não se faz alívio de tensões; se necessário, só solubilização completa com resfriamento em água |
| Controle | Ferrita e dureza na qualificação (350 HV10 máx usual), G48 e Charpy conforme NORSOK M-601/M-650* |
Metal de adição para soldar
A composição do arame normalmente não é idêntica à do material: cada página explica o motivo.
Equivalências internacionais
| Sistema | Designação |
|---|---|
| UNS | S32760; fundido equivalente J93380 (6A) |
| ASTM forjado | F55 (S32760) |
| EN / W.Nr. | 1.4501 X2CrNiMoCuWN25-7-4 |
| Nomes comerciais | Zeron 100 (Rolled Alloys) |
| JIS | Sem equivalente JIS direto* |
| GB | Sem equivalente GB direto* |
| ABNT / SAE / AISI | Sem designação AISI/SAE; NBR 5601 sem grau correspondente* |
Equivalência é por composição aproximada; propriedades mínimas, ensaios e tratamento térmico mudam de norma para norma.
Aplicações típicas
| Forma ou setor | Onde é usado |
|---|---|
| Óleo e gás offshore | Linhas de água do mar, injeção, manifolds, umbilicais e sistemas de incêndio (NORSOK) |
| Subsea | Conectores, flanges F55, hubs e válvulas em contato com água do mar |
| Dessalinização (SWRO) | Tubos e vasos de alta pressão com salmoura |
| Química e celulose | Trocadores, bombas e equipamentos com cloretos e ácidos |
| Bombas e válvulas | Corpos fundidos 6A, eixos e internos em barra A479 |
| Fixação | Estojos e porcas em superduplex para serviço com cloreto e H2S |
Perguntas frequentes
F53 e F55 são a mesma coisa?
Não. F53 é S32750 (2507) e F55 é S32760 (Zeron 100, com Cu e W). Têm o mesmo LE de 550 MPa e base 25Cr, mas composição, LR e tratamento térmico diferem.
Qual é o PREN mínimo do F55?
PREN ≥ 40, exigido pelas especificações de compra (NORSOK M-630, NACE MR0175 e fabricante) e conferido na análise da corrida: Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16 N. Só com os teores mínimos da ASTM o cálculo daria ≈ 38.
Qual a diferença entre duplex e superduplex?
O duplex 22Cr (S31803/S32205, F51/F60) tem PREN ~34 e LE 450 MPa. O superduplex 25Cr tem PREN ≥ 40 e LE 550 MPa, para água do mar e cloretos mais agressivos.
Qual fundido corresponde ao Zeron 100?
ASTM A890/A995 grau 6A (CD3MWCuN, J93380), com Cu e W como o S32760.
