Norma ASTM A182 para bridas de tuberías de acero dúplex

 

ASTM A182 es una especificación estándar para bridas de tuberías de acero inoxidable y aleaciones forjadas o laminadas, accesorios forjados y válvulas y piezas destinadas a servicios de alta-temperatura. Esta especificación cubre grados de acero inoxidable dúplex, austenítico y ferrítico/austenítico. En particular, los grados dúplex cubiertos en esta especificación incluyen UNS S31803, S32205, S32550, S32750 y S32760.

 

Los aceros inoxidables dúplex, también conocidos como aceros inoxidables austeníticos-ferríticos, ofrecen excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión. Los aceros inoxidables dúplex como A182 F51, F53 y F55 tienen una alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y a la corrosión por picaduras, lo que los hace adecuados para su uso en entornos hostiles que se encuentran en las industrias de procesamiento químico, petróleo y gas, marina y de pulpa y papel, entre otras.

 

 

ASTM A182/A182M es la especificación que rige las bridas de tuberías de acero inoxidable dúplex forjadas. Cubre cuatro grados en la producción de rutina - F51 (UNS S31803), F60 (S32205), F53 (S32750) y F55 (S32760) - y fija su química, límite elástico mínimo (450–550 MPa), dureza máxima (290–310 HBW), recocido obligatorio en solución con enfriamiento líquido y requisitos de marcado. Las bridas dúplex A182 están limitadas a un servicio de 315 grados y se clasifican en el Grupo 2.8 de materiales ASME B16.5 para clasificaciones de presión.

 

 

Cuello de soldadura (WN)	Tuberías de alta-presión/alta-temperatura
Sin cordones-(SO)	Tuberías de proceso generales
Ciego (BL)	Cierre de boquillas de tuberías o equipos.
Soldadura por enchufe (SW)	Tuberías de pequeño-diámetro
roscado	Aplicaciones especiales de baja-temperatura/pequeño-calibre
Junta de regazo (LJ)	Sistemas que requieren un desmantelamiento frecuente
Brida de orificio	Medición de flujo
Cuello de soldadura largo (LWN)	Equipos especiales/conexiones de boquillas

 

 

 

F51 (UNS S31803)Es el grado de forja dúplex 22Cr original. Es el caballo de batalla de la familia: 21,0–23,0 % Cr, 2,5–3,5 % Mo, nitrógeno entre 0,08 % y 0,20 %. Esa amplia ventana de nitrógeno es la debilidad del F51 y es la razón por la que el grado ha sido reemplazado constantemente.

 

F60 (UNS S32205)es la versión ajustada de la misma aleación. El cromo se eleva a un mínimo de 22,0 a 23,0%, el molibdeno a 3,0 a 3,5% y el nitrógeno a 0,14 a 0,20%. El resultado es un piso PREN garantizado en lugar del esperado-. La mayoría de los operadores que escriben una especificación 2205 hoy escriben "A182 F60" y agregan "F51 no aceptable".

 

F53 (UNS S32750)es 25Cr super duplex, la respuesta estándar al agua de mar cálida. Lleva entre 24,0 y 26,0 % de Cr, entre 3,0 y 5,0 % de Mo y entre 0,24 y 0,32 % de N, lo que da un PREN mayor o igual a 41. El límite elástico aumenta a 550 MPa, aproximadamente 2,6 veces el del 316L y un 22 % por encima del F60.

 

F55 (UNS S32760), conocido comercialmente como Zeron 100, se encuentra en la cima de la familia. Mantiene la base de 25Cr y agrega entre 0,50 y 1,00% de cobre y entre 0,50 y 1,00% de tungsteno. El cobre mejora la resistencia al ácido sulfúrico y fosfórico; el tungsteno eleva el PREN modificado en aproximadamente la mitad de su porcentaje de peso. F55 es el grado que se alcanza cuando el servicio contiene cloruros *y* un ácido reductor diluido, o cloruros más H₂S.

 

 

Calificación

UNS

C máx.

Mn máx.

P máx.

S máx.

si máximo

cr

Ni

Mes

N

Cu

W

F51

S31803

0.03

2

0.03

0.02

1

21.0–23.0

4.5–6.5

2.5–3.5

0.08–0.20

-

-

F60

S32205

0.03

2

0.03

0.02

1

22.0–23.0

4.5–6.5

3.0–3.5

0.14–0.20

-

-

F53

S32750

0.03

1.2

0.035

0.02

0.8

24.0–26.0

6.0–8.0

3.0–5.0

0.24–0.32

0,50 máximo

-

F55

S32760

0.03

1

0.03

0.01

1

24.0–26.0

6.0–8.0

3.0–4.0

0.20–0.30

0.50–1.00

0.50–1.00

 

 

Calificación	UNS	Mínima tracción	Rendimiento mínimo (0,2%)	Alargamiento mínimo (2 pulg.)	Reducción de área min	Dureza máxima
F51	S31803	620 MPa (90 ksi)	450 MPa (65 ksi)	25%	45%	290 HBW
F60	S32205	655 MPa (95 ksi)	450 MPa (65 ksi)	25%	45%	290 HBW
F53	S32750	800 MPa (116 ksi) Menor o igual a 50 mm; 735 MPa (106 ksi) > 50 mm	550 MPa (80 ksi) Menor o igual a 50 mm; 515 MPa (75 ksi) > 50 mm	15%	-	310 HBW
F55	S32760	750 a 895 MPa (109 a 130 ksi)	550 MPa (80 ksi)	25%	45%	310 HBW
F61	S32550	750 MPa (109 ksi)	550 MPa (80 ksi)	25%	50%	302 HBW

 

 

A182 requiere que las piezas forjadas dúplex sean tratadas con solución y templadas, no recocidas ni enfriadas por aire. La propia tabla de la norma indica la temperatura mínima de disolución y el medio refrigerante:

Calificación	Tratamiento térmico	Temperatura de solución	Medio de enfriamiento	Enfriamiento hacia abajo
F51	Tratar y apagar la solución.	1.020 grados (1.870 grados F) mín.	Líquido	260 grados (500 grados F)
F60	Tratar y apagar la solución.	1.020 grados (1.870 grados F) mín.	Líquido	260 grados (500 grados F)
F53	Tratar y apagar la solución.	1.025 grados (1.880 grados F) mín.	Líquido	260 grados (500 grados F)
F55	Tratar y apagar la solución.	1100 a 1140 grados (2010 a 2085 grados F)	Líquido	260 grados (500 grados F)

En el taller, las prácticas ventanas utilizadas por los falsificadores dúplex se encuentran ligeramente más altas que el piso estándar: 1.020 a 1.080 grados para F51 y F60, y 1.050 a 1.100 grados para F53 y F55. El súper dúplex necesita el extremo más caliente porque su mayor contenido de cromo y molibdeno se disuelve más lentamente.

 

 

¿Por qué la insistencia en el enfriamiento líquido?

El acero inoxidable dúplex es muy sensible a la precipitación intermetálica entre aproximadamente 1000 grados y 550 grados, con la peor tasa de ataque en la banda de 700 a 900 grados. Mantenga una forja dúplex en esa ventana y la fase sigma forma - un intermetálico duro, quebradizo y rico en cromo- que extrae el cromo y el molibdeno de la matriz circundante. Las consecuencias son desproporcionadas con la cantidad. Entre uno y dos por ciento del volumen de sigma puede reducir la energía de impacto Charpy a la mitad. El cinco por ciento pasará la inspección visual y el PMI, luego se agrietará en la prueba hidráulica o dentro de uno o dos años de servicio. El quince por ciento puede romperse durante la manipulación.

 

 

Contenido de ferrita.

La microestructura dúplex debe contener entre 35% y 65% ​​de ferrita por volumen, siendo el objetivo práctico entre 40% y 60%. NACE MR0175/ISO 15156 utiliza la banda del 35 al 65 % para el metal base y del 30 al 70 % para el metal de soldadura.

 

Detección de fases intermetálicas.

ASTM A923 proporciona tres métodos para detectar fases intermetálicas perjudiciales en dúplex: Método A (grabado con hidróxido de sodio), Método B (impacto Charpy a una temperatura específica) y Método C (examen microestructural a 500×). El método A es una prueba de detección en el taller; El método B es el que realmente atrapa a sigma. ASTM A1084 ofrece una prueba de detección electroquímica adicional.

 

Ensayos de corrosión por picaduras.

El Método A ASTM G48 en cloruro férrico al 6% a una temperatura especificada es la prueba de aceptación estándar para bridas súper dúplex. Un requisito típico del proyecto es que no haya picaduras a 40 grados para F53 y F55.

 

Identificación positiva del material.

El PMI no es un requisito del A182; es un requisito del proyecto, y en obra dúplex debería ser del 100%.

 

 

Proceso de dar un título.

Los certificados de prueba de fábrica EN 10204 3.1 con química completa por calor, resultados de tensión, registro de tratamiento térmico y dureza son la base. Los organismos de inspección de terceros- comúnmente invocados para paquetes de bridas dúplex incluyen DNV, Bureau Veritas, Lloyd's Register, ABS y TÜV.

 

Calificación.

A182 requiere el nombre o marca registrada del fabricante, el símbolo de grado, el número de calor y la designación de especificación en cada pieza.

 

 

Este es el error más común en la adquisición de bridas dúplex, por lo que merece su propia sección.

Cubiertas ASTM A182falsificadobridas. Cubiertas ASTM A995elencoAcero inoxidable austenítico-ferrítico (dúplex) para piezas que contienen presión-- cuerpos de válvulas, carcasas de bombas y, sí, bridas. Ambos son legítimos. Ambos se utilizan en los mismos proyectos. No son intercambiables y tienen diferentes propiedades mecánicas, diferentes requisitos de prueba y diferentes precios.

 

 

A182 rige el material, no las dimensiones. El cumplimiento dimensional proviene de una norma independiente y, para bridas dúplex, las más comunes son:

ASME B16.5- bridas y accesorios bridados de NPS 1/2 a NPS 24, clases 150 a 2500. Los grados dúplex se incluyen en el grupo de materiales 2.8.

ASME B16.47 Serie AySerie B- bridas-de gran diámetro NPS 26 a NPS 60. La Serie A deriva del MSS SP-44, la Serie B del antiguo API 605. La Serie A es más pesada y es la predeterminada para nuevos diseños de tuberías y costa afuera; La Serie B es más ligera y todavía aparece en renovaciones de plantas más antiguas.

ASME B16.36- bridas de orificio, frecuentemente especificadas en dúplex para medición de flujo en líneas de inyección y agua producida.

EN 1092-1- el sistema designado PN- europeo, cuando una brida dúplex debe acoplarse con un equipo europeo.

ASME B16.20- juntas, incluidas las dimensiones del anillo RTJ que dictan la geometría de la ranura.

ASME B46.1- textura de la superficie. Las caras elevadas normalmente tienen una Ra de 125 a 250 µin (3,2 a 6,3 µm), con dentados concéntricos o en espiral; Las ranuras RTJ tienen sus propios requisitos de acabado.

 

 

Temperatura	Clase 150	Clase 300	Clase 600	Clase 900	Clase 1500	Clase 2500
−29 a 38 grados (−20 a 100 grados F)	290 psi	750 psi	1.500 psi	2250 psi	3750 psi	6250 psi
93 grados (200 grados F)	260 psi	745 psi	1.490 psi	2230 psi	3720 psi	6200 psi
149 grados (300 grados F)	230 psi	665 psi	1.335 psi	2000 psi	3335 psi	5,560 psi
204 grados (400 grados F)	200 psi	615 psi	1230 psi	1.845 psi	3.070 psi	5,120 psi
260 grados (500 grados F)	170 psi	580 psi	1.160 psi	1.740 psi	2905 psi	4.840 psi
315 grados (600 grados F)	140 psi	555 psi	1,115 psi	1.670 psi	2,785 psi	4,640 psi

Clasificaciones en psi, de las tablas ASME B16.5 Grupo 2.8. Se permite la interpolación lineal entre las temperaturas indicadas.

 

 

Metales de aportación.

Para 2205 (F51/F60) soldado a tubería S31803/S32205, use ER2209 para GTAW y GMAW, o E2209 para SMAW. Para 2507 (F53) utilice ER2594 o E2594. Para F55 soldado a tubería S32760, ER2594 es la opción común.

 

Precalentar y entrepasar.

No se requiere precalentamiento. La temperatura máxima entre pasadas es de 150 grados para 2205 y de 100 grados para súper dúplex. Superarlo ralentiza el enfriamiento a través del rango de sensibilización y empuja la ZAT hacia la formación de sigma.

 

 

Entrada de calor.

Contrólelo entre aproximadamente 0,5 y 1,5 kJ/mm para 2205 y manténgalo en el extremo inferior para súper dúplex.

 

Tratamiento térmico posterior-a la soldadura. Ninguno.

 

Blindaje y purga.

El oxígeno en el gas de respaldo debe mantenerse por debajo de 100 ppm y por debajo de 50 ppm en súper dúplex. Las adiciones de nitrógeno del 2 al 5% en el gas de purga ayudan a compensar la pérdida de nitrógeno del baño de soldadura y estabilizan la fracción de austenita.

 

Equilibrio de fases.

El objetivo de aceptación es entre 35% y 65% ​​de ferrita en el metal de soldadura y HAZ, siendo preferido entre 40% y 60%. Mídelo en la calificación del procedimiento y-verifícalo en producción.

 

 

Calificación	Precio indicativo (USD/kg, FOB Asia)	Índice relativo	Aplicación típica de la prima
A182 F316L	4.30–6.10	0.75	austenítico de referencia
A182 F51 (S31803)	6.80–9.40	1	Dúplex de referencia
A182 F60 (S32205)	7.00–9.60	1.02–1.05	Mayor contenido de nitrógeno, suelos de Cr/Mo más ajustados
A182 F53 (S32750)	9.30–12.50	1.30–1.40	25Cr, 4% Mo, 0,27% N
A182 F55 (S32760)	11.00–15.00	1.45–1.60	Adiciones de Cu y W
A182 F61 (S32550)	10.50–14.50	1.35–1.50	Cu-rodamiento 25Cr
A182 F44 (S31254)	10.00–13.50	1.40–1.60	6Mo súper austenítico

 

 

El certificado de fábrica que dice "recocido" en lugar de "solución tratada y apagada". Esto aparece más de lo que a nadie le gustaría. La química es correcta, la prueba de tensión pasa, la dureza se encuentra dentro del límite - y la resistencia al impacto es la mitad de lo que debería ser. El indicador es el texto del certificado combinado con una lectura de dureza en la parte superior de la banda. Cualquier forja dúplex cuyo certificado no indique la temperatura de solución y el medio de enfriamiento debe tratarse como no probada, independientemente de lo que diga el documento.

 

Fase Sigma que pasa inspección dimensional y PMI. Un proveedor envía una brida ciega F53 con un cubo de 100 mm que se enfrió en un tanque inmóvil. El exterior se enfría rápidamente, el núcleo no. El PMI está limpio, las dimensiones son perfectas, la dureza indica 300 HBW - dentro de la tapa 310. Sólo una prueba Charpy o una verificación ASTM A923 revela el problema.

 

Bridas dúplex A182 Análisis de fallas (por ejemplo, corrosión intergranular causada por un tratamiento térmico inadecuado)

Los aceros inoxidables dúplex como ASTM A182 F51, F53 y F55 requieren un tratamiento térmico de solución cuidadosamente controlado y un enfriamiento rápido. La exposición excesiva dentro de aproximadamente 320 a 955 grados (600 a 1750 grados F) puede promover la precipitación de fases intermetálicas perjudiciales, que pueden reducir tanto la resistencia a la corrosión como la tenacidad.

 

 

P: ¿Qué cubre exactamente ASTM A182 para bridas dúplex?

R: A182/A182M cubre bridas de tuberías de acero inoxidable y aleación forjadas o laminadas, accesorios forjados, válvulas y piezas para sistemas de presión, hasta 10 000 lb [4540 kg] por pieza. Para dúplex incluye los grados F51 (S31803), F60 (S32205), F53 (S32750), F55 (S32760), F54 (S32304), F57 (S39277) y F61 (S32550). No cubre tuberías dúplex (A790/A928), accesorios forjados (A815), placas (A240) ni piezas fundidas (A995).

 

P: ¿Cuál es la diferencia entre ASTM A182 F51 y F60?

R: Ambos son 2205 dúplex, pero el F60 tiene pisos más ajustados: cromo 22,0 % como mínimo frente a 21,0 % para F51, molibdeno 3,0 % como mínimo frente a 2,5 % y nitrógeno 0,14 % como mínimo frente a 0,08 %. Debido a que el nitrógeno contribuye 16 veces su peso a PREN, F60 garantiza PREN mayor o igual a 34 en cada calor, mientras que un calor F51 bajo-nitrógeno puede caer a 31-32. La diferencia de precio suele ser inferior al 5%, por lo que la mayoría de los operadores especifican ahora el F60.

 

P: ¿Cuál es la temperatura máxima de servicio para las bridas dúplex A182?

R: 315 grados (600 grados F). ASME B16.5 no asigna ninguna clasificación de presión al acero inoxidable dúplex por encima de esa temperatura para el Grupo 2.8, porque el dúplex se vuelve quebradizo después de un servicio moderadamente elevado. Esto se aplica igualmente a F51, F53, F55 y F60; Ninguno de ellos es un material de alta-temperatura.

 

P: ¿Qué límites de dureza se aplican a las bridas dúplex A182?

R: F51 y F60 tienen un máximo de 290 HBW; F53 y F55 tienen un máximo de 310 HBW; F61 tiene un máximo de 302 HBW. Una lectura por encima del techo casi siempre indica un problema de tratamiento térmico - velocidad de enfriamiento insuficiente, fase sigma o exceso de ferrita - en lugar de un problema químico.

 

P: ¿Es realmente obligatorio el enfriamiento con agua para las bridas dúplex?

R: Sí. A182 especifica el tratamiento de solución y enfriamiento líquido para F51, F60, F53 y F55, enfriamiento por debajo de 500 grados F [260 grados]. El enfriamiento por aire de una sección en el rango de 900 a 600 grados permite que se forme la fase sigma; incluso entre el 1% y el 2% en volumen puede reducir a la mitad la energía de impacto Charpy. Para secciones de más de 100 mm, normalmente se necesita enfriamiento por niebla-más-rociado para alcanzar la velocidad de enfriamiento del núcleo requerida.

 

P: ¿Se pueden tratar térmicamente las bridas dúplex después-de la soldadura?

R: No. Los aceros inoxidables dúplex nunca se alivian-la tensión después de soldarlos. Un PWHT en el rango de 550 a 900 grados precipitaría las fases sigma y chi y destruiría tanto la tenacidad como la resistencia a la corrosión. En su lugar, controle la entrada de calor y la temperatura entre pasadas durante la soldadura.

 

P: ¿Cuál es la diferencia entre las bridas dúplex ASTM A182 y ASTM A995?

A: A182 cubre bridas forjadas; A995 cubre componentes fundidos dúplex y súper dúplex. Los equivalentes de fundición son 4A (J92205, fundición 2205), 5A (J93404, fundición 2507) y 6A (J93380, tipo Zeron 100). Los límites elásticos mínimos de fundición dúplex son inferiores a los grados forjados - A995 5A garantiza 485 MPa, mientras que A182 F53 garantiza 550 MPa -, por lo que una fundición no es un sustituto directo-de una forja.

 

P: ¿Qué metal de aportación utilizo para soldar una brida A182 F60 a una tubería dúplex?

R: ER2209 para GTAW o GMAW, o E2209 para SMAW. Para tuberías F53 y 2507, utilice ER2594 o E2594. Nunca utilice relleno 316L; El metal de soldadura austenítico resultante tiene bajo contenido de nitrógeno y se picará antes que el metal base dúplex.

 

P: ¿Qué temperatura entre pasadas debo mantener al soldar bridas dúplex?

R: 150 grados máximo para 2205 grados (F51/F60) y 100 grados máximo para súper dúplex (F53/F55). Exceder el límite entre pasadas ralentiza el enfriamiento a través del rango de sensibilización y promueve la formación de sigma en la zona afectada por el calor.

 

P: ¿Qué contenido de ferrita debe tener una brida dúplex?

R: Del 35 al 65 % en volumen para el metal base, siendo el objetivo práctico de fabricación del 40 al 60 %. NACE MR0175/ISO 15156 utiliza entre un 35% y un 65% para el metal base y entre un 30% y un 70% para el metal de soldadura. La ferrita se mide mediante recuento de puntos según ASTM E562 o con un ferritoscopio calibrado.

 

P: ¿Cómo detecto la fase sigma en una brida dúplex?

R: Utilice ASTM A923. El método A es una prueba de detección de grabado con hidróxido de sodio; El método B es una prueba de impacto Charpy que en realidad identifica la fragilidad; El método C es un examen microestructural a 500×. ASTM A1084 proporciona un método de detección electroquímica adicional. Charpy es la prueba que detecta las fallas que el PMI y las comprobaciones de dureza pasan por alto.

 

P: ¿Por qué no puedo usar F51 en lugar de F60 para ahorrar dinero?

R: Puedes hacerlo, y en servicios livianos-bajos-cloruro funcionará. El riesgo es que F51 permite que el nitrógeno baje al 0,08%, por lo que un calor compatible puede aterrizar en PREN 31 - por debajo del umbral que requieren la mayoría de las especificaciones de servicio de agua de mar y-ácida. La prima del F60 suele ser inferior al 5% y elimina esa variabilidad por completo. En cualquier diseño con base de cloruro o H₂S, F60 es la opción más económica durante la vida útil del activo.

 

P: ¿Cuánto cuesta una brida dúplex A182 por kilogramo?

R: Los rangos indicativos FOB Asia a finales de 2026 son de 6,80 a 9,40 USD/kg para F51, de 7,00 a 9,60 USD/kg para F60, de 9,30 a 12,50 USD/kg para F53 y de 11,00 a 15,00 USD/kg para F55, frente a 4,30 a 6,10 USD/kg para F316L. El mecanizado completo, la clase de presión, el tamaño y el nivel de certificación mueven el número; un cuello de soldadura Clase 150 F60 de 24 pulgadas normalmente cuesta entre 1500 y 2500 dólares por pieza.

 

P: ¿F53 es lo mismo que 2507 y F55 es lo mismo que Zeron 100?

R: Sí. F53 es UNS S32750, se vende como 2507 o 25Cr súper dúplex. F55 es UNS S32760, vendido como Zeron 100. Los grados están relacionados pero no son idénticos - F55 agrega entre 0,50 y 1,00 % de cobre y entre 0,50 y 1,00 % de tungsteno, lo que mejora el rendimiento en ácidos reductores diluidos a un precio superior de aproximadamente entre un 10 y un 15 % sobre F53.

 

P: ¿Por qué a veces se utiliza un imán para comprobar las bridas dúplex?

R: Debido a que el dúplex es ferromagnético, a diferencia del 304 y el 316. Un imán es una prueba negativa útil - una pieza vendida como dúplex que es completamente no-magnética probablemente sea un grado austenítico sustituido. No es una prueba positiva, porque el acero al carbono, el acero inoxidable serie 400 y algunos sustitutos dúplex también son magnéticos.

 

P: ¿Las bridas dúplex son adecuadas para servicio amargo según NACE MR0175?

R: Sí, dentro de unos límites. ISO 15156-3 acepta aceros inoxidables dúplex en estado de solución-recocido, líquido-enfriado con 35–65% de ferrita, sujeto a temperatura y envolventes de presión{7}}parciales de H₂S: aproximadamente 10 kPa H₂S para PREN de 30 a 40 grados y 20 kPa para PREN por encima de 40, hasta 232 grados. Por encima de esos límites, utilice una aleación de níquel.

 

P: ¿Qué documentos deben acompañar a un envío de brida dúplex?

R: Un certificado de prueba de fábrica EN 10204 3.1 que muestra la química completa por calor, resultados de tensión, dureza, temperatura del tratamiento térmico y medio de enfriamiento; resultados del contenido de ferrita; cualquier informe de prueba complementario invocado en el pedido (ASTM A923, ASTM G48); una lista de trazabilidad de números-de calor; y registros de PMI cuando se especifique. Los certificados tipo 3.2 con refrendo-de un tercero añaden entre un 5% y un 10% y son estándar en trabajos offshore.

 

P: ¿Por qué las bridas dúplex cuestan más que 316L si tienen menos níquel?

R: Porque el molibdeno y el cromo influyen más en el precio que el níquel a estos niveles, y porque el procesamiento es más duro. El dúplex necesita un control de fusión más estricto, un recocido en solución obligatorio con enfriamiento líquido, un mecanizado más lento y más pruebas. La ventaja del material es real, pero también lo es el costo del proceso. - una brida dúplex normalmente cuesta entre 1,3 y 1,6 veces un artículo de 316L equivalente.