Aço inox duplex 2205 (UNS S31803 / S32205, F51 / F60, CD3MN 4A, 1.4462): normas, composição e propriedades
O 2205 é o inox duplex 22Cr-5Ni-3Mo-N, com microestrutura de cerca de metade ferrita e metade austenita, o dobro do escoamento do 316L e alta resistência a corrosão sob tensão por cloretos. A mesma composição aparece como S31803 ou S32205 em chapa, barra e tubo, F51 ou F60 em forjados, WPS31803/WPS32205 em conexões, CD3MN (Grau 4A) em fundidos e 1.4462 nas normas EN.
UNSS31803 e S32205 (laminado); J92205 (fundido)
EN / W.Nr.1.4462 X2CrNiMoN22-5-3
TipoInox duplex austeno-ferrítico 22Cr
LE mín.450 MPa (laminado/forjado); 415 MPa (fundido 4A)
PREN~35 típico (mín. ~34 no S32205)
Faixa ASME-30 a 316 °C
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 |
|---|---|---|---|---|
| Chapa, bobina, tira | A240 / SA-240 | S31803, S32205 | EN 10088-2, EN 10028-7 (1.4462) | JIS G4304/G4305 SUS329J3L; NORSOK M-630 MDS D45 |
| Barra e perfil | A276; A479 / SA-479 | S31803, S32205 | EN 10088-3; EN 10272* (1.4462) | NORSOK M-630 MDS D47 (A479) |
| Forjado e flange | A182 / SA-182 | F51 (S31803), F60 (S32205) | EN 10222-5*, EN 10250-4* (1.4462) | NORSOK MDS D44; ASME B16.5 grupo 2.8* |
| Peça HIP (metalurgia do pó) | A988 / SA-988 | S31803, S32205 | n/a | n/a |
| Tubo sem costura e com costura (tubulação) | A790 / SA-790 | S31803, S32205 | EN 10216-5 (s/ costura), EN 10217-7* (c/ costura) | NORSOK MDS D41 |
| Tubo soldado com metal de adição | A928 / SA-928 | S31803, S32205 | n/a | NORSOK MDS D42 |
| Tubo de troca térmica | A789 / SA-789 | S31803, S32205 | EN 10216-5 (1.4462) | NORSOK MDS D48 |
| Conexões de solda | A815 / SA-815 | WPS31803, WPS32205 (CRS para MSS) | EN 10253-4* (1.4462) | NORSOK MDS D43 |
| Fundido | A890 (uso geral); A995 / SA-995 (pressão) | 4A = CD3MN (J92205) | EN 10213 / EN 10283: 1.4470 GX2CrNiMoN22-5-3 | NORSOK MDS D46 |
| Consumível de solda | AWS A5.9 / A5.4 / A5.22 | ER2209, E2209-xx, E2209Tx | EN ISO 14343: 22 9 3 N L | ASME IX: P-No. 10H Gr 1 |
| Ensaio de fases deletérias | A923 | Métodos A, B, C | n/a | ISO 17781* (alternativa usada em O&G) |
Material S32205 atende ao S31803, mas o inverso não: especifique o UNS (ou F60) quando o projeto exigir PREN mínimo. Na NORSOK M-630 a sequência D41–D48 (22Cr) vem da Rev. 2; D47 confirmada na Rev. 5 para A479 S31803/S32205.
Composição química por norma (%)
As faixas de cada norma lado a lado, para ver onde elas diferem.
| Norma | C | Mn | P máx | S máx | Si máx | Cr | Ni | Mo | N | Outros |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| UNS S31803 (A240, A182 F51, A790) | 0,030 | 2,00 | 0,030 | 0,020 | 1,00 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,08–0,20 | n/a |
| UNS S32205 (A240, A182 F60, A790) | 0,030 | 2,00 | 0,030 | 0,020 | 1,00 | 22,0–23,0 | 4,5–6,5 | 3,0–3,5 | 0,14–0,20 | n/a |
| A890 / A995 4A (CD3MN, J92205) | 0,030 | 1,50 | 0,040 | 0,020 | 1,00 | 21,0–23,5 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,10–0,30 | Cu 1,00 |
| EN 1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 (EN 10088, EN 10216-5) | 0,030 | 2,00 | 0,035 | 0,015 | 1,00 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,10–0,22* | n/a |
| EN 1.4470 GX2CrNiMoN22-5-3 (fundido) | 0,030 | 2,00 | 0,035 | 0,025 | 1,00 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,12–0,20* | n/a |
| JIS SUS329J3L | 0,030 | 2,00 | 0,040 | 0,030 | 1,00 | 21,0–24,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,08–0,20 | n/a |
| AISI 329 / S32900 (comparação, NÃO é 2205) | 0,08 | 1,00 | 0,040 | 0,030 | 0,75 | 23,0–28,0 | 2,0–5,0* | 1,0–2,0 | não especif. | n/a |
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 F51 (S31803), solubilizado | 450 MPa (65 ksi) | 620 MPa mín (90 ksi) | 25 % | 45 % | não especif. na tabela* |
| A182 F60 (S32205), solubilizado | 450 MPa (65 ksi) | 655 MPa mín (95 ksi) | 25 % | 45 % | não especif. na tabela* |
| LAMINADO | |||||
| A240 S31803, chapa solubilizada | 450 MPa (65 ksi) | 620 MPa mín (90 ksi) | 25 % | n/a | 293 HBW / 31 HRC* máx |
| A240 S32205, chapa solubilizada | 450 MPa (65 ksi) | 655 MPa mín (95 ksi) | 25 % | n/a | 293 HBW / 31 HRC máx |
| A479 / A276 S31803, barra | 450 MPa | 620 MPa mín | 25 % | n/a | 290 HBW máx* |
| A479 / A276 S32205, barra | 450 MPa | 655 MPa mín | 25 % | n/a | 290 HBW máx |
| EN 10088-2 1.4462, chapa quarto (P) | 460 MPa | 640–840 MPa | 25 % | n/a | n/a |
| EN 10088-3 1.4462, barra | 450 MPa | 650–880 MPa | 25 % | n/a | 270 HB máx* |
| TUBOS, CONEXÕES E FUNDIDOS | |||||
| A790 / A789 S31803, tubo | 450 MPa | 620 MPa mín | 25 % | n/a | 290 HBW / 30 HRC* máx |
| A790 / A789 S32205, tubo | 450 MPa | 655 MPa mín | 25 % | n/a | 290 HBW máx |
| A815 WPS32205, conexão | 450 MPa* | 655 MPa mín | 20 % | n/a | 290 HBW máx |
| EN 10216-5 1.4462, tubo s/ costura | 450 MPa | 640–880 MPa | 22 %* | n/a | KV 40 J a -40 °C* |
| A890 / A995 4A (CD3MN), fundido | 415 MPa (60 ksi)* | 620 MPa mín (90 ksi) | 25 % | n/a | n/a |
| EN 10213 1.4470, fundido | 420 MPa* | 600–800 MPa* | 20 %* | n/a | n/a |
S31803 x S32205 (F51 x F60): o mesmo 2205, com faixas diferentes
O S31803 é a designação original do duplex 22Cr; com a faixa ampla de Cr, Mo e N (N mín. 0,08 %), uma corrida podia sair com PREN perto de 30. O S32205 nasceu para fixar o 2205 no topo da faixa: Cr 22,0–23,0, Mo 3,0–3,5 e N 0,14–0,20, PREN mínimo ~34, e LR mínimo maior (655 x 620 MPa). Quase toda chapa, barra e tubo hoje sai com certificação dupla S31803/S32205. Material S32205 (F60) pode ser aceito onde se pede S31803 (F51), mas não o contrário.
Tratamentos térmicos previstos nas normas
| Norma | Condição de fornecimento | Temperatura |
|---|---|---|
| A240 / A790 / A789 (S31803, S32205) | Solubilizado + resfriamento rápido (água ou outro meio rápido) | 1020–1100 °C (1870–2010 °F) |
| A182 F51 / F60 | Solubilizado + têmpera em líquido | 1020 °C mín (F51); 1020–1100 °C (F60)* |
| A276 / A479 | Solubilizado + resfriamento rápido | 1020 °C mín* |
| A815 WPS31803 / WPS32205 | Solubilizado + têmpera em água (obrigatório após conformação/solda) | 1020–1100 °C |
| A890 / A995 4A | Solubilizado + têmpera em água; ou resfriar no forno até ≥ 1010 °C, manter 15 min e temperar | 1120 °C mín (2050 °F) |
| EN 10088 / EN 10216-5 (1.4462) | Solubilizado (+AT) + água ou ar forçado | 1020–1100 °C (Outokumpu); 1050–1100 °C (DEW)* |
Variantes da família
| Variante | Normas | Diferença | LE / LR |
|---|---|---|---|
| S31803 / F51 | A240, A479, A790, A182 F51 | Faixa original: Cr 21–23, Mo 2,5–3,5, N 0,08–0,20 | 450 / 620 MPa |
| S32205 / F60 | A240, A479, A790, A182 F60 | Faixa restrita: Cr 22–23, Mo 3,0–3,5, N 0,14–0,20; PREN mín. ~34 | 450 / 655 MPa |
| Fundido 4A (CD3MN, J92205) | A890, A995, EN 1.4470 | Mn 1,50 máx, N até 0,30, Cu 1,00; solubilização mais alta | 415 / 620 MPa |
| Lean duplex 2304 (S32304) / 2101 (S32101) | A240, A790 | Sem ou com pouco Mo; mais barato, PREN ~24–26 (não substitui o 2205 em cloreto)* | 400–450 / 600–650 MPa* |
| Super duplex 2507 (S32750, F53) | A240, A182 F53, A790, A995 5A | 25Cr-7Ni-4Mo-0,3N; PREN ≥ 40, para água do mar | 550 / 795 MPa |
| AISI 329 (S32900) | A240, A789/A790 | Duplex antigo 25Cr-2/5Ni-1,5Mo sem N controlado; NÃO equivale ao 2205 | 485 / 620 MPa |
Corrosão, PREN e temperatura
- PREN (Cr + 3,3 Mo + 16 N): ~35 típico; pelo mínimo da norma ~30,5 no S31803 e ~34 no S32205.
- Pite e fresta: CPT em FeCl3 6 % (G48) em torno de 35 °C (Rolled Alloys; Tubacex cita 45 °C)*. Bom em cloretos moderados; para água do mar natural use super duplex.
- Corrosão sob tensão por cloretos: muito superior aos austeníticos 304/316L, uma das razões principais de uso.
- Temperatura: ASME II-A admite -30 a 316 °C. Acima de ~300 °C ocorre fragilização a 475 °C (fase alfa linha); DEW limita a 350 °C.
- Sigma e nitretos: precipitam na faixa de ~700–950 °C* em solubilização mal resfriada, soldas com aporte alto ou seções grossas; derrubam tenacidade e resistência a pite (ver A923).
- NACE MR0175 / ISO 15156-3: solubilizado e resfriado rápido, ferrita 35–65 %, sem limite de dureza; aceito até 232 °C com pH2S ≤ 10 kPa (0,1 bar). NACE MR0103: até 28 HRC.
Ensaios exigidos em duplex (ASTM A923, G48)
- A923 Método A: ataque em NaOH e exame metalográfico para fases intermetálicas; serve só para aceitar (resultado ruim leva ao Método B ou C).
- A923 Método B (Charpy): -40 °C; mín. 54 J (40 ft-lbf) no metal base e ZTA, 34 J (25 ft-lbf) no metal de solda (S31803, S32205, J92205).
- A923 Método C (FeCl3): 25 °C no metal base e 22 °C na solda, 24 h, perda máx. 10 mdd (1,0 g/m²). Não há critério para o fundido J92205 nesta tabela.
- ASTM G48: Método A (pite) ou E (CPT) em FeCl3 6 %; a temperatura e o critério vêm do projeto ou da NORSOK, não da G48. Projetos O&G costumam aceitar até 4,0 g/m² em solda*.
- NORSOK M-630 / ISO 17781: além do G48, exigem Charpy a baixa temperatura e teor de ferrita na qualificação; valores conforme a MDS e revisão do projeto*.
- Ferritoscopia: controle de ferrita (tipicamente 35–65 % no metal base e 30–70 % na solda*) é exigido em O&G e serviço ácido.
Soldagem
| Item | Prática usual |
|---|---|
| Consumível | ER2209 (AWS A5.9), E2209-15/16/17 (A5.4), E2209T0/T1 (A5.22); EN ISO 14343 22 9 3 N L. Ni maior que o base para equilibrar ferrita. |
| Classificação ASME IX | P-No. 10H, Grupo 1 |
| Pré-aquecimento | Não necessário (só secar a peça) |
| Interpasse | 150 °C máx (100 °C em espessura fina ou exigência de projeto)* |
| Aporte térmico | ~0,5–2,5 kJ/mm; DEW recomenda 1–3 kJ/mm*. Baixo demais gera excesso de ferrita, alto demais gera sigma. |
| Gás | TIG: Ar ou Ar + 2 % N2; purga de raiz com Ar ou Ar + N2 |
| TTPS | Não se faz alívio de tensões; só solubilização completa quando a norma exigir (ex.: conexões A815) |
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 | S31803, S32205; fundido J92205 |
| ASTM forjado | F51 (S31803), F60 (S32205) |
| ASTM fundido | Grau 4A / CD3MN (A890, A995) |
| EN / W.Nr. | X2CrNiMoN22-5-3 / 1.4462; fundido GX2CrNiMoN22-5-3 / 1.4470 |
| JIS | SUS329J3L |
| GB | 022Cr23Ni5Mo3N (S22053); 022Cr22Ni5Mo3N (S22253)* |
| BS / AFNOR / SIS (antigas) | 318S13 / Z3CND22-05Az / SS 2377 |
| ABNT | Sem designação própria confirmada na NBR 5601; usa-se UNS/ASTM* |
| Nomes comerciais | SAF 2205 (Alleima), Forta DX 2205 (Outokumpu), ATI 2205, UR 45N |
SUS329J3L tem Cr até 24 % e N mín. 0,08 %, então se aproxima do S31803, não do S32205. Nenhuma das designações '329' sem o sufixo J3L corresponde ao 2205.
Aplicações típicas
| Forma ou setor | Onde é usado |
|---|---|
| Óleo e gás offshore | Tubulação de processo, manifolds, flanges F51/F60, vasos e separadores |
| Química e petroquímica | Trocadores de calor (A789), tanques, linhas com cloretos |
| Celulose e papel | Digestores, tanques de licor e branqueamento |
| Navios químicos | Tanques de carga e serpentinas |
| Bombas e válvulas | Corpos fundidos 4A, eixos e hastes em barra A479 |
| Água e saneamento | Dessalinização (partes não expostas à água do mar quente), tubulação de efluente |
| Estruturas | Pontes, fixadores e estruturas onde se aproveita o LE alto para reduzir espessura |
Perguntas frequentes
2205 é o mesmo que inox 329 ou '329A'?
Não. AISI 329 (UNS S32900) é um duplex antigo 23–28Cr com 1–2 % Mo e sem nitrogênio especificado. '329A' não é designação UNS, ASTM nem JIS reconhecida. A confusão vem do japonês SUS329J3L, que é o equivalente JIS do 2205. Na compra, peça por UNS S31803/S32205 ou F51/F60.
F51 é o mesmo que 2205?
Sim. F51 é a designação do 2205 (S31803) na A182 para forjados e flanges; F60 é o S32205. Os dois têm LE 450 MPa, e o F60 tem LR mínimo maior (655 MPa).
Qual a diferença entre A890 4A e A995 4A?
A composição (CD3MN) é a mesma. A890 é para fundidos de uso geral; A995 é para peças de pressão (válvulas, bombas) e entra no ASME como SA-995.
Até que temperatura posso usar o 2205?
O ASME limita a 316 °C (600 °F) por causa da fragilização a 475 °C. Em baixa temperatura, o uso comum vai até cerca de -40/-50 °C com Charpy comprovado.
Precisa de Duplex 2205 / F51 / F60?Barras, forjados e peças com certificado EN 10204 3.1.