Sandvik 254 SMO: Aço Inoxidável Austenítico Premium para Ambientes de Água do Mar e Cloretos

Visão Geral

O Sandvik 254 SMO é um aço inoxidável austenítico de alta liga desenvolvido para uso em água do mar e outros meios agressivos contendo cloretos. O aço é caracterizado pelas seguintes propriedades:

• Excelente resistência à corrosão por pites e frestas, PRE = ≥42,5 (O PRE é definido como, em % de peso: PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N)
• Alta resistência à corrosão geral
• Alta resistência à trinca por corrosão sob tensão
• Maior resistência que aços inoxidáveis austeníticos convencionais
• Boa soldabilidade

Propriedades

Gerais

Propriedade	Temperatura	Valor	Comentário
Densidade	23,0 °C	8 g/cm³
Conteúdo Reciclado		82,1 %	Conteúdo reciclado médio

Mecânicas

Propriedade	Temperatura	Valor	Comentário
Energia de impacto Charpy	-196,0 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) e EN 10216-5
Módulo de elasticidade	20,0 °C	195 GPa
	100,0 °C	190 GPa
	200,0 °C	182 GPa
	300,0 °C	174 GPa
	400,0 °C	166 GPa
	500,0 °C	158 GPa
Alongamento	23,0 °C	35 %	mín.
Alongamento A2	23,0 °C	35 %	mín.
Dureza, Rockwell B	23,0 °C	96 [-]	máx.
Resistência à tração	23,0 °C	675 - 850 MPa
Limite de escoamento Rp0,1	20,0 °C	340 MPa	mín.
	100,0 °C	270 MPa	mín.
	200,0 °C	225 MPa	mín.
	300,0 °C	200 - 205 MPa	mín.
	350,0 °C	195 MPa	mín.
	400,0 °C	185 - 190 MPa	mín.
	450,0 °C	175 MPa	mín.
	500,0 °C	170 - 180 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,2	20,0 °C	310 MPa	mín.
	100,0 °C	230 MPa	mín.
	200,0 °C	190 MPa	mín.
	300,0 °C	170 - 175 MPa	mín.
	350,0 °C	165 MPa	mín.
	400,0 °C	155 - 160 MPa	mín.
	450,0 °C	145 MPa	mín.
	500,0 °C	140 - 148 MPa	mín.

Térmicas

Propriedade	Temperatura	Valor	Comentário
Coeficiente de expansão térmica	100,0 °C	1,6E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	200,0 °C	1,6E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	300,0 °C	1,65E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	400,0 °C	1,65E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	500,0 °C	1,7E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	600,0 °C	1,7E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	700,0 °C	1,75E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
Calor específico	20,0 °C	485 J/(kg·K)
	100,0 °C	510 J/(kg·K)
	200,0 °C	535 J/(kg·K)
	300,0 °C	565 J/(kg·K)
	400,0 °C	585 J/(kg·K)
	500,0 °C	600 J/(kg·K)
	600,0 °C	615 J/(kg·K)
	700,0 °C	625 J/(kg·K)
Condutividade térmica	20,0 °C	10 W/(m·K)
	100,0 °C	12 W/(m·K)
	200,0 °C	14 W/(m·K)
	300,0 °C	16 W/(m·K)
	400,0 °C	18 W/(m·K)
	500,0 °C	20 W/(m·K)
	600,0 °C	21 W/(m·K)
	700,0 °C	23 W/(m·K)

Composição Química

Elemento	Valor	Comentário
Carbono	0,02 %	máx.
Cromo	20 %
Cobre	0,7 %
Ferro	Balanço
Manganês	1 %	máx.
Molibdênio	6,1 %
Níquel	18 %
Nitrogênio	0,2 %
Fósforo	0,03 %	máx.
Silício	0,8 %	máx.
Enxofre	0,01 %	máx.

Propriedades Tecnológicas

Áreas de Aplicação

O Sandvik 254 SMO é utilizado nas seguintes aplicações:

• Equipamentos para manuseio de água do mar, como resfriamento de água do mar, tubulações de água de resfriamento, sistemas de água de lastro, sistemas de combate a incêndio, etc.
• Tubulações hidráulicas e de instrumentação
• Equipamentos em fábricas de branqueamento de celulose
• Componentes em sistemas de limpeza de gases
• Tanques e tubulações para produtos químicos com alto teor de haletos

Informação de marca registrada: 254 SMO é uma marca registrada pertencente à Outokumpu OY.

Certificações

Aprovações:

• UNS S31254 (Sandvik 254 SMO) na forma de tubo sem costura foi aprovado pela Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) para uso de acordo com o Código ASME de Caldeiras e Vasos de Pressão, seção VIII, div. 1. No entanto, não há aprovação para UNS S31254 na forma de tubo sem costura, mas de acordo com o parágrafo UG-15 da ASME, é permitido usar os valores de projeto para tubo sem costura de acordo com a seção VIII, div. 1 da ASME também para tubo sem costura.
• NACE MR 0175 (material resistente a trinca por corrosão sob tensão por sulfeto para equipamentos de campos de petróleo).

Em altas temperaturas: Fases intermetálicas são precipitadas na faixa de temperatura de 600–1000°C (1110–1830°F). Portanto, o aço não deve ser exposto a essas temperaturas por períodos prolongados.

Conformação a Frio

A excelente conformabilidade do Sandvik 254 SMO permite dobra a frio com raios de curvatura muito apertados. Recozimento normalmente não é necessário após dobra a frio.

Propriedades de Corrosão

Em soluções contendo haletos como íons cloreto e brometo, aços inoxidáveis convencionais podem ser prontamente atacados por corrosão local na forma de corrosão por pites, corrosão por frestas ou trinca por corrosão sob tensão (SCC). Em ambientes ácidos, a presença de haletos também acelera a corrosão geral.

Corrosão geral: Em ácido sulfúrico puro, o Sandvik 254 SMO é muito mais resistente que o ASTM TP316, e em ácido sulfúrico naturalmente aerado contendo íons cloreto, o Sandvik 254 SMO exibe resistência superior ao '904L'.

Corrosão intergranular: O Sandvik 254 SMO tem teor de carbono muito baixo. Isso significa que há risco muito pequeno de precipitação de carbonetos durante aquecimento, por exemplo durante soldagem. O aço passa no teste de Strauss (ASTM A262, prática E) mesmo após sensibilização por uma hora a 600–1000°C (1110–1830°F). No entanto, devido ao alto teor de liga do aço, fases intermetálicas podem precipitar nos contornos de grão na faixa de temperatura 600–1000°C (1110–1830°F). Essas precipitações não envolvem risco de corrosão intergranular nos ambientes para os quais o aço se destina. Assim, a soldagem pode ser realizada sem risco de corrosão intergranular.

Corrosão por pites e frestas: A resistência à corrosão por pites e frestas do aço inoxidável é determinada principalmente pelo teor de cromo, molibdênio e nitrogênio. Fabricação e processamento, como soldagem, também são de vital importância para o desempenho real em serviço. Um parâmetro para comparar a resistência a pites em ambientes clorados é o número PRE (Equivalente de Resistência a Pites). O PRE é definido como, em % de peso: PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N.

Valor de PRE para Sandvik 254 SMO = ≥42,5.

Os resultados de determinação laboratorial da temperatura crítica de pites (CPT) em 3% NaCl mostram que o Sandvik 254 SMO possui resistência muito boa em água contendo cloretos. O Sandvik 254 SMO é, portanto, um material adequado para uso em água do mar.

Trinca por corrosão sob tensão (SCC): Aços austeníticos comuns dos tipos ASTM TP304 e TP316 são propensos a SCC em soluções contendo cloretos a temperaturas superiores a cerca de 60°C (140°F). Para aços austeníticos, a resistência a SCC aumenta com maiores teores de níquel e molibdênio. As tabelas abaixo mostram os resultados de dois testes acelerados, demonstrando claramente que o Sandvik 254 SMO tem resistência muito boa a SCC.

Testes de trinca por corrosão sob tensão em solução fervente de 25% NaCl, pH=1,5. Espécimes em U.

Grau	Tempo até falha	Observação
ASTM TP316	<150 h	Pites
'904L'	Sem falha (1000 h)	Corrosão por fresta
Sandvik 254 SMO	Sem falha (1000 h)	Sem ataque

Testes de trinca por corrosão sob tensão. Método de evaporação por gotejamento* Tensão: 0,9×Rp0,2

Grau	Tempo até falha (horas)
ASTM TP316	105
'904L'	225
Sandvik 254 SMO	425
* Uma solução 0,1 M NaCl é deixada gotejar lentamente sobre um espécime de tração aquecido eletricamente a 300°C (570°F).

Corrosão por fresta: O ponto fraco dos aços inoxidáveis convencionais é sua resistência limitada à corrosão por fresta. Em água do mar, por exemplo, há risco consideravelmente maior de corrosão por fresta sob juntas, depósitos ou incrustações. Testes em água do mar natural a 60°C (140°F) mostraram que o Sandvik 254 SMO pode ser exposto por períodos prolongados sem sofrer corrosão por fresta.

Tratamento Térmico

Os tubos são entregues em condição de tratamento térmico. Se tratamento térmico adicional for necessário devido a processamento posterior, recomenda-se:

Recozimento de solução: 1150–1200°C (2100–2190°F), têmpera em água. Tubos de parede fina mín. 1130°C (2060°F), têmpera em ar/água.

Usinagem

O Sandvik 254 SMO é um aço inoxidável austenítico de alta liga e, portanto, inserções mais tenazes no corte de metal são necessárias do que no caso de graus austeníticos de liga mais baixa. Ao usinar o Sandvik 254 SMO, velocidades de corte consideravelmente menores são recomendadas comparado aos graus Sanmac 304/304L e Sanmac 316/316L, que têm usinabilidade melhorada.

Evite abrasão contra cobre/ligas de cobre ou outros metais similares que, se presentes em forma metálica, podem causar trincas durante soldagem subsequente, processamento a quente ou tratamento térmico.

Outros

Formas de fornecimento:

Tubos e canos sem costura são fornecidos em dimensões até 230 mm (9,06 pol.) de diâmetro externo. A condição de entrega é recozido de solução e branco decapado, ou recozido de solução em processo de recozimento brilhante.

Outras formas de fornecimento:

• Tubos e canos soldados
• Conexões e flanges
• Barras de aço
• Produtos forjados
• Produtos fundidos

Soldagem

A soldabilidade do Sandvik 254 SMO é boa. Métodos adequados de soldagem por fusão são soldagem a arco com eletrodo revestido (MMA/SMAW) e soldagem a arco protegido por gás, com o método TIG/GTAW como primeira escolha.

Em comum com todos os aços inoxidáveis totalmente austeníticos, o Sandvik 254 SMO tem baixa condutividade térmica e alta expansão térmica. Planos de soldagem devem, portanto, ser cuidadosamente selecionados antecipadamente, para que as distorções da junta soldada sejam minimizadas. Se tensões residuais forem uma preocupação, o recozimento de solução pode ser realizado após a soldagem.

Para o Sandvik 254 SMO, recomenda-se aporte de calor <1,5 kJ/mm e temperatura de interpasse <100°C (210°F). Uma técnica de soldagem em cordão único deve ser usada.

Ligas de níquel com alto molibdênio e cromo devem ser usadas como metais de adição para ter boa resistência à corrosão na condição soldada.

Metais de adição recomendados:

• Soldagem TIG/GTAW ou MIG/GMAW
  • ISO 18274 S Ni 6625/AWS A5.14 ERNiCrMo-3 (ex: Exaton Ni60)
  • ISO 18274 S Ni 6059/AWS A5.14 ERNiCrMo-13 (ex: Exaton Ni59)
• Soldagem MMA/SMAW
  • ISO 14172 E Ni 6625/AWS A5.11 ENiCrMo-3 (ex: Exaton Ni60)
  • ISO 14172 E Ni 6059/AWS A5.11 ENiCrMo-13 (ex: Exaton Ni59)

Ficha técnica atualizada em 2019-11-06 (substitui todas as edições anteriores)