Sandvik 2RK65™: Aço Inoxidável Austenítico Premium para Resistência Extrema à Corrosão

O Sandvik 2RK65™ é um aço inoxidável austenítico de alta liga, destinado a uso em condições de corrosão severa na indústria de processos. O grau caracteriza-se por:

• Muito boa resistência a ataques em ambientes ácidos, ex.: ácido sulfúrico, fosfórico e acético
• Muito boa resistência à corrosão por pites em soluções neutras com cloretos
• Resistência à corrosão por frestas muito superior à dos aços tipo ASTM 304 e ASTM 316
• Muito boa resistência à corrosão sob tensão
• Boa soldabilidade

Mais informações técnicas e gráficos relevantes para o desempenho de corrosão, mecânico e físico do material são apresentados nas figuras do lado direito da página do material.

URL da ficha técnica: Sandvik 2RK65™

Ficha técnica atualizada em 2020-01-17 16:07 (substitui todas as edições anteriores)

Propriedades

Gerais

Propriedade	Temperatura	Valor
Densidade	23,0 °C	8,0 g/cm³

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
Módulo de elasticidade	100,0 °C	190 GPa
Módulo de elasticidade	200,0 °C	182 GPa
Módulo de elasticidade	300,0 °C	174 GPa
Módulo de elasticidade	400,0 °C	166 GPa
Módulo de elasticidade	500,0 °C	158 GPa
Alongamento	23,0 °C	35 %	mín., NFA 49-217 (mín. 40% pode ser atendido)
Alongamento A2	23,0 °C	35 %	mín.
Dureza Vickers	23,0 °C	155 HV
Resistência à tração	23,0 °C	520 – 720 MPa
Limite de escoamento Rp0,1	20,0 °C	250 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,1	100,0 °C	205 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,1	200,0 °C	185 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,1	300,0 °C	125 – 165 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,1	350,0 °C	115 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,1	400,0 °C	110 – 155 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,2	20,0 °C	230 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,2	100,0 °C	176 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,2	200,0 °C	155 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,2	300,0 °C	136 MPa	mín.
Limite de escoamento Rp0,2	400,0 °C	125 MPa	mín.

Térmicas

Propriedade	Temperatura	Valor	Comentário
Coeficiente de expansão térmica	100,0 °C	1,55×10⁻⁵ 1/K	para 30 °C até a temperatura indicada
Coeficiente de expansão térmica	200,0 °C	1,60×10⁻⁵ 1/K	para 30 °C até a temperatura indicada
Coeficiente de expansão térmica	300,0 °C	1,65×10⁻⁵ 1/K	para 30 °C até a temperatura indicada
Coeficiente de expansão térmica	400,0 °C	1,70×10⁻⁵ 1/K	para 30 °C até a temperatura indicada
Coeficiente de expansão térmica	500,0 °C	1,70×10⁻⁵ 1/K	para 30 °C até a temperatura indicada
Coeficiente de expansão térmica	600,0 °C	1,75×10⁻⁵ 1/K	para 30 °C até a temperatura indicada
Coeficiente de expansão térmica	700,0 °C	1,75×10⁻⁵ 1/K	para 30 °C até a temperatura indicada
Calor específico	20,0 °C	460 J/(kg·K)
Calor específico	100,0 °C	485 J/(kg·K)
Calor específico	200,0 °C	515 J/(kg·K)
Calor específico	300,0 °C	545 J/(kg·K)
Calor específico	400,0 °C	570 J/(kg·K)
Calor específico	500,0 °C	590 J/(kg·K)
Calor específico	600,0 °C	605 J/(kg·K)
Calor específico	700,0 °C	615 J/(kg·K)
Condutividade térmica	20,0 °C	12 W/(m·K)
Condutividade térmica	100,0 °C	14 W/(m·K)
Condutividade térmica	200,0 °C	16 W/(m·K)
Condutividade térmica	300,0 °C	18 W/(m·K)
Condutividade térmica	400,0 °C	20 W/(m·K)
Condutividade térmica	500,0 °C	22 W/(m·K)
Condutividade térmica	600,0 °C	23 W/(m·K)
Condutividade térmica	700,0 °C	25 W/(m·K)

Elétricas

Propriedade	Temperatura	Valor
Resistividade elétrica	20,0 °C	9,4×10⁻⁷ Ω·m
Resistividade elétrica	100,0 °C	9,9×10⁻⁷ Ω·m
Resistividade elétrica	200,0 °C	1,07×10⁻⁶ Ω·m
Resistividade elétrica	300,0 °C	1,13×10⁻⁶ Ω·m
Resistividade elétrica	400,0 °C	1,15×10⁻⁶ Ω·m
Resistividade elétrica	500,0 °C	1,17×10⁻⁶ Ω·m
Resistividade elétrica	600,0 °C	1,15×10⁻⁶ Ω·m
Resistividade elétrica	700,0 °C	1,18×10⁻⁶ Ω·m

Composição Química

Elemento	Teor (%)	Comentário
Carbono	0,02	máx.
Cromo	20
Cobre	1,5
Ferro	Balanço
Manganês	1,8
Molibdênio	4,5
Níquel	25
Fósforo	0,03	máx.
Silício	0,5
Enxofre	0,015	máx.

Propriedades Tecnológicas

Áreas de Aplicação

Aplicações típicas do Sandvik 2RK65™ encontram-se em refinarias de petróleo e nas indústrias química e petroquímica. O grau também é utilizado nas indústrias de celulose e papel, mineral e metalúrgica, alimentícia, em refrigeração com água do mar e em muitos outros campos.

O grau é uma excelente alternativa aos aços inoxidáveis austeníticos padrão em trocadores de calor que utilizam água de alta temperatura com contaminação por cloretos.

Certificações

• Aprovado para uso no Código ASME de Caldeiras e Vasos de Pressão, Seção VIII, Div. 1
• VdTÜV-Werkstoffblatt 421 (Aço laminado e forjado austenítico)

Em altas temperaturas: O aço não deve ser exposto a temperaturas acima de aproximadamente 550 °C (1020 °F) por períodos prolongados, pois isso leva à precipitação de fases intermetálicas, que podem afetar adversamente tanto as propriedades mecânicas quanto a resistência à corrosão do aço.

Conformação a Frio

A boa ductilidade do Sandvik 2RK65™ permite dobragem a frio nos menores raios de curvatura atingíveis com métodos e máquinas modernas. Recozimento não é necessário após dobragem a frio. Se, no entanto, os tubos tiverem sido fortemente trabalhados a frio e forem utilizados em condições onde a corrosão sob tensão (CCT) possa ocorrer, recomenda-se recozimento de solução (ver "Tratamento Térmico").

Para aplicações de vasos de pressão na Alemanha, tratamento térmico pode ser requerido após deformação a frio, de acordo com VdTÜV-Wb 421. O tratamento térmico deve ser realizado por recozimento de solução.

Propriedades de Corrosão

Corrosão geral: O aço foi originalmente desenvolvido para uso em ácido sulfúrico. Sua boa resistência é alcançada pelo alto teor de molibdênio e liga com cobre. A Figura 1 é um diagrama isocorrosão para Sandvik 2RK65™, Sanicro® 28 e ASTM 316L em ácido sulfúrico desaerado.

Ácido fosfórico técnico fabricado pelo método "úmido" contém quantidades variáveis de impurezas da matéria-prima, a rocha fosfática. As mais perigosas são cloretos, Cl⁻, e fluoretos livres, F⁻. O Sandvik 2RK65 tem sido usado com sucesso em muitas aplicações em plantas de ácido fosfórico e para manuseio de ácido técnico. No entanto, para as condições de corrosão mais severas, o Sanicro® 28, desenvolvido especialmente para aplicações em ácido fosfórico, fornece resistência à corrosão superior.

Em ácido acético puro, tanto o Sandvik 2RK65™ quanto o ASTM 316L são completamente resistentes a todas as temperaturas e concentrações à pressão atmosférica. Em temperaturas e pressões elevadas, no entanto, o ASTM 316L corrói enquanto o Sandvik 2RK65™ permanece resistente. A experiência na produção de ácido acético mostrou que o ácido acético contaminado com ácido fórmico é sempre corrosivo. Neste tipo de ácido, o Sandvik 2RK65 é muito mais resistente que o ASTM 316L (ver Tabela 1). A experiência operacional prática confirmou a superioridade do Sandvik 2RK65™ sobre o ASTM 317L também.

Em ácido fórmico, o Sandvik 2RK65™ de alta liga mostra melhor resistência que aços convencionais do tipo ASTM 316L (ver Figura 3). Em ácido oxálico, o Sandvik 2RK65™ mostra melhor desempenho que o ASTM 316L (ver Figura 4). O 2RK65 é resistente (taxa de corrosão <0,1 mm/ano) em ácido láctico em todas as concentrações a temperaturas até ou ligeiramente abaixo do ponto de ebulição à pressão atmosférica. Isto significa resistência à corrosão semelhante ou ligeiramente melhor que a do ASTM 316L em ácido láctico. Devido ao seu teor de molibdênio, o Sandvik 2RK65™ é menos resistente ao ácido nítrico que aços dos tipos ASTM 304L e ASTM 310L, comumente usados nestes ambientes.

O alto teor de molibdênio é uma vantagem em ácido clorídrico, e o Sandvik 2RK65™, com seus 4,5% Mo, é consequentemente muito mais resistente que, por exemplo, o ASTM 316L. O Sandvik 2RK65 é, portanto, adequado para uso em soluções de processos químicos contendo pequenas quantidades de ácido clorídrico. O diagrama isocorrosão é apresentado na Figura 5. O risco de pites deve, no entanto, ser mantido em mente. Também em ácido fluorídrico, o Sandvik 2RK65™ beneficia-se do seu alto teor de molibdênio, embora o ácido fluorídrico seja um ácido ainda mais agressivo comparado ao clorídrico (ver diagrama isocorrosão na Figura 6).

Tabela 1. Resultados de testes de laboratório com duração de 1+3+3 dias em misturas ferventes de ácido acético e fórmico.

Ácido acético %	Ácido fórmico %	Taxa de corrosão Sandvik 2RK65 (mm/ano)	mpy	ASTM 316L (mm/ano)	mpy
10	10	0,09	3,6	0,35	14
25	10	0,07	2,8	0,33	13
30	10	0,10	4,0	0,29	12
50	10	0,10	4,0	0,27	11

Devido aos seus altos teores de cromo e níquel, o Sandvik 2RK65™ possui resistência muito melhor em hidróxido de sódio que o ASTM 304 e ASTM 316 (ver Figura 7).

Como se pode ver, o risco de corrosão sob tensão (CCT) aumenta em altas temperaturas. Este risco é agravado se cloretos estiverem presentes. A liga Sanicro® 28 fornece melhor resistência contra corrosão sob tensão e também corrosão geral do que o Sandvik 2RK65™.

Corrosão por pites: Os altos teores de cromo e molibdênio deste aço tornam-no muito resistente a pites. Isto foi verificado por ampla experiência prática de serviço envolvendo soluções de processo com cloretos e refrigeração com água do mar.

Como visto na Figura 8, a temperatura crítica média de pites (CPT) para o Sandvik 2RK65™ é de cerca de 75 °C (165 °F) a um potencial de 400 mV SCE em solução neutra (pH = 6) com o mesmo teor de cloretos da água do mar. Este valor é 50 °C (120 °F) maior que para o ASTM 316 e 20 °C (68 °F) maior que para a Liga 825 (21Cr42Ni3Mo).

Corrosão sob tensão (CCT): Aços austeníticos comuns dos tipos ASTM 304 e ASTM 316 são suscetíveis a CCT em soluções com cloretos a temperaturas acima de cerca de 60 °C (140 °F). Em temperaturas altas, acima de cerca de 100 °C (212 °F), teores de cloreto tão baixos como na faixa de ppm (10⁻⁴%) são suficientes para causar CCT nestes aços. Um teor de níquel de 25% é suficiente para fornecer muito boa resistência sob condições práticas. Testes de laboratório em cloreto de cálcio confirmam a superioridade do Sandvik 2RK65™ na resistência à CCT comparado ao ASTM 304 e ASTM 316. Como mostrado na Figura 9, a tensão limite (a tensão necessária para induzir fratura dentro do tempo máximo de teste) é consideravelmente maior para o Sandvik 2RK65™ que para ASTM 304 e ASTM 316. O Sandvik 2RK65™ é resistente até pelo menos 0,9 vezes a resistência à tração. Testes em autoclave a diferentes teores de cloreto e temperaturas fornecem dados valiosos para seleção de materiais. Este tipo de teste também demonstra a boa resistência à CCT do Sandvik 2RK65™, muito melhor que os tipos de aços ASTM 304 e ASTM 316 (ver Figura 10). É importante estar ciente de que as tensões residuais ao redor de uma solda que não foi tratada termicamente frequentemente igualam o limite de escoamento do material. Estas tensões correspondem a razões de tensão aplicada/resistência à tração de apenas 0,3–0,5, o que é suficiente para exceder a tensão limite e, assim, causar CCT em ASTM 304 e ASTM 316.

Corrosão por frestas: Tanto testes de laboratório quanto experiência prática mostraram que o Sandvik 2RK65™ é substancialmente mais resistente à corrosão por frestas que o ASTM 316L. Isto é ilustrado na Tabela 2. Frestas devem, no entanto, ser evitadas tanto quanto possível, especialmente em soluções com cloretos.

Tabela 2. Resultados de testes de corrosão por frestas em solução NaCl aerada estagnada (1,8% Cl⁻) pH = 6, período de teste 58 dias. A razão de área entre superfície com fresta e sem fresta no espécime é 1/12.

Grau	Ataques de corrosão por frestas iniciados, %			Profundidade máxima, mm
	50 °C	60 °C	70 °C	50 °C	60 °C	70 °C
Sandvik 2RK65	-	0	0	-	0	0
ASTM 316L	38	21	-	0,20	0,16	-

Tratamento Térmico

Os tubos são fornecidos em condição tratada termicamente. Se tratamento térmico adicional for necessário após processamento adicional, o seguinte é recomendado:

Recozimento de solução: 1080–1150 °C (1975–2100 °F), 5–30 minutos, têmpera rápida em ar ou água.

Outras Informações

Formas de fornecimento:

Tubos sem costura são fornecidos em dimensões até 230 mm (9,1 pol.) diâmetro externo na condição de recozimento de solução e decapado branco ou na condição de recozimento brilhante. Tubos podem ser curvados conforme desenhos do cliente e, sob pedido, recozidos após curvatura.

Conexões: Curvas de 90° são fabricadas como padrão em Sandvik 2RK65™ conforme ANSI B16.9 e, quando aplicável, ASTM A403. Flanges são feitos como padrão para ANSI B16.5 na forma de flanges de deslizamento (classe 150) e flanges de pescoço de solda (classe 300), e seções relevantes de ASTM A182. Conexões podem ser fabricadas para outras normas por acordo. Outros tipos de conexões como reduções, tees e acoplamentos também podem ser fornecidos sob pedido.

Outras formas de fornecimento:

• Tubo e tubo soldados
• Tira, recozida ou laminada a frio em diferentes graus de dureza
• Arame, trefilado ou retificado
• Barra de aço
• Chapa e folha
• Chapas de tubos forjadas
• Consumíveis de soldagem

Soldagem

A soldabilidade do Sandvik 2RK65™ é boa. A soldagem deve ser realizada sem pré-aquecimento, e normalmente não há necessidade de qualquer tratamento térmico subsequente. 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 2RK65™ tem baixa condutividade térmica e alta expansão térmica. Planos de soldagem devem, portanto, ser cuidadosamente selecionados antecipadamente, de modo que distorções da junta soldada sejam minimizadas. Se tensões residuais forem uma preocupação, recozimento de solução pode ser realizado após soldagem.

Para Sandvik 2RK65™, entrada de calor <1,0 kJ/mm e temperatura entre passes <100 °C (210 °F) são recomendadas. Uma técnica de soldagem em cordão único deve ser usada.

Metais de adição recomendados por temperatura:

• Soldagem TIG/GTAW ou MIG/GMAW
  • ISO 14343 S 20 25 5 Cu L / AWS A5.9 ER385 (ex.: Exaton 20.25.5.LCu)
• Soldagem MMA/SMAW
  • ISO 3581 E 20 25 5 Cu N L R / AWS A5.4 E385-16 (ex.: Exaton 20.25.5.LCuR)
  • Arame ou eletrodos de fita ISO 14343 S 20 25 5 Cu L são recomendados para revestimento de chapas de tubos e vasos de alta pressão nos casos onde resistência à corrosão igual à do Sandvik 2RK65™ é requerida.