Aço inox superduplex 25Cr (UNS S32750 / S32760, 2507, Zeron 100, F53, F55, CE3MN, CD3MWCuN): normas, composição e propriedades
Os superduplex 25Cr são inox austeno-ferríticos (cerca de 50/50 de ferrita e austenita) com 24–26 % Cr, 3–5 % Mo e 0,20–0,32 % N, feitos para PREN ≥ 40 e limite de escoamento de 550 MPa, o dobro dos austeníticos. A mesma composição muda de nome conforme a forma: S32750 vira F53 no forjado e 1.4410 na EN; S32760 vira F55 e 1.4501; no fundido a família aparece como CE3MN (5A) e CD3MWCuN (6A).
UNSS32750 (2507), S32760 (Zeron 100); variantes S32550, S32520; fundidos J93404 (5A), J93380 (6A)
EN / W.Nr.1.4410 X2CrNiMoN25-7-4; 1.4501 X2CrNiMoCuWN25-7-4; 1.4507 (S32520/S32550)
PREN≥ 40 (Cr + 3,3 Mo + 16 N; com W: Cr + 3,3(Mo + 0,5 W) + 16 N)
LE / LR típicos550 MPa mín / 750–800 MPa mín (laminado e forjado)
Ferrita35–55 % é a faixa usual de compra (NORSOK); a ASTM não fixa
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 | F53 (S32750), F55 (S32760), F61 (S32550), F59 (S32520) | EN 10250-4 / EN 10222-5: 1.4410, 1.4501* | NORSOK M-630 MDS D54* |
| Barra | A479 / SA-479; A276 | S32750, S32760, S32550 | EN 10088-3 / EN 10272: 1.4410, 1.4501, 1.4507 | NORSOK MDS D57*; JIS G4303 SUS327L1 (S32750)* |
| Chapa, bobina, tira | A240 / SA-240 | S32750, S32760, S32550, S32520 | EN 10088-2 / EN 10028-7: 1.4410, 1.4501, 1.4507 | NORSOK MDS D55*; JIS G4304 SUS327L1* |
| Tubo sem costura (linha) | A790 / SA-790 | S32750, S32760, S32550, S32520 | EN 10216-5: 1.4410, 1.4501 | NORSOK MDS D51* |
| Tubo de troca térmica | A789 / SA-789 | S32750, S32760, S32550, S32520 | EN 10216-5 | NORSOK MDS D58* |
| Tubo com costura | A790 (soldado); A928 (eletrofusão, classes 1–5) | S32750, S32760, S32520 | EN 10217-7: 1.4410, 1.4501* | NORSOK MDS D52* |
| Conexões (butt-weld) | A815 / SA-815 | WPS32750, WPS32760 (classes WP-S, WP-W, WP-WX, CR)* | EN 10253-4* | NORSOK MDS D53* |
| Fundido | A890 / A995 (pressão) | 5A = CE3MN (J93404); 6A = CD3MWCuN (J93380) | EN 10213 / EN 10283: 1.4469 GX2CrNiMoN26-7-4 | NORSOK MDS D56* |
| Consumível de solda | AWS A5.9 / A5.4 / A5.22 | ER2594, E2594, E2594T | EN ISO 14343: 25 9 4 N L | Zeron 100X (com W) para S32760 |
| Arruela/parafuso, sour service | A182 / A479 / A276 + NACE | S32750, S32760, S32550 | — | 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*.
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 F53 (S32750) | 0,030 | 1,20 | 0,035 | 0,020 | 0,80 | 24,0–26,0 | 6,0–8,0 | 3,0–5,0 | 0,24–0,32 | Cu 0,50 máx |
| 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 |
| A182 F61 / A240 (S32550) | 0,04 | 1,50 | 0,040 | 0,030 | 1,00 | 24,0–27,0 | 4,5–6,5 | 2,9–3,9 | 0,10–0,25 | Cu 1,50–2,50 |
| A182 F59 / A789 (S32520) | 0,030 | 1,50 | 0,035 | 0,020 | 0,80 | 24,0–26,0 | 5,5–8,0 | 3,0–4,0 | 0,20–0,35 | Cu 0,50–2,00 (A789) / 0,50–3,00 (A182)* |
| A890/A995 5A (CE3MN) | 0,03 | 1,50 | 0,04 | 0,04 | 1,00 | 24,0–26,0 | 6,0–8,0 | 4,0–5,0 | 0,10–0,30 | — |
| 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 |
| EN 1.4410 (X2CrNiMoN25-7-4) | 0,030 | 2,00* | 0,035 | 0,015 | 1,00 | 24,0–26,0 | 6,0–8,0 | 3,0–4,5* | 0,24–0,35* | — |
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 F53, solubilizado, ≤ 50 mm | 550 MPa (80 ksi) | 800 MPa mín (116 ksi) | 15 % | não especificada* | 310 HBW máx |
| A182 F53, > 50 mm | 515 MPa (75 ksi) | 730 MPa mín (106 ksi) | 15 % | — | 310 HBW máx |
| A182 F55, solubilizado | 550 MPa (80 ksi) | 750–895 MPa (109–130 ksi) | 25 % | 45 % | não especificada* |
| A182 F61 (S32550) | 550 MPa | 750 MPa mín | 25 % | 50 % | — |
| A182 F59 (S32520) | 550 MPa | 770 MPa mín | 25 % | * | — |
| LAMINADO | |||||
| A240 S32750, chapa | 550 MPa | 795 MPa mín | 15 % | — | 310 HBW / 32 HRC máx |
| A240 S32760, chapa | 550 MPa | 750–895 MPa | 25 % | — | 270 HBW máx* (fontes divergem) |
| A240 S32550 | 550 MPa | 760 MPa mín | 15 % | — | 302 HBW máx |
| A240 / A789 S32520 | 550 MPa | 770 MPa mín | 25 % | — | 310 HBW máx |
| A479 / A276 barra S32750 / S32760 | 550 MPa | 750–800 MPa mín* | 15–25 %* | * | 310 HBW máx (Langley) |
| TUBOS, CONEXÕES E FUNDIDOS | |||||
| A790 / A789 S32750 | 550 MPa | 800 MPa mín | 15 % | — | 300 HBW / 32 HRC máx |
| A790 / A789 S32760 | 550 MPa | 750–895 MPa | 25 % | — | 310 HBW / 32 HRC máx* |
| A790 S32550 | 550 MPa | 760 MPa mín | 15 % | — | 297 HBW / 31 HRC máx |
| A815 WPS32750 / WPS32760 | conforme matéria-prima* | 800 / 750 MPa mín* | 15 / 25 %* | — | * |
| A890 / A995 5A (CE3MN) | 515 MPa (75 ksi) | 690 MPa mín (100 ksi) | 18 % | — | — |
| A890 / A995 6A (CD3MWCuN) | 450 MPa (65 ksi) | 690 MPa mín (100 ksi) | 25 % | — | — |
S32750 x S32760: 2507 x Zeron 100
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 F53 / A240 S32750 | Solubilizado e resfriado rápido em água ou meio líquido | 1025 °C mín (1880 °F); A240: 1025–1125 °C* |
| 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)* |
| A182 F61 (S32550) | Solubilizado e resfriado em líquido | 1050–1125 °C (1920–2060 °F) |
| A182 F59 (S32520) | Solubilizado e resfriado em líquido | 1080–1120 °C (1975–2050 °F) |
| A890 / A995 5A e 6A | Solubilizado e temperado em água | 5A: 1120 °C mín*; 6A: 1100 °C mín* |
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 + 16 N (com W, Cr + 3,3(Mo + 0,5 W) + 16 N). Pelos mínimos da ASTM o S32750 pode dar ~38; por isso compras offshore exigem PREN ≥ 40 calculado na corrida. Para S32760 o PREN ≥ 40 já está na norma*.
- 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*.
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), E2594T (A5.22); EN ISO 14343 25 9 4 N L; tipo Zeron 100X para S32760 |
| 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 | S32750 / S32760 (S32550, S32520); fundidos J93404, J93380 |
| ASTM forjado | F53 / F55 (F61, F59) |
| EN / W.Nr. | 1.4410 X2CrNiMoN25-7-4; 1.4501 X2CrNiMoCuWN25-7-4; 1.4507 X2CrNiMoCuN25-6-3; fundido 1.4469 GX2CrNiMoN26-7-4 |
| Nomes comerciais | SAF 2507 (Alleima), Forta SDX 2507 (Outokumpu), Zeron 100 (Rolled Alloys), Ferralium 255, UR 52N+ |
| JIS | SUS327L1 (≈ S32750)* |
| GB | 022Cr25Ni7Mo4N / S25073 (≈ S32750)* |
| 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 F53/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 5A/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 superduplex?
A prática de mercado e a NORSOK exigem PREN ≥ 40. Para S32760 isso está na própria ASTM; para S32750, calcule na corrida, porque os mínimos da norma podem dar menos que 40.
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 superduplex?
ASTM A890/A995 grau 5A (CE3MN), equivalente ao 2507, e 6A (CD3MWCuN), equivalente ao Zeron 100.
Precisa de Superduplex 2507 / F53 / F55?Barras, forjados e peças com certificado EN 10204 3.1.