Dúplex vs Súper Dúplex: guía de selección 2205 (S31803) vs 2507 (S32750)
Los aceros inoxidables dúplex — grados bifásicos austenítico-ferríticos — se sitúan entre 316L y las aleaciones de níquel con alto Mo en la escala de resistencia a la corrosión. La elección casi siempre se reduce a 2205 (UNS S31803/S32205) o su hermano súper dúplex 2507 (UNS S32750/S32760). La brecha PREN es ~7 puntos, pero el sobreprecio es del 25-30%, así que elegir bien vale dinero real durante la vida del proyecto.
Esta guía reúne los datos que los ingenieros usan en reuniones de selección: química, mecánicas y corrosión, envolventes NORSOK y NACE, soldabilidad y un árbol de decisión de 4 pasos. Las referencias ASTM, IMOA y de molineros están al final. Salte al veredicto si solo quiere la conclusión.
Veredicto rápido — cuándo 2507 supera a 2205
Ambos resisten el agrietamiento por cloruros mucho mejor que 304/316. El súper dúplex extiende la envolvente en tres ejes: concentración de cloruros, temperatura y presión parcial de H2S.
| Condición de servicio | Elección por defecto | Razón |
|---|---|---|
| Acuoso, < 60 °C, < 1.000 ppm Cl⁻ | 2205 | PREN 35 supera la envolvente |
| 80-150 °C, 1.000-3.000 ppm Cl⁻ | 2507 | CPT de 2205 (~50 °C) excedido |
| Tuberías submarinas O&G | 2507 | NORSOK MDS D45; ventana amargo más amplia |
| Tanque de salmuera, ambiente | 2205 | Cubierto por NORSOK MDS D44 |
| Plenum húmedo de FGD | 2507 | Ácido + Cl⁻ a 50 °C exceden 2205 |
| Separador onshore, amargo suave | 2205 | Dentro de envolvente MR0175 |
| Tubos intercambiador agua de mar | 2507 | Mayor PREN protege juntas |
Suba a 2507 cuando los cloruros excedan 1.000 ppm y la temperatura supere 60 °C, o siempre que se especifique NORSOK MDS D45. De lo contrario 2205 ahorra presupuesto sin sacrificar seguridad.
Química y PREN
| Elemento (% en peso) | 2205 (UNS S32205) | 2507 (UNS S32750) |
|---|---|---|
| Cromo (Cr) | 22.0 – 23.0 | 24.0 – 26.0 |
| Níquel (Ni) | 4.5 – 6.5 | 6.0 – 8.0 |
| Molibdeno (Mo) | 3.0 – 3.5 | 3.0 – 5.0 |
| Nitrógeno (N) | 0.14 – 0.20 | 0.24 – 0.32 |
| Carbono (C) | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
| Manganeso (Mn) | ≤ 2.00 | ≤ 1.20 |
| Silicio (Si) | ≤ 1.00 | ≤ 0.80 |
La fórmula PREN = Cr + 3.3·Mo + 16·N da:
- 2205: PREN ≈ 35-38 (varía con N)
- 2507: PREN ≈ 41-45 (el 0.30% N es crítico)
El nitrógeno aporta 16× por punto porcentual — por eso súper dúplex empuja N a 0.30%. También estabiliza la austenita y aumenta la resistencia mecánica.
Propiedades mecánicas
| Propiedad (placa solubilizada, T amb.) | 2205 | 2507 | Ref.: 316L |
|---|---|---|---|
| Límite elástico 0.2% (mín.) | 450 MPa / 65 ksi | 550 MPa / 80 ksi | 170 MPa / 25 ksi |
| Resistencia a tracción (mín.) | 620 MPa / 90 ksi | 800 MPa / 116 ksi | 485 MPa / 70 ksi |
| Alargamiento en 50 mm | 25% | 15% | 40% |
| Dureza Brinell (máx.) | 293 HB | 310 HB | 217 HB |
| Charpy a –46 °C | ≥ 60 J | ≥ 45 J | ≥ 60 J |
| Densidad | 7.80 g/cm³ | 7.79 g/cm³ | 8.00 g/cm³ |
Los dúplex tienen ~2× la resistencia a fluencia de 316L, lo que suele permitir reducir 20-30% el espesor de pared en recipientes a presión — compensando el sobreprecio del material en grandes fabricaciones.
Corrosión: CPT, CCT, SCC
| Ensayo | 2205 | 2507 |
|---|---|---|
| CPT en 6% FeCl₃ (ASTM G48 A) | ≈ 35-50 °C | ≈ 75-85 °C |
| CCT en 6% FeCl₃ (ASTM G48 B) | ≈ 20 °C | ≈ 45 °C |
| SCC en 33% LiCl hirviendo | Aprueba | Aprueba |
| SCC en cloruros a 200 °C, drop test | Marginal | Aprueba |
| Resistencia a CO₂ (sweet) | Excelente | Excelente |
Envolvente de servicio amargo
Según NACE MR0175 / ISO 15156:
- 2205 (S32205): límites típicos 93 °C, pH ≥ 4.5, presión parcial H₂S ≤ 100 mbar (1.5 psi). Distinto en material trabajado en frío.
- 2507 (S32750): límites típicos hasta 232 °C — pero en la práctica 143 °C es el límite de diseño por tenacidad, pH ≥ 3.5, H₂S ≤ 350 mbar (5 psi).
Los límites exactos dependen de la última revisión de la norma y del paquete de calificación del molinero. Verifique siempre con el metalúrgico del proyecto.
Soldabilidad y fabricación
Los dúplex son sensibles al aporte térmico. Soldaduras fuera de especificación forman fase sigma (intermetálico FeCr) que es frágil y corroe preferencialmente.
- Aporte térmico: 2205 = 0,5-2,5 kJ/mm; 2507 = 0,5-1,5 kJ/mm.
- Temp. entre pasadas: 150 °C (2205), 100 °C (2507).
- Aporte: ER2209 para 2205, ER2594 para 2507. Ni ligeramente superior al metal base para empujar la ferrita 30-50% en estado as-welded.
- Gas de respaldo: argón puro o 95Ar/5N2 para raíces súper dúplex.
- Recocido post-soldeo: opcional para juntas rutinarias, obligatorio en empalmes amargo de pared gruesa.
- Ensayos requeridos: ASTM A923 método A o B en el metal de soldadura y ZAT.
Costo y plazo
Para placa solubilizada de 10 mm × 1500 mm × 6000 mm laminada en caliente, FOB China, rangos Q2 2026:
| Forma | 2205 (USD/kg) | 2507 (USD/kg) | Sobreprecio |
|---|---|---|---|
| Placa, 10 mm | 4.8 – 5.5 | 6.4 – 7.5 | +25-35% |
| Lámina, 2 mm | 5.5 – 6.5 | 7.5 – 9.0 | +30-40% |
| Tubería sin costura, sch 40S | 6.5 – 8.0 | 9.5 – 12.0 | +40-50% |
| Tubería soldada (EFW), sch 10S | 5.0 – 6.5 | 7.5 – 9.5 | +45-55% |
Disponibilidad en stock buena para placa 2205 hasta 50 mm y tubería hasta DN300. 2507 stock más limitado sobre 30 mm o DN200; espere 12-16 semanas para tamaños no en inventario.
Diagrama de selección de 4 pasos
Matriz de aplicaciones
| Aplicación | Grado por defecto | Razón |
|---|---|---|
| Tanques de proceso onshore (Cl⁻ leve) | 2205 | PREN 35 alcanza; gana costo |
| Tubería topsides offshore | 2507 | NORSOK MDS D45; amargo + Cl⁻ |
| Tubos evaporador MED desalación | 2507 | Salmuera caliente + ciclo térmico |
| Carcasa de digestor de pulpa | 2205 | Cáustico + Cl⁻ bajo; 2507 sobreingeniería |
| Umbilicales submarinos (zonas con Cu) | 2507 | Servicio amargo + Cl⁻ alto |
| Tubos U intercambiador, agua salobre | 2205 | PREN 35 cubre salobre ambiente |
| Líneas inyección agua FPSO | 2507 | H₂S + Cl⁻ + temperatura |
| Estructural marino atmosférico | 2205 | Compromiso costo vs PREN |
Para más sobre grados afines, ver nuestra gama dúplex (2205, 2507, 2304, lean-duplex 2101). Para una primera lectura, las dos mejores fuentes gratuitas son la guía práctica IMOA y el manual dúplex de Outokumpu.
Preguntas frecuentes
¿2507 súper dúplex siempre es mejor que 2205?
¿Qué concentración de cloruros me empuja de 2205 a 2507?
¿Puedo soldar 2205 con 2507 en una misma junta?
¿Por qué los dúplex se limitan a 300 °C?
¿Funciona el dúplex en agua de mar sobre 50 °C?
¿Puedo usar dúplex en ácido clorhídrico?
¿Qué normas cubren placa y tubería de 2205 y 2507?
¿Cómo verifico que no hay fase sigma?
Referencias
- [1]ASTM A240 — Especificación para placa, lámina y tira de acero inoxidable Cr y Cr-Ni — ASTM International
- [2]ASTM A790 — Especificación para tubería de acero inoxidable ferrítico/austenítico — ASTM International
- [3]ASTM A923 — Métodos para detectar fases intermetálicas en aceros dúplex — ASTM International
- [4]NORSOK M-630 — Hojas de datos de materiales (MDS D44, D45, D55) — Standards Norway
- [5]Guía Práctica IMOA para la fabricación de aceros inoxidables dúplex — International Molybdenum Association
- [6]NACE MR0175 / ISO 15156 — Materiales para entornos con H2S — AMPP / ISO
- [7]ASTM G48 — Métodos de ensayo para resistencia al picado y hendiduras — ASTM International
- [8]Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) — Wikipedia — Wikipedia
- [9]Acero inoxidable dúplex — Wikipedia — Wikipedia
- [10]Manual Outokumpu de aceros inoxidables dúplex — Outokumpu
- [11]Sandvik SAF 2507 — ficha técnica — Sandvik Materials Technology
- [12]DNV-OS-F101 — Sistemas de tuberías submarinas (código offshore) — DNV
