Dúplex y súper válvulas dúplex Son la opción estándar para aplicaciones en agua de mar debido a su fabricación con acero inoxidable y material dúplex. La aleación utilizada en la válvula contiene ferrita y austenita, lo que proporciona mayor resistencia y propiedades de resistencia a los cloruros.
Además, el acero superdúplex es la versión de mayor aleación y rendimiento. Ofrece mayor resistencia a la corrosión por picaduras y al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros que el acero dúplex estándar.
Este artículo profundiza en por qué un válvula de mariposa dúplex y súper válvulas dúplex Son ideales para aplicaciones en agua de mar.
¿Qué es una válvula de mariposa dúplex?
Un dúplex o válvula de mariposa apta para agua de mar Es una válvula de control de flujo de un cuarto de vuelta. El disco y el cuerpo están fabricados en acero inoxidable dúplex o superdúplex.
‘El término ’dúplex» se refiere a la aleación metálica, no al tipo de válvula de mariposa. Se compone de una microestructura austenítica-ferrítica de aleación de acero.
- Acero austenítico Proporciona propiedades anticorrosivas y de gran resistencia.
- Acero ferrítico Proporciona resistencia contra tensiones y agrietamiento por corrosión bajo tensión.
En conjunto, ofrecen un material de mejor rendimiento que cada uno por separado. El acero dúplex 2205 y el acero superdúplex 2507 son los dos grados que se suelen especificar para las válvulas de mariposa de agua de mar.
¿Cuál es la diferencia entre Duplex 2205 y Super Duplex 2507?
Tanto el acero dúplex 2205 como el superdúplex 2507 ofrecen un rendimiento superior al del acero inoxidable. Sin embargo, están diseñados para diferentes condiciones de servicio.
Sus principales diferencias radican en la composición de la aleación, que afecta directamente a su resistencia al ataque de los cloruros.
Las válvulas para agua de mar de grado 2205 son adecuadas para entornos moderados. El acero superdúplex 2507 soporta las condiciones más agresivas de agua de mar y salmuera.
Cada calificación se mide por PREN, lo que significa Número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras. Es una “calificación” o puntuación que los ingenieros utilizan para medir la capacidad de un metal para resistir la corrosión por picaduras.
A continuación se detallan las especificaciones de cada grado:
Duplex 2205 (UNS S31803 / S32205: ASTM A182 F51)
- Contiene cromo 22%, níquel 5% y molibdeno 3%.
- Alcanza un PREN de aproximadamente 35.
- La resistencia a la tracción es aproximadamente el doble que la del acero inoxidable 316L (~620 MPa frente a ~480 MPa).
- Gestiona agua salobre, circuitos de agua de refrigeración y tomas de agua costeras de baja salinidad.
- Una opción rentable cuando el contacto con el agua de mar es intermitente o los niveles de cloruro se mantienen por debajo de 10.000 ppm.
Super Duplex 2507 (UNS S32750: ASTM A182 F53)
- Contiene 25% de cromo, 7% de níquel, 4% de molibdeno y 0,3% de nitrógeno.
- Alcanza un PREN de aproximadamente 43, lo que cumple con el umbral de ≥40 para el servicio continuo de agua de mar.
- La resistencia a la fluencia alcanza aproximadamente los 550 MPa, lo que permite secciones de pared más delgadas y conjuntos más ligeros.
- Preferiblemente utilizado en sistemas de alimentación de alta presión para ósmosis inversa (OI) que operan a 55–80 bar.
- Material estándar para sistemas de bombeo de agua de mar en alta mar, redes contra incendios y líneas de inyección de agua de producción.
¿Es el acero inoxidable dúplex apto para el agua de mar?
Sí, los grados dúplex y superdúplex se desarrollaron específicamente para entornos ricos en cloruro y agua de mar.
Válvulas estándar de acero inoxidable 316L Comienza a corroerse por encima de 1000 ppm de cloruro a temperaturas elevadas. El agua salina contiene entre 19 000 y 35 000 ppm de cloruro. Por lo tanto, no es apta para el uso directo con agua de mar en la mayoría de las aplicaciones industriales.
La solución consiste en utilizar el dúplex 2205 o el superdúplex 2507, dependiendo del nivel de salinidad.
- El modelo Duplex 2205 eleva el estándar a PREN ~35. Cubre aguas salobres y tomas costeras de baja salinidad. Sin embargo, para agua de mar pura, especialmente a temperaturas superiores a 25 °C, los ingenieros requieren PREN ≥ 40.
- El acero superdúplex 2507 tiene una clasificación PREN de aproximadamente 43. Resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros, un modo de falla común en grados como el 304 y el 316L.
Comparación de la resistencia a la corrosión: materiales comunes para válvulas en agua de mar.
La tabla que aparece a continuación compara los materiales de válvulas más comunes utilizados en aplicaciones de agua de mar y desalinización.
Un valor de PREN más alto significa una mayor resistencia a la corrosión por picaduras inducida por cloruros.
| Material | Cr (Cromo) % | Mo (Molibdeno) % | PREN | Idoneidad del agua de mar |
|---|---|---|---|---|
| Acero inoxidable 316L | De 16 a 18 años | 2 a 3 | ~24 | No recomendado: riesgo de corrosión por picaduras por encima de 1000 ppm de cloruro. |
| Dúplex 2205 | 22 | 3 | ~35 | Adecuado para aguas salobres y tomas de agua costeras de baja salinidad. |
| Super Duplex 2507 | 25 | 4 | ~43 | Preferible para servicio con agua de mar y salmuera pura. |
| Titanio Grado 2 | — | — | N / A | Resistencia superior: coste significativamente mayor. |
Principales ventajas de las válvulas dúplex y superdúplex
Los ingenieros especifican válvulas para servicio de agua de mar por las siguientes razones:
- Resistencia a la corrosión por picaduras y grietas
El alto contenido de molibdeno y nitrógeno impide el ataque de cloruros en los bordes del disco, el vástago y las caras del asiento. Estas son las zonas más vulnerables a la corrosión por hendidura en los conjuntos de válvulas.
- Alta resistencia mecánica
La resistencia a la fluencia del acero dúplex 2205 es de aproximadamente 450 MPa, en comparación con los 170 MPa del 316L. Esto permite a los ingenieros diseñar componentes de paredes más delgadas sin reducir la presión nominal, lo que reduce el peso en aplicaciones de plataformas marinas.
- Resistencia a la corrosión bajo tensión
La fase ferrítica en el acero dúplex interrumpe la propagación de grietas. Los aceros austeníticos puros se agrietan bajo la combinación de tensión y exposición a cloruros. Los aceros dúplex no se agrietan, lo que representa una ventaja crucial en las tuberías de desalinización de alta presión.
- Menor costo del ciclo de vida
En aplicaciones que involucran agua de mar, una válvula de mariposa apta para agua de mar puede durar el doble que la versión de acero inoxidable 316L. La reducción en los costos de reemplazo y el tiempo de inactividad es importante en ubicaciones marinas donde el mantenimiento no es fácilmente accesible o es muy costoso.
- Amplio rango de temperatura de funcionamiento
Los grados 2205 y 2507 demuestran un rendimiento excelente desde temperaturas criogénicas hasta 300 °C. Este rango abarca los sistemas de pretratamiento, ósmosis inversa y postratamiento dentro de una misma planta desalinizadora, sin necesidad de modificar las especificaciones del material de las válvulas.
Aplicación de válvulas aptas para agua de mar en sistemas de agua de mar.
Una válvula apta para agua de mar se encuentra en varios tipos de sistemas de agua de mar. Estas son las tres categorías principales de proyectos.
Plantas desalinizadoras de agua de mar
Las plantas desalinizadoras representan las aplicaciones más exigentes. Los sistemas de ósmosis inversa de alta presión operan a 55-80 bar con salmuera que contiene más de 40 000 ppm de cloruro. Las válvulas de mariposa controlan el flujo en cada etapa: desde la entrada y filtración del agua de mar hasta la alimentación a alta presión y la descarga de la salmuera. El acero inoxidable superdúplex 2507 es el material estándar para las válvulas de alta presión y las válvulas del lado de la salmuera.
Ingeniería marítima y submarina
Las plataformas marinas utilizan agua de mar para los sistemas contra incendios, el tratamiento del agua de lastre y la inyección de agua producida. Se trata de entornos de funcionamiento continuo, de inmersión total o de zona de salpicaduras.
El acero Superduplex 2507 es el grado de material requerido para las válvulas de agua de mar según la especificación NORSOK MDS D45. Esto es importante para los proyectos del Mar del Norte y del Golfo Pérsico.
Captación y emisario de agua costera
Las instalaciones municipales e industriales costeras utilizan válvulas de mariposa de gran diámetro para las tomas de agua de mar y las líneas de refrigeración. Estas válvulas manejan caudales elevados a baja presión.
El acero dúplex 2205 es adecuado para la mayoría de las tomas de agua costeras. El acero superdúplex 2507 es mejor para centrales eléctricas donde las altas temperaturas aumentan el riesgo de corrosión.
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Conclusión
El agua de mar es un medio agresivo que puede dañar las válvulas convencionales de acero inoxidable. Existen dos tipos de válvulas capaces de soportarlo: 2205 válvulas dúplex y 2507 super válvulas de mariposa dúplex.
¿Es apto el acero inoxidable dúplex para el agua de mar? Sí, lo es. Pero esto depende del contenido de cloro en el agua de mar, la temperatura y la clase de presión.
Si utiliza agua de mar en condiciones normales, sin cloruros agresivos ni altas temperaturas, es recomendable elegir acero dúplex. Si necesita mayor resistencia a la corrosión en ese entorno, elija acero superdúplex.
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