Duplex e super válvulas duplex São a escolha padrão para aplicações em água do mar devido à sua fabricação em aço inoxidável e material duplex. A liga utilizada na válvula contém ferrita e austenita, o que proporciona maior resistência mecânica e propriedades de resistência a cloretos.
Além disso, o super duplex é a versão de liga superior e desempenho mais elevado. Ele apresenta melhor resistência à corrosão por pites e à corrosão sob tensão por cloretos do que o duplex padrão.
Este artigo aprofunda-se no porquê de um válvula borboleta dupla e super válvulas duplex São ideais para aplicações em água do mar.
O que é uma válvula borboleta duplex?
Um duplex ou válvula borboleta própria para água do mar É uma válvula de controle de fluxo de um quarto de volta. O disco e o corpo são feitos de aço inoxidável duplex ou super duplex.
‘'Duplex' refere-se à liga metálica, e não ao tipo de válvula borboleta. Ela é composta por uma microestrutura austenítica-ferrítica de liga de aço.
- Aço austenítico Oferece propriedades anticorrosivas e de alta resistência.
- Aço ferrítico Proporciona resistência contra tensões e fissuras por corrosão sob tensão.
Em conjunto, eles proporcionam um material com desempenho superior ao de cada um deles individualmente. O duplex 2205 e o super duplex 2507 são as duas classes frequentemente especificadas para válvulas borboleta de água do mar.
Qual a diferença entre Duplex 2205 e Super Duplex 2507?
Tanto o duplex 2205 quanto o super duplex 2507 apresentam desempenho superior ao aço inoxidável. No entanto, eles são projetados para diferentes condições de serviço.
Suas principais diferenças residem na composição da liga, que afeta diretamente sua resistência ao ataque de cloretos.
As válvulas para água do mar na classe 2205 são adequadas para ambientes moderados. A classe super duplex 2507 suporta as condições mais agressivas de água do mar e salmoura.
Cada nota é medida por PREN, o que significa Número Equivalente de Resistência à Corrosão por Pite. É uma "classificação" ou pontuação que os engenheiros usam para medir a capacidade de um metal resistir à corrosão por pite.
Abaixo estão as especificações de cada nível:
Duplex 2205 (UNS S31803 / S32205: ASTM A182 F51)
- Contém cromo 22%, níquel 5% e molibdênio 3%.
- Atinge um PREN de aproximadamente 35.
- A resistência à tração é aproximadamente o dobro da do aço inoxidável 316L (~620 MPa contra ~480 MPa).
- Trata água salobra, circuitos de água de refrigeração e captação costeira de baixa salinidade.
- Uma opção com boa relação custo-benefício quando o contato com a água do mar é intermitente ou os níveis de cloreto permanecem abaixo de 10.000 ppm.
Super Duplex 2507 (UNS S32750: ASTM A182 F53)
- Contém 25% de cromo, 7% de níquel, 4% de molibdênio e 0,3% de nitrogênio.
- Atinge um PREN de aproximadamente 43, o que atende ao limite ≥40 para serviço contínuo em água do mar.
- A resistência ao escoamento atinge aproximadamente 550 MPa, permitindo seções de parede mais finas e conjuntos mais leves.
- Preferencialmente utilizado em sistemas de alimentação de alta pressão para osmose reversa (OR), operando entre 55 e 80 bar.
- Material padrão para sistemas de elevação de água do mar em alto-mar, redes de água de combate a incêndio e linhas de injeção de água produzida.
O aço inoxidável duplex é adequado para água do mar?
Sim, os graus duplex e super duplex foram desenvolvidos especificamente para ambientes ricos em cloreto e água do mar.
Válvulas padrão em aço inoxidável 316L A corrosão começa acima de 1.000 ppm de cloreto em temperaturas elevadas. A água salina contém entre 19.000 e 35.000 ppm de cloreto. Portanto, não é adequada para uso direto com água do mar na maioria das aplicações industriais.
A solução é usar o duplex 2205 ou o super duplex 2507, dependendo do nível de salinidade.
- O Duplex 2205 eleva o padrão para PREN ~35. Ele abrange águas salobras e captações costeiras com baixa salinidade. No entanto, para água do mar com salinidade total, especialmente em temperaturas acima de 25°C, os engenheiros exigem PREN ≥ 40.
- O aço super duplex 2507 tem classificação PREN ~43. Ele resiste à corrosão sob tensão induzida por cloretos, um modo de falha comum em aços como o 304 e o 316L.
Comparação da resistência à corrosão: materiais comuns para válvulas em água do mar.
A tabela abaixo compara os materiais de válvulas mais comuns usados em sistemas de água do mar e dessalinização.
Um valor de PREN mais alto significa melhor resistência à corrosão por pites induzida por cloretos.
| Material | Cr (Cromo) % | Mo (Molibdênio) % | PREN | Adequação para água do mar |
|---|---|---|---|---|
| Aço inoxidável 316L | 16 a 18 | 2 a 3 | ~24 | Não recomendado: risco de corrosão por pite acima de 1.000 ppm de cloreto. |
| Duplex 2205 | 22 | 3 | ~35 | Adequado para captação em água salobra e costeira com baixa salinidade. |
| Super Duplex 2507 | 25 | 4 | ~43 | Indicado para serviços com água do mar e salmoura em sua concentração máxima. |
| Titânio Grau 2 | — | — | N / D | Resistência superior: custo significativamente maior |
Principais vantagens das válvulas duplex e superduplex
Os engenheiros especificam válvulas para serviço em água do mar pelos seguintes motivos:
- Resistência à corrosão por pites e frestas
O alto teor de molibdênio e nitrogênio impede o ataque de cloretos nas bordas do disco, na haste e nas faces da sede. Essas são as áreas mais vulneráveis à corrosão por frestas em conjuntos de válvulas.
- Alta resistência mecânica
A resistência ao escoamento do aço duplex 2205 é de aproximadamente 450 MPa, em comparação com os 170 MPa do 316L. Isso permite que os engenheiros projetem componentes com paredes mais finas sem reduzir a capacidade de pressão, diminuindo assim o peso em aplicações de superfície em plataformas offshore.
- Resistência à fissuração por corrosão sob tensão
A fase ferrítica no aço duplex interrompe a propagação de trincas. Os aços austeníticos puros trincam sob a combinação de tensão de tração e exposição a cloretos. Os aços duplex não trincam, o que representa uma vantagem crucial em tubulações de dessalinização de alta pressão.
- Menor custo do ciclo de vida
Em aplicações que envolvem água do mar, uma válvula borboleta para água do mar pode durar o dobro da versão em aço inoxidável 316L. A redução no custo de substituição e no tempo de inatividade é importante em locais offshore onde a manutenção não é facilmente acessível ou é muito cara.
- Ampla faixa de temperatura operacional
As classes 2205 e 2507 apresentam excelente desempenho desde temperaturas criogênicas até 300 °C. Essa faixa abrange os processos de pré-tratamento, osmose reversa e pós-tratamento em uma mesma planta de dessalinização, sem qualquer alteração nas especificações do material da válvula.
Aplicação de válvulas próprias para água do mar em sistemas de água do mar
Uma válvula própria para água do mar é utilizada em diversos tipos de sistemas de água do mar. Aqui estão as três principais categorias de projetos.
Usinas de dessalinização de água do mar
As usinas de dessalinização representam os maiores desafios. Os sistemas de osmose reversa de alta pressão operam entre 55 e 80 bar com salmoura contendo mais de 40.000 ppm de cloreto. As válvulas borboleta controlam o fluxo em todas as etapas: desde a captação e filtração da água do mar até a alimentação de alta pressão e a descarga da salmoura. O aço super duplex 2507 é a especificação padrão para válvulas de alta pressão e do lado da salmoura.
Engenharia Offshore e Submarina
As plataformas offshore utilizam água do mar para sistemas de combate a incêndio, tratamento de água de lastro e injeção de água produzida. Esses ambientes operam em regime contínuo, com imersão total ou em zonas de respingos.
O Superduplex 2507 é o material exigido para válvulas de água do mar, de acordo com a especificação NORSOK MDS D45. Isso é importante para projetos no Mar do Norte e no Golfo Pérsico.
Captação e descarga de água costeira
Instalações costeiras municipais e industriais utilizam válvulas borboleta de grande diâmetro para captação de água do mar e linhas de refrigeração. Estas válvulas suportam altos fluxos em baixa pressão.
O aço duplex 2205 é adequado para a maioria das captações de água costeiras. O aço super duplex 2507 é mais indicado para usinas hidrelétricas, onde as altas temperaturas aumentam o risco de corrosão.
Aplicativo: Uso industrial, água Uso industrial, uso doméstico
Conclusão
A água do mar é um meio agressivo que pode danificar as válvulas convencionais de aço inoxidável. Existem dois tipos de válvulas capazes de lidar com ela: 2205 válvulas duplex e 2507 super válvulas borboleta duplex.
O aço inoxidável duplex é adequado para água do mar? Sim, é. Mas isso deve ser avaliado com base no teor de cloro da água do mar, na temperatura e na classe de pressão.
Se você usar água do mar em condições normais, sem alto teor de cloreto e sem altas temperaturas, o aço duplex é uma opção razoável. Caso precise de maior resistência à corrosão em ambientes agressivos, escolha o aço superduplex.
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