individuazione di fasi intermetalliche dannose
La determinazione delle fasi intermetalliche dannose per gli acciai duplex e superduplex può essere eseguita tramite i metodi descritti nelle norme ASTM A923 ed ASTM A1084. Entrambe sono strutturate su tre metodi differenti.
Il primo (Metodo A) è una valutazione metallografica che permette la classificazione della microstruttura in seguito ad attacco elettrolitico con idrossido di sodio. La fase sigma appare al bordo tra ferrite e austenite.
Dal momento che la sua presenza mina anche le proprietà meccaniche del materiale si può eseguire un test di resilienza per determinare la sua presenza (Metodo B). L’energia assorbita infatti varia in funzione della percentuale di fase sigma presente e il raggiungimento dei limiti imposti dalla norma permette di verificare se la presenza di fasi intermetalliche non ha minato le proprietà meccaniche del materiale.
Un terzo test per valutare la presenza di fasi intermetalliche è una prova di corrosione (Metodo C) in cloruro ferrico del tutto analoga a quella descritta in ASTM G48 metodo A. Tempo e temperatura della prova variano in funzione del tipo di lega analizzata. Dopo la pulizia e la rimozione di eventuali prodotti di corrosione il provino viene pesato e questo dato è trasformato in una velocità di corrosione. Questa è espressa per A923 ed A1084 in milligrammi per decimetro quadrato al giorno o, abbreviato, mdd.
Entrambe le norme forniscono limiti di accettabilità per le varie leghe indagate.
La determinazione delle fasi intermetalliche dannose per gli acciai non si ferma però alle sole due norme appena citate. Specifiche internazionali come per esempio la ISO 17781 sono sempre più utilizzate per qualificare i materiali duplex per applicazioni nel settore Oil and gas. In queste vengono richiesti test analoghi, e con limiti non necessariamente identici, per determinare se la presenza di fasi intermetalliche e, se sì, se ha alterato le proprietà del materiale.
METODI DI PROVA
- ASTM A 923 – Metodo A
- ASTM A 923 – Metodo B
- ASTM A 923 – Metodo C
- ASTM A 1084 – Metodo A
- ASTM A 1084 – Metodo B
- ASTM A 1084 – Metodo C
DESCRIZIONE DEL FENOMENO
Tra gli acciai inossidabili quelli bifasici (Duplex e Superduplex) costituiscono una classe di materiali particolarmente resistente ad ambienti corrosivi contenenti cloruri. La presenza di una microstruttura austenitica e ferritica bilanciata circa al 50% garantisce una buona resistenza alla corrosione localizzata e una insensibilità quasi completa alla corrosione intercristallina pur conservando proprietà meccaniche tipiche delle leghe austenitiche. I duplex trovano quindi largo impiego nell’industria chimica, petrolchimica e nell’off-shore.
Questa resistenza viene però minata dalla presenza di fasi intermetalliche che si possono generare quando il materiale è sottoposto a temperature comprese tra i 300 e i 1000°C. Mentre la precipitazione dei carburi gioca un ruolo secondario è più frequente incappare in fase sigma che si genera sulla ferrite a temperature comprese tra i 600 e i 1000°C in seguito alla sua decomposizione in fase sigma e austenite. Materiali non adeguatamente solubilizzati ad alta temperatura e seguiti da un rapido raffreddamento possono manifestare la presenza di questa fase a bordo della ferrite. La fase sigma non solo abbassa la resistenza alla corrosione localizzata del duplex ma abbassa anche i Joule assorbiti durante la prova di resilienza. La determinazione della sua presenza risulta quindi fondamentale per valutare che un acciaio duplex o superduplex sia stato prodotto correttamente e che possa lavorare nelle condizioni di servizio senza manifestare rotture o fenomeni vistosi di corrosione.
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