La norma ASTM A240 (edición vigente: A240/A240M-25, publicada en 2025) es la especificación estándar para placas, láminas y tiras de acero inoxidable al cromo y al cromo-níquel para recipientes a presión y aplicaciones generales. Dentro de esta norma se incluyen los grados de acero inoxidable dúplex (ferrítico/austenítico), que constituyen una familia de materiales de interés creciente en ingeniería de corrosión.
El título completo de la norma es Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications. Este artículo se centra exclusivamente en los grados dúplex y súper dúplex de ASTM A240. Los grados austeníticos (serie 300) y ferríticos (serie 400) se tratan en páginas separadas. El equivalente ASME es ASME SA-240/SA-240M (Sección II, Parte A).
HT PIPE (Zhengzhou Huitong Pipeline Equipment) suministra placas, láminas y tiras de acero dúplex y súper dúplex conforme a ASTM A240-25 en espesores desde 0,3 mm hasta 120 mm, con certificación EN 10204 3.1 y tratamiento térmico de solución según el grado solicitado.
ASTM A240-25 incluye siete designaciones UNS de acero inoxidable dúplex (ferrítico/austenítico), clasificadas en tres categorías según su contenido de aleación y resistencia a la picadura:
| Categoría | Designación UNS | Grado comercial | Equivalente DIN | Característica distintiva |
|---|---|---|---|---|
| Lean dúplex | UNS S32101 | LDX 2101 | 1.4162 | Bajo Ni (1,35–1,70 %), alto Mn, alternativa económica al 304L/316L en placas |
| Lean dúplex | UNS S32304 | 2304 | 1.4362 | Sin Mo intencionado, alternativa al 316L con mayor resistencia mecánica |
| Dúplex estándar | UNS S31803 | 2205 | 1.4462 | El grado dúplex más extendido en placas para servicio corrosivo general |
| Dúplex estándar | UNS S32205 | 2205 mejorado | 1.4462 | Versión optimizada: Cr, Mo y N en límite inferior más alto, PREN superior |
| Súper dúplex | UNS S32550 | Ferralium 255 | 1.4507 | Cu 1,50–2,50 %, excelente en agua de mar y medios ácidos |
| Súper dúplex | UNS S32750 | 2507 | 1.4410 | Mo hasta 5,0 %, N hasta 0,32 %, referencia en servicio marino severo |
| Súper dúplex | UNS S32760 | Zeron 100 / F55 | 1.4501 | W 0,50–1,00 % + Cu 0,50–1,00 %, máximo rendimiento en ambientes con H₂S |
La microestructura de todos estos grados en estado de solución consiste en aproximadamente 50 % de ferrita (δ) y 50 % de austenita (γ). Esta estructura bifásica es la base de sus propiedades: límite elástico 2–3 veces superior al de los austeníticos serie 300, resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros superior, y buena ductilidad y tenacidad.
El análisis de colada según ASTM A240-25 para las siete designaciones dúplex es el siguiente:
| Elemento | S32101 (LDX 2101) | S32304 (2304) | S31803 (2205) | S32205 (2205+) | S32750 (2507) | S32760 (Zeron 100) | S32550 (255) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | ≤ 0,040 | ≤ 0,030 | ≤ 0,030 | ≤ 0,030 | ≤ 0,030 | ≤ 0,030 | ≤ 0,040 |
| Mn | 4,0–6,0 | ≤ 2,50 | ≤ 2,00 | ≤ 2,00 | ≤ 1,20 | ≤ 1,00 | ≤ 1,50 |
| Si | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 0,80 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 |
| P | ≤ 0,040 | ≤ 0,040 | ≤ 0,030 | ≤ 0,030 | ≤ 0,035 | ≤ 0,030 | ≤ 0,035 |
| S | ≤ 0,030 | ≤ 0,030 | ≤ 0,020 | ≤ 0,020 | ≤ 0,020 | ≤ 0,010 | ≤ 0,030 |
| Cr | 21,0–22,0 | 21,5–24,5 | 21,0–23,0 | 22,0–23,0 | 24,0–26,0 | 24,0–26,0 | 24,0–27,0 |
| Ni | 1,35–1,70 | 3,0–5,5 | 4,5–6,5 | 4,5–6,5 | 6,0–8,0 | 6,0–8,0 | 4,5–6,5 |
| Mo | 0,10–0,80 | 0,05–0,60 | 2,5–3,5 | 3,0–3,5 | 3,0–5,0 | 3,0–4,0 | 2,9–3,9 |
| N | 0,20–0,25 | 0,05–0,20 | 0,08–0,20 | 0,14–0,20 | 0,24–0,32 | 0,20–0,30 | 0,10–0,25 |
| Cu | 0,10–0,80 | 0,05–0,60 | — | — | ≤ 0,50 | 0,50–1,00 | 1,50–2,50 |
| W | — | — | — | — | — | 0,50–1,00 | — |
La composición de los grados dúplex en ASTM A240 es idéntica a la de los mismos grados en ASTM A790 (tubería) y ASTM A789 (tubo). La diferencia entre las normas radica exclusivamente en la forma de producto y los requisitos de ensayo asociados a cada geometría, no en la química.
El cobre en el S32550 (1,50–2,50 %) es particularmente relevante en aplicaciones de placas para equipos de desalinización y procesamiento químico ácido, donde mejora la resistencia a la corrosión en medios reductores. El wolframio del S32760 (0,50–1,00 %) contribuye al PREN mediante la fórmula extendida y estabiliza la fase pasiva en ambientes con H₂S.
Las tres categorías de acero dúplex se distinguen por el contenido de molibdeno, nitrógeno y elementos complementarios, que determinan su resistencia a la picadura y su campo de aplicación:
| Parámetro | Lean dúplex (S32101, S32304) | Dúplex estándar (S31803, S32205) | Súper dúplex (S32750, S32760, S32550) |
|---|---|---|---|
| Mo | ≤ 0,80 % | 2,5–3,5 % | 2,9–5,0 % |
| N | 0,05–0,25 % | 0,08–0,20 % | 0,10–0,32 % |
| Ni | 1,35–5,5 % | 4,5–6,5 % | 4,5–8,0 % |
| Cr | 21,0–24,5 % | 21,0–23,0 % | 24,0–27,0 % |
| PREN típico | 24–27 | 29–38 | ≥ 38 |
| Límite elástico | 400–450 MPa | 450 MPa | 550 MPa |
| Alternativa al austenítico | 304L / 316L | 316L / 317L | 904L / aleaciones de Ni |
| Entorno de servicio | Agua dulce, servicios moderados | Cloruros moderados/elevados | Agua de mar, H₂S, ambientes ácidos |
Los lean dúplex se diseñaron como alternativas de menor coste a los austeníticos 304L y 316L. Su contenido de níquel es significativamente menor (1,35–5,5 % frente a 8–14 % en los austeníticos), lo que reduce la dependencia de este elemento de alto coste. Sin embargo, mantienen un límite elástico de 400–450 MPa, superior al de 304L (170 MPa) y 316L (170 MPa), lo que permite reducir espesores de placa y compensar parcialmente la diferencia de precio por kilogramo.
Los dúplex estándar (2205) son los más utilizados en la industria. Los súper dúplex se reservan para los ambientes más agresivos donde el PREN debe ser ≥ 40 para garantizar resistencia a la picadura en inmersión permanente en agua de mar.
Los requisitos de tracción y dureza en estado de entrega (solución) según ASTM A240-25 para los grados dúplex son:
| Designación | Grado | Resistencia a la tracción (mín.) | Límite elástico 0,2 % (mín.) | Alargamiento en 50 mm (mín.) | Dureza HBW (máx.) |
|---|---|---|---|---|---|
| UNS S32101 | LDX 2101 | 620 MPa (90 ksi) | 450 MPa (65 ksi) | 30 % | 254 |
| UNS S32304 | 2304 | 600 MPa (87 ksi) | 400 MPa (58 ksi) | 25 % | 290 |
| UNS S31803 | 2205 | 620 MPa (90 ksi) | 450 MPa (65 ksi) | 25 % | 293 |
| UNS S32205 | 2205+ | 655 MPa (95 ksi) | 450 MPa (65 ksi) | 25 % | 293 |
| UNS S32550 | Ferralium 255 | 760 MPa (110 ksi) | 550 MPa (80 ksi) | 15 % | 302 |
| UNS S32750 | 2507 | 800 MPa (116 ksi) | 550 MPa (80 ksi) | 15 % | 310 |
| UNS S32760 | Zeron 100 | 750 MPa (108 ksi) | 550 MPa (80 ksi) | 25 % | 270 |
En comparación con los aceros austeníticos más comunes en ASTM A240, las placas dúplex presentan un límite elástico 2,5–3 veces superior: 304L tiene Rp0,2 ≥ 170 MPa; 316L tiene Rp0,2 ≥ 170 MPa; mientras que S32205 alcanza 450 MPa y S32750 llega a 550 MPa. Esto permite reducir el espesor de placa entre un 30 y un 50 % para la misma presión de diseño, con ahorro de peso y coste de material.
El S32760 (Zeron 100) es notable por combinar un límite elástico de 550 MPa con un alargamiento del 25 %, la mejor combinación resistencia/ductilidad de toda la familia súper dúplex. Esto lo hace preferido en aplicaciones donde se requiere conformado en frío de la placa (embutido, plegado) junto con resistencia a la corrosión extrema.
El PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) permite comparar la resistencia a la picadura de los aceros inoxidables. La fórmula estándar es:
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
Para aleaciones con wolframio, se emplea la fórmula extendida:
PRENW = %Cr + 3,3 × (%Mo + 0,5 × %W) + 16 × %N
| Designación | Categoría | PREN (rango típico) | CPT típico (ASTM G48 Método A) | Aplicación límite |
|---|---|---|---|---|
| S32101 | Lean dúplex | 25–27 | ≈ 20 °C | Agua dulce, ambiente industrial |
| S32304 | Lean dúplex | 24–26 | ≈ 22 °C | Agua dulce, cloruros moderados |
| S31803 | Dúplex estándar | 29–34 | ≈ 35 °C | Agua de mar a temperatura moderada |
| S32205 | Dúplex estándar | 35–38 | ≈ 40 °C | Agua de mar, cloruros elevados |
| S32550 | Súper dúplex | 38–40 | ≈ 50 °C | Agua de mar caliente, medios ácidos |
| S32750 | Súper dúplex | 40–43 | ≈ 60–70 °C | Agua de mar severa, offshore |
| S32760 | Súper dúplex | 40–43 | ≈ 60–70 °C | Agua de mar + H₂S, oil & gas |
El umbral PREN ≥ 40 se considera el mínimo para servicio de inmersión permanente en agua de mar según NORSOK M-001 y otras normas de selección de materiales para offshore. Las placas de S32750 y S32760 superan este umbral de forma consistente, mientras que S32205 (PREN 35–38) puede ser adecuado en agua de mar a temperaturas moderadas (≤ 25 °C) o con exposición intermitente.
ASTM A240-25 exige que todas las placas dúplex se suministren en condición de recocido de solución (solution annealed). El tratamiento consiste en calentar el material a la temperatura especificada y enfriar rápidamente en agua:
| Designación UNS | Temperatura mínima de solución | Temperatura típica de solución | Enfriamiento |
|---|---|---|---|
| S32101 | 980 °C (1800 °F) | 1000–1080 °C | Enfriamiento rápido en agua |
| S32304 | 950 °C (1740 °F) | 950–1050 °C | Enfriamiento rápido en agua |
| S31803 / S32205 | 1020 °C (1870 °F) | 1040–1120 °C | Enfriamiento rápido en agua |
| S32550 | 1040 °C (1900 °F) | 1050–1125 °C | Enfriamiento rápido en agua |
| S32750 | 1025 °C (1880 °F) | 1040–1120 °C | Enfriamiento rápido en agua |
| S32760 | 1040 °C (1900 °F) | 1050–1125 °C | Enfriamiento rápido en agua |
El enfriamiento rápido es obligatorio. Un enfriamiento lento a través del rango 700–1000 °C causa la precipitación de la fase σ (sigma), un intermetálico de Cr-Mo frágil que degrada la tenacidad al impacto y la resistencia a la corrosión. En las placas de mayor espesor (> 25 mm), la velocidad de enfriamiento en el interior puede ser insuficiente si no se utiliza agua a presión o agitación. HT PIPE certifica la temperatura y el tiempo de solución en cada certificado de material 3.1.
La microestructura de los aceros dúplex en estado de solución consiste en granos de ferrita (δ, magnética) y austenita (γ, no magnética) en proporción aproximada de 50/50. Este equilibrio de fases se logra mediante:
Composición química. El nitrógeno y el níquel son estabilizadores de austenita; el cromo y el molibdeno son estabilizadores de ferrita. La composición de cada grado está diseñada para producir el equilibrio deseado después del tratamiento de solución.
Velocidad de enfriamiento. Después de la solución, el enfriamiento en agua fija la microestructura. Un enfriamiento lento permite que más austenita se transforme en ferrita, alterando el balance. La fracción de ferrita se mide normalmente por metalografía cuantitativa o por permeabilidad magnética (ferritoscopio).
Contenido de ferrita recomendado. Para los grados dúplex estándar y súper dúplex, el contenido de ferrita debe situarse entre 35 % y 55 %. Valores superiores al 60 % incrementan el riesgo de fragilización por fase σ y reducen la tenacidad; valores inferiores al 30 % reducen la resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros.
Efecto de los ciclos térmicos de soldadura. La zona afectada por el calor (ZAC) en la soldadura de placas dúplex tiende a desarrollar un exceso de ferrita debido a las altas temperaturas del ciclo. El uso de metales de aporte sobrealiados en Ni (que es estabilizador de austenita) y el control de la temperatura de pase entre capas (≤ 150 °C) son esenciales para restaurar el balance de fases en la ZAC.
Las tolerancias dimensionales de las placas dúplex ASTM A240 se rigen por ASTM A480/A480M (requisitos generales para productos planos de acero inoxidable). A continuación se resumen los parámetros más relevantes:
| Parámetro | Rango típico |
|---|---|
| Espesor (placa) | 4,76 mm a 120 mm (3/16" a 4,75") |
| Espesor (lámina) | 0,30 mm a 4,75 mm |
| Ancho estándar | 1000, 1220, 1500, 2000 mm |
| Largo estándar | 2000, 2440, 3000, 4000, 6000 mm |
| Tolerancia de espesor (placa) | Según ASTM A480 Tabla A2.1/A2.2, típicamente ± 0,05–0,30 mm según rango |
| Tolerancia de ancho | +10 / 0 mm (típicamente) |
| Tolerancia de largo | +20 / 0 mm (típicamente) |
| Designación | Descripción | Aplicación típica |
|---|---|---|
| No. 1 | Recocido y decapado (hot-rolled, annealed, pickled) | Placa gruesa para recipientes a presión, estructural |
| 2B | Recocido, decapado y laminado en frío ligero (cold-rolled, skin-passed) | Lámina para intercambiadores, equipo de proceso |
| 2D | Recocido y decapado (cold-rolled, sin skin-pass) | Aplicaciones donde se requiere conformado posterior |
| BA (No. 8) | Recocido brillante (bright annealed) | Aplicaciones decorativas, industria alimentaria |
| No. 4 | Pulido direccional (satinado) | Equipo de proceso, arquitectura |
Para placas dúplex de espesor > 6 mm, el acabado más habitual es No. 1 (recocido y decapado). HT PIPE suministra placas dúplex en acabados No. 1, 2B y 2D, con posibilidad de corte a medida por plasma o láser según plano del cliente.
Las placas de acero dúplex y súper dúplex conforme a ASTM A240 se utilizan en una amplia gama de aplicaciones donde la combinación de alta resistencia y resistencia a la corrosión es determinante:
Recipientes a presión y reactores. Cuerpos de reactores, torres de destilación y separadores en la industria petroquímica. La alta resistencia mecánica del dúplex permite reducir el espesor de placa respecto al 316L, disminuyendo el peso total del equipo y facilitando el transporte y la instalación. S32205 es el grado más especificado para estos componentes.
Intercambiadores de calor de placas. Placas estampadas de intercambiadores de calor de placas (PHE) en contacto con agua de mar o fluidos con cloruros. El dúplex resiste la corrosión por picadura y la corrosión bajo tensión mejor que el 316L, con mayor resistencia a la deformación por presión. Los lean dúplex (S32101, S32304) se utilizan en intercambiadores de agua dulce.
Equipos de desalinización. Cuerpos de evaporadores, cabezales de membranas de ósmosis inversa y conductos de salmuera. S32750 y S32760 se especifican por su PREN ≥ 40, que garantiza resistencia a la picadura en agua de mar a temperaturas de hasta 40–50 °C.
Industria offshore y naval. Placas de revestimiento (cladding) de estructuras sumergidas, mamparos de plataformas petrolíferas y cascos de buques especiales. S32750 (2507) es el material de referencia según NORSOK M-001 para componentes en zona de salpicadura e inmersión.
Tanques de almacenamiento. Tanques para productos químicos agresivos, ácidos orgánicos y soluciones con cloruros. El uso de S32205 en lugar de 316L permite reducir el espesor de placa entre un 30 % y un 40 %, con ahorro significativo en proyectos de gran envergadura.
Industria de pulpa y papel. Cuerpos de digestores, filtros de lavado y depuradores de gases. La resistencia a la corrosión bajo tensión en medios alcalinos con cloruros residuales es superior a la del 317L.
Las tres normas se aplican a productos de acero inoxidable dúplex en formas distintas. La confusión es frecuente en la especificación de compra:
| Norma | Forma de producto | UNS dúplex cubiertos | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| ASTM A240 | Placa, lámina y tira (plate, sheet, strip) | S32101, S32304, S31803, S32205, S32550, S32750, S32760 | Cuerpos de equipos, fondos de recipientes, placas de intercambiadores |
| ASTM A182 | Forjados (flanges, fittings, valves) | F51 (S31803), F53 (S32750), F55 (S32760), F60 (S32205), F61 (S32550) | Bridas, accesorios de forja, vástagos de válvulas |
| ASTM A480 | Requisitos generales (no es norma de producto) | Todos los de A240 | Define tolerancias, acabados, ensayos y criterios de aceptación para A240 |
ASTM A480 no es una norma de producto, sino la especificación de requisitos generales que ASTM A240 referencia para tolerancias dimensionales, acabados superficiales y criterios de aceptación. Los forjados dúplex se especifican bajo ASTM A182, donde las designaciones de grado utilizan la letra "F" (F51, F53, F55) en lugar de la designación UNS.
La composición química de un mismo UNS es idéntica entre A240, A182 y A790. La diferencia está exclusivamente en la forma de producto y los requisitos de ensayo específicos de cada geometría (por ejemplo, A182 exige ensayo de impacto Charpy para forjados de servicio a baja temperatura).
El programa de ensayos para la aceptación del material según ASTM A240-25 incluye:
Análisis químico. Un análisis de colada por cada colada de fabricación, realizado según métodos instrumentales (OES, XRF) conforme a ASTM E572 o equivalentes. El comprador puede solicitar análisis de producto; las tolerancias se rigen por ASTM A751.
Ensayo de tracción. Una probeta por lote (mismo horno, misma condición de tratamiento térmico y mismo rango de espesor). Las probetas se preparan según ASTM E8/E8M. Se mide resistencia a la tracción (Rm), límite elástico al 0,2 % (Rp0,2) y alargamiento en 50 mm (A5).
Ensayo de dureza. Dureza Brinell (HBW) o Rockwell (HRC) por lote. Los valores máximos están definidos en la tabla de propiedades mecánicas de la norma.
Ensayo de corrosión intergranular. Cuando se especifica en la orden de compra, se realiza según ASTM A262 Práctica B (ensayo de Huey) o Práctica C (Strauss). La placa dúplex en condición de solución correctamente tratada no debería mostrar ataque intergranual significativo.
Ensayo de doblado. Requerido para láminas y tiras de espesor ≤ 5 mm. La probeta se dobla 180 ° sobre un mandril de diámetro especificado sin que aparezcan fisuras en la superficie exterior.
Certificación. HT PIPE suministra toda placa dúplex ASTM A240 con certificado EN 10204 3.1 que incluye: número de colada, análisis químico, resultados de tracción (Rm, Rp0,2, A5), dureza, temperatura de tratamiento térmico, acabado superficial y declaración de conformidad con la norma.
1. ¿Cuál es la diferencia entre placa dúplex S32205 y S31803?
S32205 es una versión optimizada de S31803 con los límites inferiores de Cr (22,0 % vs 21,0 %), Mo (3,0 % vs 2,5 %) y N (0,14 % vs 0,08 %) más altos. Esto garantiza un PREN de 35–38 en S32205 frente a 29–34 en S31803. En la práctica, S32205 se especifica en todas las aplicaciones nuevas. Una colada certificada como S32205 cumple automáticamente con S31803, pero no a la inversa.
2. ¿Se pueden conformar en frío las placas de acero dúplex?
Sí, las placas dúplex admiten plegado, embutido y conformado en frío, pero requieren mayor fuerza que los austeníticos serie 300 debido a su mayor límite elástico y su endurecimiento por deformación más pronunciado. El radio de doblado mínimo recomendado es de 2–3 veces el espesor para S32205 (frente a 1–1,5 para 304L). El conformado debe realizarse a temperatura ambiente; no se recomienda el conformado en caliente sin posterior tratamiento de solución.
3. ¿Cuál es la temperatura máxima de servicio de las placas dúplex?
Los aceros dúplex no deben utilizarse por encima de 300 °C de forma continua. A temperaturas superiores, la fase ferrítica tiende a transformarse en fase σ (sigma), que fragiliza el material y reduce la resistencia a la corrosión. Para servicios entre 250–300 °C, se requiere verificación de tenacidad al impacto tras exposición prolongada. Para aplicaciones por encima de 300 °C, se deben considerar aceros austeníticos estabilizados o aleaciones de níquel.
4. ¿Qué acabado se recomienda para placas dúplex en servicio marino?
Para servicio marino, se recomienda el acabado No. 1 (recocido y decapado) para espesores > 6 mm. Las superficies pulidas (No. 4, BA) pueden retener contaminantes y residuos de pulido que favorecen la iniciación de picaduras. Es esencial que la superficie esté libre de contaminación por hierro libre (procedente de herramientas de acero al carbono), que puede detectarse mediante el ensayo de la ferrocianida de potasio según ASTM A380.
5. ¿Cómo seleccionar entre dúplex estándar y súper dúplex para placas?
La selección se basa en el PREN requerido por el entorno de servicio. Si el ambiente implica inmersión permanente en agua de mar o exposición a cloruros a temperatura elevada, se precisa PREN ≥ 40, lo que obliga a especificar súper dúplex (S32750 o S32760). Para servicios con cloruros moderados o agua de mar a temperatura ambiente con exposición intermitente, el dúplex estándar S32205 (PREN 35–38) es suficiente. Los lean dúplex se reservan para servicios sin contacto con agua de mar donde se busca una alternativa económica al 316L.
¿Necesita placas de acero dúplex conforme a ASTM A240?
HT PIPE suministra placas, láminas y tiras de acero dúplex y súper dúplex (UNS S31803, S32205, S32750, S32760, S32101, S32304, S32550) conforme a ASTM A240-25 en espesores desde 0,3 mm hasta 120 mm, con certificación EN 10204 3.1 y tratamiento térmico de solución según el grado solicitado.
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