Atmospheric corrosion resistance of duplex stainless steels: results of a field exposure program

Résistance à la corrosion atmosphérique des aciers inoxydables duplex : résultats du programme d’exposition en milieu naturel

ArcelorMittal Global R&D, Le Creusot, Industeel, BP 19, 71201 Le Creusot, France
e-mail: christian.lojewski@arcelormittal.com

Received: 7 September 2011
Accepted: 4 October 2011

Abstract

Stainless steels are often used instead of painted carbon steels or weathering steels in architecture or construction for aesthetic reasons and/or when maintenance cost reduction is considered. With duplex stainless steels the investment cost can also be significantly reduced using their better yield and tensile stresses. Then the choice of material depends on the environment corrosivity. Usual accelerated corrosion tests as salt spray type may help to rank stainless steels but not to select a cost effective material for an outdoor location. Considering the lack of available data, Industeel launched five years ago an extensive field exposure program with the aim to collect representative data. Six locations were chosen in North America and Europe to cover a wide range of humidity, temperature, pH, chloride ions and pollutant contents. In this way more than 200 coupons with and without weld were exposed in marine, industrial, urban and rural atmospheres or combinations of them. This paper shows some of the first results obtained on duplex (lean duplex included), austenitic, martensitic and ferrito-martensitic stainless steel specimens after several years of exposure. Correlation between environmental parameters, alloy chemical composition, microstructure and localized corrosion resistance are discussed.

Résumé

Les aciers inoxydables sont souvent utilisés en substitution des aciers au carbone peints ou des aciers autopatinables en architecture ou en construction, pour des raisons esthétiques et/ou lorsque la réduction des coûts de maintenance est prise en compte. Les caractéristiques mécaniques élevées des aciers inoxydables duplex contribuent également à une diminution significative des coûts d’investissement. Enfin, le choix du matériau dépend de la corrosivité de l’environnement dans lequel il sera utilisé. Classiquement les essais accélérés de corrosion en brouillard salin peuvent aider à classifier les différentes nuances d’aciers inoxydables mais ils ne permettent pas d’effectuer une sélection économiquement raisonnée d’un matériau dans une atmosphère naturelle donnée. Compte tenu de l’absence de données sur le comportement des aciers inoxydables duplex Industeel a lancé un vaste programme d’exposition en atmosphère naturelle, il y a cinq ans, dans le but de recueillir des données représentatives. Six sites ont été choisis en Amérique du Nord et en Europe afin de couvrir un large éventail d’atmosphères en tenant compte de l’humidité, la température, le pH, la teneur en ions chlorures et les matières polluantes. Dans cette optique c’est plus de 200 coupons avec et sans soudure qui ont été exposés dans des atmosphères marines, industrielles, urbaines, rurales ou leurs combinaisons. Nous présentons ici les premiers résultats obtenus sur échantillons d’aciers inoxydables duplex (lean duplex inclus), austénitiques, martensitiques et ferrito-martensitiques après plusieurs années d’exposition. La corrélation entre les paramètres environnementaux, les compositions chimiques des alliages, leur microstructure et leur résistance à la corrosion localisée sont discutées.