Caratteristiche dei prodotti

Eccellente resistenza alla tensocorrosione da cloruri (vantaggio fondamentale)
Uno dei vantaggi principali di S31803 è la sua eccellente resistenza alla tensocorrosione da cloruro (SCC) causata dalla sua microstruttura duplex. Gli acciai inossidabili austenitici (come 304L e 316L) sono altamente suscettibili al cedimento dell'SCC in ambienti contenenti cloruro-sotto l'influenza combinata di temperatura, stress e ioni cloruro. Al contrario, la struttura duplex di S31803 gli fornisce un'immunità intrinseca all'SCC indotto dal cloruro-. Gli acciai inossidabili austenitici ordinari sono soggetti a SCC intergranulare in soluzioni di acqua cloruro superiore a 60 gradi, mentre S31803 mostra una resistenza SCC significativamente superiore agli acciai inossidabili austenitici anche in acqua cloruro ad alta-temperatura superiore a 80 gradi. Questa caratteristica lo rende un materiale ideale per le applicazioni in cui coesistono ioni cloruro e stress, come piattaforme offshore, apparecchiature per il trattamento di petrolio e gas e impianti chimici. La lega è inoltre conforme allo standard NACE MR0175/ISO 15156, che la rende adatta per ambienti acidi di petrolio e gas contenenti idrogeno solforato.

Elevata resistenza abbinata a buona duttilità
Il carico di snervamento di S31803 (maggiore o uguale a 450 MPa) è circa il doppio di quello di 316L, con una resistenza alla trazione maggiore o uguale a 620 MPa e un allungamento maggiore o uguale al 25%. Il suo livello di resistenza è paragonabile o addirittura superiore a quello di alcuni acciai bassolegati-, mentre la sua duttilità è di gran lunga superiore a quella degli acciai inossidabili ferritici. Con una resistenza progettuale equivalente, S31803 può ottenere uno spessore di parete più sottile e un alleggerimento strutturale, riducendo così i costi dei materiali e le spese di produzione.

Eccellente resistenza alla corrosione per vaiolatura e alla corrosione interstiziale
L'alto contenuto di cromo (21-23%), molibdeno (2,5-3,5%) e azoto (0,08-0,20%) di S31803 gli conferisce un'eccezionale resistenza alla corrosione per vaiolatura e alla corrosione interstiziale. Il suo valore PREN è circa 32-39, significativamente superiore a quello del 316L (≈25). In ambienti difficili come acqua di mare, soluzioni di cloruro e mezzi di cloruro acido, S31803 può formare una pellicola passiva stabile, resistente all'inizio e alla propagazione della vaiolatura. La sua temperatura critica di vaiolatura (CPT) varia tipicamente tra 25 e 35 gradi, che è notevolmente superiore a quella del 316L, consentendo un funzionamento affidabile senza perforazione in acqua di mare temperata e sistemi di acqua di raffreddamento industriale.

Buone prestazioni di saldatura
S31803 presenta buone proprietà di saldatura. Rispetto agli acciai inossidabili duplex di prima-generazione, gli acciai duplex di seconda-generazione hanno una sensibilità significativamente ridotta ai cicli termici di saldatura. Per l'unione è possibile utilizzare vari metodi di saldatura come TIG, MIG, SMAW e SAW. Durante la saldatura, è necessario controllare l'apporto di calore (consigliato 0,5-2,5 kJ/mm) e la temperatura di interpass (tipicamente inferiore o uguale a 150 gradi) per prevenire la precipitazione di fasi intermetalliche dannose (come la fase sigma). Generalmente non è richiesta la solubilizzazione post-saldatura, ma si consiglia il decapaggio o la passivazione per ripristinare la resistenza alla corrosione. Si consigliano materiali di riempimento corrispondenti come ER2209 per garantire che la saldatura formi circa il 30-50% di microstruttura di ferrite.

Buone proprietà di lavorazione a caldo e a freddo
S31803 presenta eccellenti proprietà di lavorazione a caldo e può essere formato mediante forgiatura a caldo, laminazione a caldo, estrusione a caldo e altri processi di lavorazione a caldo entro un intervallo di temperature di 950-1250 gradi. L'intervallo di temperatura ottimale per il funzionamento a caldo è di 1000-1150 gradi. Dopo la lavorazione a caldo, è necessario il trattamento della soluzione (circa 1020-1100 gradi) per ottenere la migliore microstruttura duplex e le migliori proprietà meccaniche. Le prestazioni di lavorazione a freddo di questa lega sono superiori a quelle degli acciai inossidabili ferritici, consentendo la piegatura a freddo, la laminazione a freddo, lo stampaggio e altre operazioni di formatura. Tuttavia la sua tendenza ad incrudirsi è superiore a quella degli acciai inossidabili austenitici. Si consiglia di eseguire una ricottura intermedia quando la deformazione a freddo supera il 5-10%.
Specifiche tecniche
Composizione chimica (ASTM A240 / UNS S31803)
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Elemento |
Requisiti standard |
Note |
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Cr |
21.0 - 23.0% |
Elementi centrali che formano un denso film di passivazione per fornire resistenza alla corrosione; elementi che formano ferrite- |
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Ni |
4.5 - 6.5% |
Gli elementi stabilizzanti dell'austenite promuovono la formazione di microstruttura duplex e migliorano la tenacità |
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Mo |
2.5 - 3.5% |
Migliora la resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale di circa tre volte rispetto al cromo |
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N |
0.08 - 0.20% |
Forti elementi che formano austenite-, rafforzano la soluzione solida, migliorano la resistenza alla corrosione per vaiolatura e la resistenza allo snervamento |
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Mn |
Inferiore o uguale al 2,0% |
Disossidante, aggiunto in piccole quantità |
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Sì |
Inferiore o uguale all'1,0% |
Disossidante, rigorosamente controllato |
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C |
Inferiore o uguale allo 0,030% |
Controllare rigorosamente per evitare che la precipitazione dei carburi comprometta la resistenza alla corrosione |
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P |
Inferiore o uguale allo 0,030% |
Elementi di impurità, rigorosamente controllati |
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S |
Inferiore o uguale allo 0,020% |
Elementi di impurità, rigorosamente controllati per prevenire la fragilità a caldo |
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Fe |
Quantità rimanente (≈ 63.5%) |
Elemento matrice |
Proprietà fisiche
|
Proprietà |
Valore/Intervallo |
Condizioni di prova |
|
Densità |
7,80 g/cm³ |
Temperatura ambiente (20 gradi) |
|
Punto di fusione |
1300 - 1440 grado |
- |
|
Conducibilità termica |
≈ 15 W/(m·K) |
Temperatura ambiente |
|
Coefficiente di dilatazione termica (20-100 gradi) |
≈ 13.0 × 10⁻⁶ /K |
Sotto acciaio inossidabile austenitico |
|
Resistività |
≈ 0.85 μΩ·m |
Temperatura ambiente |
|
Modulo elastico (modulo di Young) |
190 - 200 GPa |
Temperatura ambiente |
|
Rapporto di Poisson |
0.25 - 0.29 |
Temperatura ambiente |
|
Magnetismo |
Ferromagnetismo |
La struttura duplex è magnetica |
Proprietà meccaniche (condizione di solubilizzazione, valore tipico, ASTM A240)
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Proprietà |
Valore tipico |
Specifica |
|
Resistenza alla trazione |
Maggiore o uguale a 620 MPa |
ASTM A240 |
|
Limite di snervamento (compensazione dello 0,2%) |
Maggiore o uguale a 450 MPa |
ASTM A240 |
|
Allungamento |
Maggiore o uguale al 25% |
ASTM A240 |
|
Durezza (Brinell) |
290 HB(massimo) |
- |
Nota: il limite di snervamento dell'S31803 è circa il doppio di quello dell'316L, il che può ridurre significativamente lo spessore delle pareti per ottenere un alleggerimento strutturale e un'ottimizzazione dei costi.
Confronto del numero equivalente di resistenza alla vaiolatura (PREN).
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Grado del materiale |
PREN(Cr+3.3Mo+16N) |
Resistenza al cloruro |
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S31803 (2205) |
32 - 39 |
Eccellente |
|
316L |
≈ 25 |
Generale |
|
S32750 (2507) |
Maggiore o uguale a 40 |
Estremamente buono |
Resistenza alla corrosione (valore tipico)
|
Medio |
Concentrazione |
Temperatura |
Tasso di corrosione |
Valutazione |
|
Acqua di mare |
- |
Temperatura ambiente ad alta temperatura |
Ignorato |
Eccellente |
|
Soluzione di cloruro (acqua salata) |
- |
Alta temperatura |
Ignorato |
Eccellente |
|
Acido nitrico (HNO₃) |
Inferiore o uguale al 40% |
Temperatura ambiente |
<0.05 |
Eccellente |
|
Acido solforico (H₂SO₄) |
Inferiore o uguale al 40% |
Temperatura ambiente |
<0.1 |
Bene |
|
Acido cloridrico (HCl) |
Bassa concentrazione |
Temperatura ambiente |
<0.1 |
Bene |
|
Idrossido di sodio (NaOH) |
- |
Temperatura ambiente |
Ignorato |
Eccellente |
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Gli acidi organici (come acido acetico, acido citrico, ecc.) |
- |
Temperatura ambiente |
Ignorato |
Eccellente |
|
Cloro gassoso umido |
- |
Temperatura ambiente |
Ignorato |
Eccellente |
Nota: la resistenza alla corrosione di S31803 è superiore a quella di 316L e 317L nella maggior parte degli ambienti. Presenta un'eccellente resistenza alla tensocorrosione (SCC) in ambienti contenenti cloruro-, ma la sua resistenza alla corrosione è limitata in mezzi fortemente riducenti come acido cloridrico concentrato ad alta-temperatura, acido fluoridrico e acido solforico concentrato. Negli ambienti contenenti idrogeno-, gli acciai inossidabili duplex sono suscettibili all'infragilimento da idrogeno e richiedono un'attenta valutazione.
Prestazioni ad alta-temperatura
S31803 mantiene un'elevata resistenza a temperature moderate:
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Temperatura |
Resistenza alla trazione (MPa) |
Tasso di mantenimento delle prestazioni |
|
Temperatura ambiente (20 gradi) |
Maggiore o uguale a 620 |
100% |
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200 gradi |
≈ 560 |
Maggiore o uguale al 90% |
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300 gradi |
≈ 500 |
Maggiore o uguale all'81% |
Stabilità termica e microstrutturale a lungo-termine:
S31803 mostra una buona stabilità microstrutturale durante il servizio a lungo-termine a temperature inferiori o uguali a 300 gradi.
Nota:
L'esposizione prolungata a temperature comprese tra 300-500 gradi può portare a un infragilimento di 475 gradi (decomposizione spinodale della fase di ferrite), con conseguente riduzione della tenacità. Pertanto si sconsiglia l'uso a lungo termine entro questo intervallo di temperature.
L'esposizione prolungata nell'intervallo di 600-900 gradi può portare alla precipitazione della fase sigma (un composto intermetallico), che riduce significativamente la resistenza alla corrosione e la tenacità. Il trattamento della soluzione deve passare rapidamente attraverso questo intervallo di temperature.
S31803 è meno sensibile alla precipitazione di fase dannosa rispetto agli acciai inossidabili duplex di prima-generazione, ma è comunque necessario un controllo rigoroso della velocità di raffreddamento durante il trattamento termico e la saldatura per passare rapidamente attraverso l'intervallo di temperatura sensibile.
Prestazioni antiossidanti:
S31803 può formare uno strato protettivo di ossido al di sotto di 800 gradi, offrendo migliori proprietà antiossidanti rispetto agli acciai inossidabili austenitici. Per un servizio a lungo-termine a temperature più elevate, si consiglia di valutare l'aumento di peso dovuto all'ossidazione.
Sistema di trattamento termico
Il trattamento termico di S31803 ha un impatto decisivo sulla microstruttura e sulle proprietà finali, con specifiche comuni come segue:
Trattamento della soluzione (per ottenere la microstruttura duplex ottimale e proprietà complete):
Riscaldare a 1020-1100 gradi, mantenere per un tempo sufficiente (circa 2-4 minuti per pollice di spessore), quindi raffreddare in acqua o raffreddare rapidamente con aria. Ciò produrrà una microstruttura duplex ideale composta da circa il 50% di ferrite e il 50% di austenite, fornendo una resistenza alla corrosione ottimale.
2. Trattamento di distensione (dopo la saldatura/lavorazione a freddo):
Riscaldare a 650-750 gradi, tenere premuto per 1-2 ore, quindi raffreddare all'aria. Questo viene utilizzato per eliminare le tensioni residue. Tuttavia, si noti che in questo intervallo di temperature possono verificarsi precipitazioni in fase sigma; si consiglia di valutare attentamente il suo impatto sulla resistenza alla corrosione.
Nota:
1. Il trattamento termico deve passare rapidamente attraverso l'intervallo di temperatura sensibile di 600-900 gradi per evitare la precipitazione della fase σ e della fase χ.
2. The solution treatment temperature should not be too high (>1100 gradi), altrimenti un contenuto eccessivo di ferrite influirà sulla tenacità e sulla resistenza alla corrosione.
3. Si consiglia di eseguire il decapaggio o la passivazione dopo il trattamento termico per rimuovere le incrostazioni superficiali.
Prestazioni di saldatura e punti chiave del processo
S31803 ha buone proprietà di saldatura, che è una caratteristica importante dell'acciaio inossidabile duplex di seconda-generazione:
1. Metodi di saldatura consigliati: TIG (GTAW), MIG (GMAW), SMAW, SAW, FCAW.
2. Controllo dell'apporto di calore: si consiglia che l'apporto di calore sia 0,5-2,5 kJ/mm e che la temperatura di interpass sia inferiore o uguale a 150 gradi per evitare l'ingrossamento dei grani nella zona interessata dal calore e la precipitazione di fasi dannose.
3. Gas protettivo: si consiglia di utilizzare una miscela di gas di Ar + 1-2% N₂, che può aumentare il contenuto di austenite nel metallo di saldatura, migliorando così la tenacità e la resistenza alla corrosione della saldatura.
4. Metallo d'apporto: si consiglia di utilizzare metalli d'apporto in acciaio inossidabile duplex come ER2209 o E2209 abbinati o sovraaccoppiati-al metallo di base per garantire che la resistenza alla corrosione della saldatura non sia inferiore a quella del metallo di base.
5. Trattamento post-saldatura: si consiglia di eseguire il decapaggio o la passivazione per ripristinare la resistenza alla corrosione della zona-interessata al calore e rimuovere lo scolorimento dovuto all'ossidazione della saldatura. Il decapaggio è più efficace della pulizia meccanica nella rimozione degli strati impoveriti di cromo-.
Confronto delle proprietà magnetiche e selezione dell'applicazione
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Indicatori di prestazione |
S31803 (acciaio inossidabile duplex 2205) |
316L (acciaio inossidabile austenitico) |
S32750 (acciaio inossidabile super duplex 2507) |
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Carico di snervamento (MPa) |
Maggiore o uguale a 450 |
≈ 220 |
Maggiore o uguale a 550 |
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Resistenza alla trazione (MPa) |
Maggiore o uguale a 620 |
≈ 520 |
Maggiore o uguale a 800 |
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Allungamento (%) |
Maggiore o uguale a 25 |
Maggiore o uguale a 40 |
Maggiore o uguale a 15 |
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PREN (numero equivalente di resistenza alla vaiolatura) |
32 - 39 |
≈ 25 |
Maggiore o uguale a 40 |
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Resistenza all'SCC (cloruri) |
Eccellente |
Differenza (altamente sensibile) |
Estremamente buono |
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Magnetismo |
Ferromagnetismo |
Non-magnetico |
Ferromagnetismo |
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Conducibilità termica |
Superiore (≈15 W/m·K) |
Inferiore (≈14 W/m·K) |
Più alto |
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Prezzo |
Medio |
Inferiore |
Più alto |
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Suggerimenti per la selezione |
Utilizzato principalmente in ambienti ad alta-resistenza al cloro-e moderatamente corrosivi: petrolio e gas, piattaforme offshore, desalinizzazione dell'acqua di mare, scambiatori di calore, condutture ad alta-pressione |
Utilizzato principalmente in ambienti generali resistenti alla corrosione-con requisiti di assenza di cloro,-bassa-temperatura, bassa-resistenza e proprietà non-magnetiche |
Utilizzato principalmente in applicazioni con requisiti di robustezza e resistenza alla corrosione più elevati, come ambienti ad alto contenuto di cloruro, alte temperature e acidi forti |
Supporti applicabili
1. Soluzioni di acqua di mare e cloruro: eccellente resistenza alla corrosione per vaiolatura, alla corrosione interstiziale e alla tensocorrosione.
2. Acidi ossidanti: come acido nitrico (inferiore o uguale al 40%), con eccellente resistenza alla corrosione.
3. Acidi riducenti moderatamente concentrati: come acido solforico (inferiore o uguale al 40%).
4. Acidi organici: acido acetico, acido citrico, acido formico, ecc.
5. Soluzioni alcaline: idrossido di sodio, idrossido di potassio, ecc.
6. Sostanze contenenti cloruro- contenenti petrolio e gas: ambienti per l'esplorazione e la lavorazione di petrolio e gas naturale, conformi allo standard NACE MR0175.
7. Vapore acqueo ad alta-temperatura (tenere presente i limiti di temperatura)
Nota: S31803 non è resistente a mezzi fortemente riducenti come l'acido fluoridrico e l'acido cloridrico ad alta-temperatura e alta-concentrazione. Negli ambienti contenenti idrogeno-, gli acciai inossidabili duplex sono suscettibili all'infragilimento da idrogeno e richiedono un'attenta valutazione. Le condizioni di utilizzo a lungo-termine da evitare includono l'infragilimento a 475 gradi e la precipitazione della fase σ-.
S31803 (acciaio inossidabile duplex 2205) è adatto per applicazioni che richiedono una combinazione di elevata resistenza, resistenza al cloro e moderata resistenza alla corrosione. Se ne consiglia l'utilizzo nei seguenti campi:
Campi di applicazione
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Industria del petrolio e del gas naturale (applicazione principale)
● Sistemi di condotte per giacimenti di petrolio e gas, condotte di raccolta e trasporto, condotte sottomarine, colonne montanti
● Strumenti per fondo pozzo, attrezzature per testa pozzo, valvole, raccordi per tubi, flange
● Componenti del separatore, dello scambiatore di calore, della pompa e della valvola
● Moduli per piattaforme di perforazione, sistemi antincendio, pompe di sollevamento dell'acqua di mare
● Apparecchiature per ambienti acidi di petrolio e gas conformi alla norma NACE MR0175 -
Lavorazione chimica e ingegneria petrolchimica
● Recipienti a pressione, serbatoi ad alta-pressione, reattori
● Scambiatori di calore, condensatori, evaporatori
● Sistema di tubazioni per il trasporto di mezzi corrosivi (compresi ambienti contenenti cloruri)
● Colonna di distillazione, torre di assorbimento, separatore
● Attrezzature per la produzione di clorato -
Ingegneria oceanica e desalinizzazione dell'acqua di mare
● Condotte dell'impianto di desalinizzazione, unità di osmosi inversa (RO) ad alta-pressione
● Componenti strutturali di piattaforme offshore, scambiatori di calore ad acqua di mare
● Sistema dell'acqua di zavorra della nave, sistema dell'acqua antincendio -
Industria della pasta di legno e della carta
● Recipienti per la cottura a vapore, apparecchiature per lo sbiancamento, lavatrici e sistemi di stoccaggio -
Industria dell'energia elettrica
● Sistema di desolforazione dei fumi FGD, torre di assorbimento, tubazioni e condotti dei fumi
● Conduttura del circuito dell'acqua di raffreddamento secondario dell'energia nucleare -
Protezione ambientale e trattamento delle acque reflue
● Sistema di trattamento delle acque reflue, torre di lavaggio dei gas di scarico, apparecchiature per il trattamento delle acque reflue -
Meccanica e componenti strutturali
● Alberi rotanti ad alta-pressione, rulli di pressione, pale, giranti, elementi di fissaggio e componenti meccanici e strutturali per ambienti ad alta-resistenza e resistenza alla corrosione-
● Recipienti a pressione, apparecchiature per la lavorazione degli alimenti
Consegna e personalizzazione
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Modulo |
![]() Foglio/Piastra
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![]() Barra/Asta
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![]() Tubo/tubo
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![]() Bobina di nastri/fogli
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![]() Filo/vergella
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|---|---|---|---|---|---|
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Gamma convenzionale |
Spessore: 0.5 - 100 mm |
Diametro Φ6-500mm |
Diametro esterno Φ10-300mm |
Spessore: 0,1 – 3,0 mm |
Diametro Φ0,5-10 mm |
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Capacità di personalizzazione |
Lamiere-laminate a caldo o a freddo-lamiere, lamiere ultra-sottili (a partire da 0,1 mm), parti stampate, taglio longitudinale-a dimensioni specificate, trattamenti superficiali speciali (decapaggio, lucidatura) |
Barre forgiate, barre-laminate a caldo, barre lucidate, barre sagomate e diverse condizioni di trattamento termico (condizione-trattata con soluzione) |
Tubi senza saldatura/Tubi saldati (conformi a ASTM A789/A790), taglio a lunghezza fissa, tubi a U- |
Materiali in nastri di precisione, bobine per stampaggio, tranciatura laminata, larghezza non-standard, pellicola protettiva speciale |
Trafilatura di precisione, filo d'apporto per saldatura, trattamento superficiale speciale |
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