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Un aperçu des qualités de tuyaux en acier inoxydable et de leurs propriétés
Les aciers inoxydables sont très appréciés pour leur polyvalence et leur durabilité dans de nombreuses applications.. Il existe différentes qualités d'acier inoxydable, chacun optimisé pour des scénarios d'utilisation spécifiques dans des secteurs tels que l'industrie, Marine, construction, et transports. Le tableau ci-dessous donne un aperçu de certaines options courantes:
| Groupe Alliage | pas UNS. | Mieux connu sous le nom de |
|---|---|---|
| austénitique | S30100, S30400, S30403, S31600, S31603, S32100, S31000, S30815, N08904, S31254 | 301, 304, 304L, 316, 316L, 321, 310, 253MA, 904L, 254SMO ou “6mois” |
| ferritique | S40900, S41003, S43000, S43932, S44400 | 409, 3CR12 ou 1.4003, 430, 439, 444 |
| Martensitique | S41000, S42000, S43100, S44004 | 410, 420, 431, 440C |
| Duplex | S32101, S32304, S32205, S32750, S32520 | 2101, 2304, 2205, 2507, UR2507Cu |
| Durcissement par précipitation | S17400, S17700, S15500 | 17-4PH ou 630, 17-7PH ou 631, 15-5P5i |
Lors de la sélection d'un tuyau en acier inoxydable pour une application particulière, la première étape consiste à déterminer quelles propriétés fondamentales doivent être priorisées. Ceux-ci peuvent être divisés en cinq groupes: austénitique, duplex, ferritique, martensitique, et durcissement par précipitation.
Voici un bref aperçu de la manière dont différents groupes et nuances d'alliages peuvent être sélectionnés en fonction d'exigences spécifiques.:
- Corrosion la résistance: La sélection dépend de l'environnement. Une discussion plus approfondie est nécessaire pour une sélection précise.
- Résistance à la chaleur: Nuances austénitiques, en particulier ceux riches en chrome, souvent aussi avec une teneur élevée en silicium, azote et éléments des terres rares (par exemple., grades 310 et 253MA), sont généralement sélectionnés. Les ferritiques stabilisés sont utilisés dans des conditions moins extrêmes. Les qualités ferritiques à haute teneur en chrome ont une résistance élevée à l'oxydation (par exemple., 446), mais ont une résistance à chaud inférieure.
- Cryogénique (basse température) la résistance: Les nuances austénitiques ont une excellente ténacité à très basses températures. Aucun autre acier inoxydable ne convient aux très basses températures.
- Réponse magnétique: Les nuances austénitiques ont une faible perméabilité magnétique; qualités de nickel supérieures (par exemple., 316 ou 310) sont plus susceptibles d'être non magnétiques s'ils sont travaillés à froid.
- Haute résistance: Les nuances martensitiques et à durcissement par précipitation sont généralement choisies. Les qualités duplex peuvent également être utiles. Les nuances austénitiques travaillées à froid ont également une résistance élevée.
Sélection de tuyaux en acier inoxydable pour la résistance à la corrosion
Choisir la qualité la plus rentable pour un environnement corrosif spécifique peut être une tâche complexe. Une bonne stratégie implique souvent de considérer ce qui a été utilisé auparavant dans des environnements similaires, la durée de vie de ces matériaux, et leurs modèles de corrosion.
Résistance générale à la corrosion
Pour les environnements tels que les acides forts où une corrosion générale uniforme est la principale préoccupation, il existe des tableaux publiés des nuances recommandées et des courbes d'iso-corrosion qui fournissent les taux de corrosion attendus. toutefois, des environnements apparemment similaires peuvent présenter des différences mineures qui affectent considérablement les taux de corrosion. Par exemple, même des traces de chlorure peuvent être nocives.
Corrosion locale
Les aciers inoxydables se corrodent souvent en raison d'une corrosion locale, principalement via des mécanismes de corrosion par piqûres et fissures, qui sont largement contrôlés par la présence de chlorures dans l’environnement, exacerbé par une température élevée. La résistance d'une qualité spécifique de tuyau en acier inoxydable à la corrosion par piqûres et fissures est indiquée par son numéro équivalent de résistance aux piqûres. (PRÉ), qui peut être calculé comme suit:
PRE = %Cr + 3.3 %Mo + 16 %N
Ici, %Cr représente le pourcentage de chrome, %Mo le pourcentage de molybdène, et %N le pourcentage d'azote dans l'alliage. Des valeurs PRE plus élevées indiquent une plus grande résistance à la corrosion par piqûres et fissures..
“Super austénitique” grades (par exemple., N08904 et S31254) avec jusqu'à 6%Mo et “super duplex” grades (par exemple., S32750 et S32520) avec une très haute teneur en chrome, molybdène, et les ajouts d'azote peuvent résister à des environnements contenant des chlorures plus sévères jusqu'à un point proche de l'ébullition..
“Coloration du thé” est une forme spécifique de corrosion localisée trouvée dans les éléments de tuyaux en acier inoxydable exposés à des environnements atmosphériques agressifs., comme l'exposition marine. Sélection des notes, qualité de finition, méthode de fabrication, installation, et la maintenance jouent tous un rôle important dans l'atténuation de ce problème.
Fissuration par corrosion (CSC)
Nuances austénitiques courantes comme 304 et 316 sont sujets à la fissuration par corrosion sous contrainte (CSC), en particulier dans les environnements chlorés à des températures supérieures à 60 degrés Celsius sous contrainte de traction. Les qualités ferritiques sont presque immunisées contre cette forme d’attaque, et les qualités duplex sont très résistantes. Si le SCC est un problème potentiel, une nuance ferritique ou duplex pourrait être un choix prudent.
Sélection de tuyaux en acier inoxydable pour leurs propriétés mécaniques et physiques
La sélection des tuyaux en acier inoxydable implique souvent de prendre en compte la résistance à la corrosion souhaitée ainsi que les propriétés mécaniques et physiques du métal.. Nuances martensitiques à haute résistance (par exemple., 431) et qualités de durcissement par précipitation (par exemple., 630/17-4P5i) sont souvent choisis pour des applications telles que les arbres et les broches de vannes.
Une qualité duplex à haute résistance comme 2205 pourrait résoudre un problème de corrosion tout en contribuant à la rentabilité grâce à sa haute résistance. Une nuance ferritique comme le 3CR12 pourrait fournir une résistance à la corrosion adéquate pour les applications non décoratives et offrir l'avantage de moins de distorsion due aux changements de température en raison de son faible coefficient de dilatation thermique., semblable à celui de l'acier doux et 2/3 celui des nuances austénitiques comme 304.
N'oubliez pas que la sélection doit toujours prendre en compte les propriétés mécaniques et physiques le plus tôt possible dans le processus..
Lors de la sélection des nuances pour la résistance à la corrosion, il est important de considérer également la manière dont le produit peut être fabriqué. Cette considération influence grandement l'économie du produit. Vous trouverez ci-dessous une comparaison de certaines qualités courantes et de leurs caractéristiques de fabrication relatives.. Les comparaisons sont arbitraires 1 à 10 Balance, avec 10 indiquant une excellente fabrication par la méthode particulière.
| Noter | Usinabilité | Soudabilité | Formabilité |
|---|---|---|---|
| 303 | 10 | 2 | 5 |
| 304 | 5 | 8 | 8 |
| 316 | 5 | 8 | 7 |
| 3CR12 | 6 | 8 | 7 |
| 431 | 6 | 5 | 5 |
| 630/17-4P5i | 5 | 7 | 5 |
Il est important de noter qu’il peut y avoir un compromis entre les propriétés souhaitables. Par exemple, grade 303 a une excellente usinabilité. toutefois, la haute teneur en soufre, ce qui augmente considérablement la vitesse de coupe, réduit également considérablement la soudabilité de la nuance, formabilité, et résistance à la corrosion. Le PRE calculé pour cette qualité ne prend pas en compte l'effet négatif du soufre., le rendant impropre à une utilisation dans des environnements marins ou autres environnements chlorés.
Sélection de tuyaux en acier inoxydable pour le coût
Le coût peut être considéré comme le prix d’achat évident en $/kg ou en $/mètre.. toutefois, cette approche peut donner une vision déformée à court terme. Une approche plus réaliste est le « coût total de possession » (Coût total de possession) ou « Coût du cycle de vie » (CCV) vue. Ceci évalue le coût pour le propriétaire de l'actif sur la durée de vie requise de l'élément.. Il prend en compte les coûts de maintenance ou de remplacement continus, conduisant potentiellement à un coût total de possession inférieur malgré un prix d'achat initial plus élevé.
Par exemple, le choix de la qualité des tuyaux en acier inoxydable 301 pour les wagons de banlieue garantit que le véhicule de base survivra sans rouille structurelle pendant la durée de vie requise, mesuré en décennies. Les panneaux en inox seront nettoyables, ne nécessitera aucune peinture, et les éléments structurels n'auront pas besoin d'inspections régulières coûteuses pour valider leur intégrité..
Une autre considération est le choix entre les produits standards et spéciaux.. Les produits standards disponibles dans les rayons des revendeurs seront généralement moins chers que les produits qui doivent être fabriqués spécialement.. Conception basée sur la norme Stock les articles rapportent généralement des dividendes. Une exception à cette règle est si la quantité requise est importante et que les besoins ont été planifiés dans le futur – ici, un produit spécial peut être moins coûteux et également réduire les coûts de fabrication..
Conclusion
Avant de sélectionner une nuance d'acier inoxydable, prendre en compte non seulement les propriétés requises telles que la résistance à la corrosion, mais aussi les propriétés secondaires telles que les propriétés physiques et mécaniques, et la facilité de fabrication. Le bon choix ne sera pas seulement récompensé à long terme, une vie sans problème, mais aussi par une fabrication et une installation rentables.
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La spécification ASTM A554 couvre les ferritiques, tubes mécaniques soudés en acier inoxydable duplex austénitique et austénitique-ferritique destinés à être utilisés dans les structures, ornemental, échappement et autres applications où les propriétés mécaniques, apparence, ou une résistance à la corrosion est nécessaire. Les tubes ASME SA554 sont généralement expédiés sans revêtement protecteur. La spécification ASTM A554 couvre les tubes mécaniques soudés ou réduits à froid dans des tailles allant jusqu'à 16 pouces (406.4 mm) dimension extérieure et épaisseurs de paroi 0.020 pouces (0.51 mm). Tubes mécaniques soudés ASTM A554 fabriqués à partir d'acier laminé plat par un processus de soudage automatique sans ajout de métal d'apport. Tubes ASTM A554 fournis dans l’une des formes suivantes – carré, rond, rectangulaire, ou spécial.
Les alliages d’acier inoxydable de qualité duplex ont des propriétés ferritiques/austénitiques, conférant à ces matériaux une résistance supérieure et une excellente résistance à l’oxydation. Alors que la famille duplex comprend une large gamme de formulations spécifiques, duplex S31803 (2205) et super duplex S32750 (2507) L’acier inoxydable est deux des plus courants. Ces produits en acier inoxydable sont extrêmement polyvalents, avec de nombreuses applications dans le secteur pétrolier et gazier, pétrochimie, et les industries de transformation chimique.
S31803 est le système de numérotation unifié (États-Unis) désignation de l'acier inoxydable duplex d'origine. Le système UNS a été créé par un certain nombre de groupes professionnels travaillant ensemble dans les années 1970., pour réduire la confusion du fait que le même alliage est appelé sous des noms différents ou vice versa. Chaque métal est indiqué par une lettre suivie de cinq chiffres, où la lettre indique la famille des métaux c'est à dire. S pour les aciers inoxydables.
Alliage 347 L’acier inoxydable appartient à la famille des aciers inoxydables austénitiques et est connu pour sa stabilité exceptionnelle due à la présence d’éléments stabilisateurs. Cet alliage est hautement soudable, et dans la plupart des cas, Le recuit n’est pas nécessaire après le soudage, sauf si l’on souhaite alléger les contraintes. La remarquable résistance à l’oxydation et à la corrosion 347 L’acier inoxydable en fait un choix fiable pour diverses applications. Sa grande résistance au fluage lui permet de fonctionner de manière optimale à des températures allant jusqu’à 1600 ° F.
