Sandvik SAF 3207 HD™ – Acier inoxydable hyper-duplex premium pour environnements profonds et corrosifs

Présentation

Le Sandvik SAF 3207 HD™ est un acier inoxydable hyper-duplex (austénitique-ferritique) conçu pour les conditions hautement corrosives où une résistance mécanique élevée est également requise. Ce grade est idéal pour des applications telles que les ombilicaux en eau profonde.

Caractéristiques principales

• Excellente résistance à la corrosion par piqûres et en crevasses
• Excellente résistance à la corrosion sous contrainte (SCC) dans les environnements contenant du sulfure d'hydrogène (H₂S) et des chlorures
• Haute résistance à la corrosion générale dans les milieux acides et alcalins
• Excellente résistance à la corrosion-érosion
• Excellentes propriétés de fatigue-corrosion
• Résistance mécanique exceptionnellement élevée
• Résistance à la fatigue exceptionnellement élevée
• Propriétés physiques offrant des avantages de conception
• Bonne soudabilité

Propriétés générales

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Densité	23,0 °C	7,7 g/cm³
Contenu recyclé		82,1 %	Contenu recyclé moyen

Propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20,0 °C	200 GPa
Allongement	23,0 °C	25 %	min.
Allongement A2	23,0 °C	15 %	min.
Dureté Rockwell C	23,0 °C	36	max.
Résistance à la traction	20,0 °C	850 - 950 MPa	selon l'épaisseur de paroi
Résistance à la traction	50,0 °C	923 MPa	selon l'épaisseur de paroi
Résistance à la traction	100,0 °C	850 MPa	selon l'épaisseur de paroi
Résistance à la traction	150,0 °C	811 MPa	selon l'épaisseur de paroi
Résistance à la traction	200,0 °C	784 MPa	selon l'épaisseur de paroi
Résistance à la traction	250,0 °C	785 MPa	selon l'épaisseur de paroi
Résistance à la traction	300,0 °C	791 MPa	selon l'épaisseur de paroi
Limite d'élasticité Rp0,2	20,0 °C	700 - 770 MPa	min. selon l'épaisseur de paroi
Limite d'élasticité Rp0,2	100,0 °C	657 MPa	min. selon l'épaisseur de paroi
Limite d'élasticité Rp0,2	150,0 °C	609 MPa	min. selon l'épaisseur de paroi
Limite d'élasticité Rp0,2	200,0 °C	585 MPa	min. selon l'épaisseur de paroi
Limite d'élasticité Rp0,2	250,0 °C	582 MPa	min. selon l'épaisseur de paroi
Limite d'élasticité Rp0,2	300,0 °C	572 MPa	min. selon l'épaisseur de paroi

Propriétés thermiques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	100,0 °C	1,35E-5 1/K	de 30°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	200,0 °C	1,35E-5 1/K	de 30°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	300,0 °C	1,4E-5 1/K	de 30°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	400,0 °C	1,45E-5 1/K	de 30°C à la température indiquée
Capacité thermique massique	20,0 °C	480 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	100,0 °C	510 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	200,0 °C	540 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	300,0 °C	570 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	400,0 °C	590 J/(kg·K)
Conductivité thermique	20,0 °C	13 W/(m·K)
Conductivité thermique	100,0 °C	15 W/(m·K)
Conductivité thermique	200,0 °C	16 W/(m·K)
Conductivité thermique	300,0 °C	18 W/(m·K)
Conductivité thermique	400,0 °C	20 W/(m·K)

Propriétés électriques

Propriété	Température	Valeur
Résistivité électrique	23,0 °C	8,7E-7 Ω·m

Composition chimique

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,03 %	max.
Chrome	32 %
Fer	Base
Manganèse	1,5 %	max.
Molybdène	3,5 %
Nickel	7 %
Azote	0,5 %
Phosphore	0,04 %	max.
Silicium	0,8 %	max.
Soufre	0,01 %	max.

Propriétés technologiques

Domaines d'application

L'acier hyper-duplex Sandvik SAF 3207 HD™ a été développé pour les ombilicaux en eau profonde, une application aux exigences extrêmes en matière de résistance à la corrosion par piqûres et en crevasses, de résistance mécanique et de propriétés de fatigue.

Offrant une limite d'élasticité supérieure, une meilleure résistance à la corrosion et des propriétés de fatigue supérieures par rapport aux aciers super-duplex, le Sandvik SAF 3207 HD™ est également un excellent choix pour une gamme d'autres applications pétrolières et gazières. Par exemple, lorsque la résistance au sulfure d'hydrogène (H₂S) est requise, comme dans l'injection d'eau de mer brute, les lignes de contrôle et les lignes d'injection chimique, le Sandvik SAF 3207 HD™ offre une fiabilité et une sécurité opérationnelle élevées, réduisant les coûts d'exploitation.

Propriétés de corrosion

Corrosion générale : Le Sandvik SAF 3207 HD™ est hautement résistant à la corrosion par les acides organiques, par exemple l'acide formique et l'acide acétique.

Sa résistance aux acides inorganiques est comparable, voire supérieure à celle des aciers inoxydables austénitiques hautement alliés dans certaines plages de concentration.

Corrosion par piqûres et en crevasses : La résistance à la corrosion par piqûres et en crevasses des aciers inoxydables est principalement déterminée par la teneur en chrome, molybdène et azote. Les pratiques de fabrication, notamment le soudage, sont également cruciales pour la performance en service. Un paramètre de comparaison de la résistance aux piqûres dans les environnements chlorurés est le nombre PRE (Pitting Resistance Equivalent).

PRE = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N (en % masse)

La valeur PRE minimale pour le Sandvik SAF 3207 HD est de 50.

L'un des tests de corrosion par piqûres les plus sévères est l'ASTM G48 (exposition à 6 % FeCl₃). Dans une version modifiée du test ASTM G48A, l'échantillon est exposé pendant des périodes de 24 heures. Lorsque des piqûres sont détectées avec une perte de masse significative (> 5 mg), le test est interrompu. Sinon, la température est augmentée de 5 °C et le test se poursuit avec le même échantillon.

Le test de corrosion en crevasse a été réalisé dans 6 % FeCl₃, avec une crevasse selon la procédure MTI-2. Les valeurs obtenues et les comparaisons avec le Sandvik SAF 2507® sont présentées dans la figure 7. Le Sandvik SAF 3207 HD™ surpasse le Sandvik SAF 2507®.

Traitement thermique

Les tubes sont normalement livrés dans un état traité thermiquement. Si un traitement supplémentaire est nécessaire suite à un traitement ultérieur, le suivant est recommandé :

Recuit de mise en solution : 1040-1140 °C (1905-2085 °F), refroidissement rapide à l'air, en atmosphère protectrice ou à l'eau.

Usinage

Étant un matériau biphasé (austénitique-ferritique), le Sandvik SAF 3207 HD™ présente un profil d'usure d'outil différent de celui des aciers inoxydables austénitiques. Les données de coupe (vitesse et avance) doivent donc être inférieures à celles recommandées pour les grades austénitiques.

Formes de livraison

Les tubes sans soudure en Sandvik SAF 3207 HD™ peuvent être fournis dans les dimensions typiques des tubes d'ombilical. La condition de livraison est soit recuit en solution et décapé blanc, soit poli.

Soudage

La soudabilité du Sandvik SAF 3207 HD™ est bonne. Le soudage doit être effectué sans préchauffage et un traitement thermique ultérieur n'est normalement pas nécessaire. Une méthode de soudage par fusion appropriée est le soudage à l'arc sous gaz inerte avec électrode de tungstène (GTAW/TIG) avec gaz de protection Ar+2 % N₂. Pour le soudage tube-tube-plaque, il est recommandé d'utiliser Ar+3 % N₂ comme gaz de protection pour obtenir une structure de métal d'apport appropriée.

Pour le Sandvik SAF 3207 HD™, un apport de chaleur de 0,2-1,0 kJ/mm et une température interpasses de <100 °C (210 °F) sont recommandés.

Métaux d'apport recommandés :

• Soudage GTAW/TIG : Exaton 27.7.5.L. Pour plus d'informations sur le métal d'apport et la méthode de soudage, veuillez contacter Sandvik.