Sanicro 30 écroui – Alliage pour applications nucléaires à haute température

Présentation

Le Sanicro® 30 est une version à faible teneur en carbone de l'alliage 800, un alliage austénitique nickel-fer-chrome. Ce grade est utilisé pour les tubes de générateurs de vapeur dans les centrales nucléaires (REP) et d'autres échangeurs de chaleur pour des températures allant jusqu'à environ 550 °C (1020 °F), où une bonne résistance à la corrosion sous contrainte (SCC) et à la corrosion intergranulaire est requise.

Propriétés générales

Propriété	Température	Valeur
Densité	23,0 °C	8 g/cm³

Propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20,0 °C	200 GPa
Module d'élasticité	400,0 °C	175 GPa
Module d'élasticité	600,0 °C	160 GPa
Allongement A2	23,0 °C	30 %	min.
Dureté Vickers	23,0 °C	170
Résistance à la traction	23,0 °C	570 - 700 MPa
Limite d'élasticité Rp0,1	20,0 °C	335 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	100,0 °C	335 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	200,0 °C	320 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	300,0 °C	310 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	400,0 °C	300 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	500,0 °C	290 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	600,0 °C	285 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	20,0 °C	335 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	100,0 °C	325 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	200,0 °C	310 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	300,0 °C	300 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	400,0 °C	290 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	500,0 °C	280 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	600,0 °C	275 MPa	min.

Propriétés thermiques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	100,0 °C	1,6E-5 1/K	de 20°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	200,0 °C	1,6E-5 1/K	de 20°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	300,0 °C	1,6E-5 1/K	de 20°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	400,0 °C	1,65E-5 1/K	de 20°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	500,0 °C	1,65E-5 1/K	de 20°C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	600,0 °C	1,7E-5 1/K	de 20°C à la température indiquée
Capacité thermique massique	20,0 °C	475 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	100,0 °C	500 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	200,0 °C	515 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	300,0 °C	525 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	400,0 °C	525 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	500,0 °C	535 J/(kg·K)
Capacité thermique massique	600,0 °C	585 J/(kg·K)
Conductivité thermique	20,0 °C	12 W/(m·K)
Conductivité thermique	100,0 °C	14 W/(m·K)
Conductivité thermique	200,0 °C	16 W/(m·K)
Conductivité thermique	300,0 °C	17 W/(m·K)
Conductivité thermique	400,0 °C	18 W/(m·K)
Conductivité thermique	500,0 °C	20 W/(m·K)
Conductivité thermique	600,0 °C	23 W/(m·K)

Propriétés électriques

Propriété	Température	Valeur
Résistivité électrique	20,0 °C	9,9E-7 Ω·m
Résistivité électrique	100,0 °C	1,01E-6 Ω·m
Résistivité électrique	200,0 °C	1,03E-6 Ω·m
Résistivité électrique	300,0 °C	1,05E-6 Ω·m
Résistivité électrique	400,0 °C	1,08E-6 Ω·m
Résistivité électrique	500,0 °C	1,12E-6 Ω·m
Résistivité électrique	600,0 °C	1,18E-6 Ω·m

Composition chimique

Élément	Valeur	Commentaire
Aluminium	0,3 %
Carbone	0,03 %	max.
Chrome	20 %
Cobalt	0,1 %	Teneurs inférieures possibles sur accord
Cuivre	0,1 %	max.
Fer	Base
Manganèse	0,6 %
Nickel	32 %
Phosphore	0,02 %	max.
Silicium	0,5 %
Soufre	0,015 %	max.
Titane	0,5 %

Propriétés technologiques

Certifications

Approuvé pour une utilisation selon le code ASME Chaudières et Vaisseaux sous pression, Section III, division 1 et Section VIII, divisions 1 et 2.

Formage à froid

Un traitement thermique après cintrage à froid n'est normalement pas nécessaire, mais ce point doit être décidé en fonction du degré de cintrage et des conditions d'exploitation. Le cas échéant, le traitement thermique doit prendre la forme d'un revenu de contrainte ou d'un recuit de mise en solution.

Propriétés de corrosion

Corrosion générale : Le Sanicro® 30 a approximativement la même résistance aux acides organiques et inorganiques que les aciers de type ASTM TP 304. Sa résistance à l'hydroxyde de sodium est très bonne, sauf aux concentrations et températures les plus élevées.

Piqûres : Le matériau a une résistance à la piqûre quelque peu meilleure que l'acier de type ASTM TP 304.

Corrosion intergranulaire et corrosion sous contrainte : Par rapport à l'alliage 800 standard, le Sanicro® 30 a une résistance améliorée à la fois à la corrosion intergranulaire et à la corrosion sous contrainte intergranulaire. Ceci est obtenu par un degré élevé de stabilisation et une séquence de production donnant une taille de grain fine. La résistance à la corrosion sous contrainte transgranulaire est très bonne, comme pour tous les alliages à haute teneur en nickel.

Corrosion gazeuse : En général, ce grade n'est pas utilisé à des températures assez élevées pour que la corrosion gazeuse soit un problème. Pour de tels cas, le métal approprié à choisir est le Sanicro® 31HT. Cependant, comparé au Sanicro® 31HT, le Sanicro® 30 a à peu près la même résistance à la corrosion gazeuse.

Traitement thermique

Les tubes sont livrés dans un état traité thermiquement. Si un autre traitement est nécessaire après un traitement ultérieur, ce qui suit est recommandé :

Revenu de contrainte : 800-875 °C (1470-1605 °F), 10-15 minutes, refroidissement à l'air.

Recuit de mise en solution : 950-1050 °C (1740-1920 °F), 1-10 minutes, refroidissement rapide à l'eau ou à l'air.

Formage à chaud

Le cintrage à chaud est effectué à 1050-850 °C (1920-1560 °F) et doit être suivi d'un recuit de mise en solution.

Formes de livraison

Les tubes et tuyaux sont fournis travaillés à chaud ou à froid, recuits en solution et décapés blancs ou recuits brillants. La gamme de dimensions principales peut être vue sur la figure à droite, mais certaines tailles peuvent également être livrées sur demande.

Soudage

La soudabilité du Sanicro® 30 est bonne. Les méthodes de soudage par fusion appropriées sont le soudage à l'arc avec électrode enrobée (MMA/SMAW) et le soudage à l'arc sous gaz de protection, la méthode TIG/GTAW étant le premier choix.

Comme le matériau a une faible conductivité thermique et une dilatation thermique élevée, les plans de soudage doivent être soigneusement sélectionnés à l'avance afin de minimiser les distorsions du joint soudé. Si les contraintes résiduelles sont une préoccupation, un recuit de mise en solution peut être effectué après le soudage.

Pour le Sanicro® 30, un apport de chaleur de <1,0 kJ/mm et une température interpasses de <100 °C (210 °F) sont recommandés. Une technique de soudage cordon par cordon doit être utilisée.

Métaux d'apport recommandés :

• Soudage TIG/GTAW ou MIG/GMAW : ISO 18274 S Ni 6082 / AWS A5.14 ERNiCr-3 (ex. Exaton Ni72HP)
• Soudage MMA/SMAW : ISO 14172 E Ni 6182 / AWS A5.11 ENiCrFe-3 (ex. Exaton Ni71)