Sandvik 3RE60

Le 3RE60 est un excellent matériau à utiliser dans les environnements contenant des chlorures où les piqûres et la fissuration par corrosion sous contrainte sont des problèmes potentiels. Dans de tels environnements, le 3RE60 est bien supérieur aux aciers austénitiques standards. Le matériau est donc particulièrement bien adapté pour une utilisation dans les échangeurs de chaleur qui fonctionnent avec de l'eau de refroidissement à teneur modérée en chlorure.

Des exemples d'application typiques se trouvent dans les raffineries de pétrole, les usines chimiques et pétrochimiques et dans l'industrie de la pâte à papier.

La résistance et la dureté élevées du 3RE60 font de ce matériau une alternative intéressante aux aciers austénitiques dans les structures soumises à de fortes charges ou à l'usure.

Approbations :

Si le 3RE60 est exposé pendant des périodes prolongées à des températures supérieures à 300 °C (570 °F), la microstructure change, ce qui entraîne une réduction de la résistance aux chocs. Cet effet n'affecte pas nécessairement le comportement du matériau à la température de fonctionnement. Par exemple, les tubes d'échangeur de chaleur peuvent être utilisés à des températures plus élevées sans aucun problème. Contactez Sandvik pour obtenir des conseils.

Pour les applications de récipients sous pression, 300 °C (570 °F) sont requis au maximum selon VdTÜV-Wb 385 et NGS 1604.

Pliage

La force requise pour la flexion est environ deux fois plus élevée pour le 3RE60 que pour l'AISI 304L/316L, mais lorsque la limite d'élasticité est dépassée, la déformation plastique se produit aussi facilement dans le 3RE60 que dans les aciers inoxydables austénitiques. Le 3RE60 peut être plié à froid jusqu'à 25 % de déformation sans nécessiter de traitement thermique ultérieur. Cependant, dans des conditions de service où le risque de fissuration par corrosion sous contrainte commence à augmenter, par exemple lorsque la température du matériau est proche de 150°C (300°F) dans un environnement contenant de l'oxygène avec environ 100 ppm de Cl–, un traitement thermique est recommandé même après pliage à froid modéré.

Corrosion générale

En termes de résistance à la corrosion générale, le 3RE60 est comparable ou supérieur à l'AISI 316L dans la plupart des milieux. Le tableau ci-dessous contient des exemples de données de corrosion obtenues à partir d'essais en laboratoire dans l'acide formique et chlorhydrique.

La résistance à l'acide sulfurique est illustrée par le diagramme d'isocorrosion de la figure 3. Le diagramme montre que le 3RE60 se compare bien à l'AISI 316L à cet égard.

Pour une utilisation dans des conditions fortement oxydantes, par ex. dans l'acide nitrique, le 3RE60 n'est pas recommandé. Dans de tels environnements, un acier austénitique doit être choisi, par ex. Sandvik 3R12 (AISI 304L) ou l'acier spécial Sandvik 2RE10 (AISI 310L).

Piqûres :La résistance aux piqûres d'un acier est améliorée en augmentant les teneurs en chrome et en molybdène, par exemple. Par rapport à l'acier de type AISI 316, le 3RE60 a une teneur en chrome plus élevée et donc une meilleure résistance aux piqûres. Comparé à l'acier de type AISI 304, qui ne contient pas de molybdène, le 3RE60 est nettement supérieur. Ceci est confirmé par des mesures potentiostatiques de la température critique d'initiation de la corrosion par piqûres (CPT) réalisées dans des solutions aqueuses chlorurées, figure 4.

Fissuration par corrosion sous contrainte :les aciers austénitiques standard AISI 304L et AISI 316L sont sujets à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) dans des solutions contenant des chlorures à des températures supérieures à environ 60 °C (140 °F).

Les aciers inoxydables duplex sont beaucoup moins sensibles à ce type de corrosion. La bonne résistance du 3RE60 au SCC a été prouvée par des tests en laboratoire, mais surtout par une longue expérience d'exploitation au cours des 20 dernières années. L'expérience d'exploitation et les résultats de laboratoire ont été compilés dans la figure 5.

Le diagramme indique la plage de température-chlorure dans laquelle le 3RE60 et les aciers standards AISI 304L et AISI 316L peuvent être utilisés sans risque de fissuration par corrosion sous contrainte. A forte teneur en chlorure, la résistance aux piqûres est souvent un facteur limitant. Dans de tels cas, nous recommandons d'utiliser l'acier inoxydable duplex Sandvik SAF 2205, un acier avec 22 % de Cr, 5,5 % de Ni et 3 % de Mo.

Les résultats des tests de laboratoire effectués dans le chlorure de calcium sont présentés dans la figure 6. Les tests ont été poursuivis jusqu'à l'échec ou un maximum de 500 h. Le diagramme montre la résistance SCC bien supérieure du 3RE60 par rapport aux aciers austénitiques standard AISI 304L et AISI 316L.

Corrosion intergranulaire :le 3RE60 fait partie de la famille des aciers inoxydables duplex modernes dont la composition a été équilibrée de telle manière que, lors du soudage, la reformation de l'austénite dans la zone affectée thermiquement adjacente à la soudure se produit rapidement. Il en résulte une microstructure qui donne des propriétés de corrosion et une ténacité à peu près égales à celles du métal de base. La longue expérience du 3RE60 dans les structures soudées a confirmé la haute résistance des aciers à la corrosion intergranulaire.

Corrosion caverneuse :De la même manière que la résistance aux piqûres peut être liée aux teneurs en chrome et en molybdène de l'acier, la résistance à la corrosion caverneuse peut l'être également. Le 3RE60 possède donc une meilleure résistance à la corrosion caverneuse que les aciers de type AISI 316L.

Corrosion par érosion

Les aciers de type AISI 316L sont attaqués par la corrosion par érosion s'ils sont exposés à des fluides en écoulement contenant des particules solides hautement abrasives. Du fait de sa dureté élevée, le 3RE60 affiche une très bonne résistance dans de telles conditions.

Fatigue de corrosion :dans certaines applications, par ex. rouleaux aspirants dans les papeteries, la résistance du matériau à la fatigue par corrosion a une incidence cruciale sur sa durée de vie. Des tests en laboratoire ont montré que le 3RE60 a une bien meilleure résistance à la fatigue dans des conditions corrosives que les aciers de type AISI 316L. Ceci s'applique à la fois au matériau recuit par trempe et au matériau soudé. La différence entre les deux nuances d'acier s'explique par la résistance mécanique supérieure du 3RE60.

Des essais de fatigue par flexion rotative ont été réalisés sur 3RE60 et AISI 316L à température ambiante dans une solution contenant 400 ppm Cl– et 250 ppm SO42–, pH =3,5. Les résultats des tests sont présentés dans la figure 7.

En comparaison avec les aciers inoxydables austénitiques, le 3RE60 a une limite d'élasticité supérieure de 0,2 % et une résistance à la traction plus élevée. Ceci doit être gardé à l'esprit lors de l'expansion des tubes en plaques tubulaires. Les méthodes d'expansion normales peuvent être utilisées, mais l'expansion nécessite une force initiale plus élevée et doit être entreprise en une seule opération.

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

Recuit de mise en solution :990-1130 °C (1815-2065 °F), refroidissement rapide à l'air ou à l'eau.

Le traitement thermique est réalisé sous forme de recuit de mise en solution (voir sous cette rubrique) ou de recuit par résistance.

Le cintrage à chaud est effectué à 1100-950°C (2010-1740°F) et doit être suivi d'un recuit en solution.

L'usinage mécanique des aciers inoxydables nécessite toujours un ajustement des données de coupe et de la méthode d'usinage pour donner des résultats satisfaisants. Lorsque le tournage est réalisé avec des outils en carbure, la vitesse de coupe doit être réduite de 20 % pour l'usinage de finition et de 60 % pour l'ébauche par rapport aux vitesses de coupe appliquées pour l'AISI 316. Il en va de même pour les autres opérations. Si des outils en acier rapide sont utilisés, il est possible d'utiliser approximativement la même vitesse de coupe que pour l'AISI 316.

Des recommandations détaillées pour le choix des outils et des conditions de coupe sont fournies dans la brochure S-1,462-ENG. Sélectionner les données comme pour le grade 5R60 (AISI 316), en tenant compte des commentaires ci-dessus.

Formes d'approvisionnement :

Les tubes et tuyaux sans soudure en Sandvik 4C54 sont fournis dans des dimensions allant jusqu'à 125 mm de diamètre extérieur à l'état recuit en solution et décapé blanc ou à l'état recuit brillant.

Autres formes d'approvisionnement

Sandvik 3RE60 peut également être fourni sous les formes suivantes :

Tube et tuyau sans soudure :le tube sans soudure pour échangeurs de chaleur selon la norme ASTM A789 est stocké à l'état recuit en solution et décapé à blanc en taille (paroi moyenne) :32 x 1,5 mm.

Le métal d'apport pour le soudage est stocké dans les diamètres suivants :

La soudabilité du Sandvik 3RE60 est bonne. Le soudage doit être effectué sans préchauffage et un traitement thermique ultérieur n'est normalement pas nécessaire. Les méthodes de soudage par fusion appropriées sont le soudage manuel à l'arc métallique (MMA/SMAW) et le soudage à l'arc sous protection gazeuse, avec la méthode TIG/GTAW comme premier choix.

Pour Sandvik 3RE60, un apport de chaleur de 0,5 à 2,5 kJ/mm et une température entre passes de <150 °C (300 °F) sont recommandés.

Métaux d'apport recommandés :

• Soudage TIG/GTAW ou MIG/GMAW
  • ISO 14343 S 22 9 3 N L / AWS A5.9 ER2209 (par exemple Exaton 22.8.3.L)
• Soudage MMA/SMAW
  • ISO 3581 E 22 9 3 N L R / AWS A5.4 E2209-17 (par exemple Exaton 22.9.3.LR)