Sandvik 3RE60 : Acier inoxydable duplex haute performance pour la résistance à la corrosion

Propriétés générales

Le Sandvik 3RE60 est un acier inoxydable duplex (austénitique-ferritique) offrant les caractéristiques suivantes :

• Haute résistance à la corrosion sous contrainte (CSC) dans les environnements chlorurés
• Bonne résistance à la corrosion générale et à la piqûre
• Résistance mécanique élevée – environ le double de la limite d'élasticité des nuances austénitiques
• Bonne résistance à la corrosion érosive et à la fatigue corrosion
• Propriétés physiques offrant des avantages de conception
• Bonne soudabilité

Des informations techniques plus détaillées et des graphiques relatifs aux performances de corrosion, mécaniques et physiques sont disponibles sur la page du matériau.

Fiche technique : Sandvik 3RE60

Mise à jour : 26 août 2019 (remplace toutes les éditions précédentes)

Propriétés physiques et mécaniques

Général

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Densité	23,0 °C	7,8 g/cm³
Contenu recyclé		82,1 %	Contenu recyclé moyen

Mécanique

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20,0 °C	200 GPa
	100,0 °C	194 GPa
	200,0 °C	186 GPa
	300,0 °C	180 GPa
Allongement	23,0 °C	30 %	min.
Allongement A2	23,0 °C	30 %	min.
Dureté Rockwell C	23,0 °C	28 [-]	max.
Résistance à la traction	23,0 °C	700 - 880 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	23,0 °C	500 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	20,0 °C	480 MPa	min.
	50,0 °C	430 MPa	min.
	100,0 °C	370 MPa	min.
	150,0 °C	350 MPa	min.
	200,0 °C	330 MPa	min.
	250,0 °C	325 MPa	min.
	300,0 °C	320 MPa	min.

Thermique

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	100,0 °C	1E-5 1/K	de 30°C à la température mentionnée
	200,0 °C	1E-5 1/K	de 30°C à la température mentionnée
	300,0 °C	1,05E-5 1/K	de 30°C à la température mentionnée
	400,0 °C	1,1E-5 1/K	de 30°C à la température mentionnée
Capacité thermique massique	20,0 °C	475 J/(kg·K)
	100,0 °C	505 J/(kg·K)
	200,0 °C	530 J/(kg·K)
	300,0 °C	555 J/(kg·K)
	400,0 °C	580 J/(kg·K)
Conductivité thermique	20,0 °C	13 W/(m·K)
	100,0 °C	15 W/(m·K)
	200,0 °C	16 W/(m·K)
	300,0 °C	17 W/(m·K)
	400,0 °C	19 W/(m·K)

Composition chimique

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,03 %	max.
Chrome	18,5 %
Fer	Base
Manganèse	1,5 %
Molybdène	2,6 %
Nickel	4,5 %
Azote	0,07 %
Phosphore	0,03 %	max.
Silicium	1,6 %
Soufre	0,015 %	max.

Propriétés technologiques et applications

Domaines d'application

Le 3RE60 est un excellent matériau pour les environnements chlorurés où la piqûre et la corrosion sous contrainte posent problème. Dans de tels environnements, il surpasse largement les aciers austénitiques standards. Il est particulièrement adapté aux échangeurs de chaleur fonctionnant avec de l'eau de refroidissement à teneur modérée en chlorures.

Applications typiques : raffineries de pétrole, industries chimiques et pétrochimiques, industrie de la pâte à papier.

Sa haute résistance et sa dureté en font une alternative attrayante aux aciers austénitiques pour les structures soumises à de lourdes charges ou à l'usure.

Certifications

• Approuvé pour le code ASME Section VIII div. 1 et 2, construction NGS 1604 (règles nordiques pour l'application de SS 2376)
• VdTÜV-Werkstoffblatt 385 (acier inoxydable ferritico-austénitique)

Note importante : Si le 3RE60 est exposé durablement à des températures supérieures à 300 °C (570 °F), la microstructure change, réduisant la résilience. Cet effet n'affecte pas nécessairement le comportement à la température de service (ex. : tubes d'échangeurs de chaleur). Pour les applications en appareils sous pression, 300 °C est la limite maximale selon VdTÜV-Wb 385 et NGS 1604.

Formage à froid

Cintrage : La force requise est environ deux fois plus élevée que pour l'AISI 304L/316L, mais la déformation plastique se produit aussi aisément une fois la limite d'élasticité dépassée. Le 3RE60 peut être cinté à froid jusqu'à 25 % de déformation sans traitement thermique ultérieur. Cependant, en conditions de service où le risque de CSC augmente (ex. : température ~150°C en présence d'oxygène et ~100 ppm Cl⁻), un traitement thermique est recommandé même après cintrage modéré.

Propriétés de corrosion

Corrosion générale

Comparable ou supérieure à l'AISI 316L dans la plupart des milieux. Le tableau ci-dessous présente des données de corrosion en acide formique et chlorhydrique.

La résistance à l'acide sulfurique est illustrée par le diagramme isocorrosion (figure 3), montrant une performance comparable à l'AISI 316L.

% en poids	Température¹⁾		Taux de corrosion 3RE60		AISI 316L
	°C	°F	mm/an	mpy	mm/an	mpy
Acide formique, HCOOH	B	B	0,04	1,6	0,17	6,8
5	B	B	0,15	5,9	0,37	14
10	B	B	0,5	20	0,6	24
25	50	122	0,00	0,0	0,00	0,0
50	B	B	1,1	43	1,5	59
80	B	B	0,35	14	1,0	40
100	70	158	0,01	0,4	0,00	0,0
Acide chlorhydrique, HCl	70	158	0,02	0,8	0,36	14
0,3	80	176	0,10	4,0	0,93	37
0,5
0,5
1) B = Solution bouillante

Conditions oxydantes fortes : Pour l'acide nitrique, le 3RE60 n'est pas recommandé. Privilégier un acier austénitique comme Sandvik 3R12 (AISI 304L) ou Sandvik 2RE10 (AISI 310L).

Piqûre

La résistance à la piqûre s'améliore avec le chrome et le molybdène. Le 3RE60 a un chrome plus élevé que l'AISI 316, donc meilleure résistance. Face à l'AISI 304 (sans molybdène), il est nettement supérieur. Confirmé par mesures potentiostatiques de la température critique de piqûre (CPT) en solutions chlorurées (figure 4).

Corrosion sous contrainte (CSC)

Les aciers austénitiques standards (304L, 316L) sont sensibles à la CSC en solutions chlorurées au-delà de ~60°C (140°F). Les duplex sont beaucoup moins sensibles. La résistance du 3RE60 est prouvée par tests laboratoire et 20 ans d'expérience terrain (figure 5).

Le diagramme indique la plage température-chlorures sans risque de CSC. À hautes teneurs en chlorures, la résistance à la piqûre devient limitante ; nous recommandons alors le duplex Sandvik SAF 2205 (22% Cr, 5,5% Ni, 3% Mo).

Tests en chlorure de calcium (figure 6) montrent la résistance CSC bien supérieure du 3RE60 vs 304L et 316L (tests jusqu'à rupture ou 500 h max).

Corrosion intergranulaire

Composition équilibrée assurant une réformation rapide de l'austénite en zone affectée thermiquement (ZAT) lors du soudage, donnant des propriétés de corrosion et de ténacité équivalentes au métal de base. Longue expérience confirmant la haute résistance.

Corrosion de crevasse

Résistance liée aux teneurs en Cr et Mo. Le 3RE60 offre une meilleure résistance que l'AISI 316L.

Corrosion érosive

L'AISI 316L est attaqué par des milieux fluides contenant particules abrasives. Grâce à sa dureté élevée, le 3RE60 résiste très bien.

Fatigue corrosion

Dans des applications comme les rouleaux d'aspiration en papeterie, la fatigue corrosion détermine la durée de vie. Tests laboratoire : le 3RE60 a une résistance bien supérieure à l'AISI 316L, tant à l'état trempé-revenu que soudé. La différence s'explique par la résistance mécanique supérieure du 3RE60. Essais de fatigue en flexion rotative à 20°C en solution 400 ppm Cl⁻, 250 ppm SO₄²⁻, pH 3,5 (figure 7).

Évasement (Expanding)

Le 3RE60 a une limite d'élasticité 0,2% et une résistance à la traction plus élevées que les austénitiques. À prendre en compte lors de l'évasement de tubes dans les tubes-tuyaux. Méthodes normales utilisables, mais force initiale plus élevée et opération en une seule fois recommandée.

Traitement thermique

Les tubes sont livrés généralement traités. Si traitement complémentaire nécessaire :

• Recuit en solution : 990-1130°C (1815-2065°F), refroidissement rapide air ou eau.
• Traitement par recuit en solution ou recuit par résistance.

Formage à chaud

Cintrage à chaud à 1100-950°C (2010-1740°F) suivi de recuit en solution.

Usinage

L'usinage des aciers inoxydables exige un ajustement des paramètres. Au carbure : réduire vitesse de coupe de 20% (finition) et 60% (ébauche) vs AISI 316. Même chose pour autres opérations. Outils acier rapide : vitesses similaires à l'AISI 316. Recommandations détaillées dans brochure S-1,462-ENG (données grade 5R60 / AISI 316 avec ajustements ci-dessus).

Formes de livraison

• Tubes sans soudure Sandvik 4C54 jusqu'à Ø125 mm, état recuit solution + décapage blanc ou recuit brillant.
• Autres formes : tubes soudés, raccords, rubans (recuits ou écrouis), barres, tôles, feuillards larges, tubes-tuyaux forgés.

Tubes sans soudure pour échangeurs selon ASTM A789 stockés en état recuit solution + décapage blanc, dimensions (épaisseur moyenne) : 32 x 1,5 mm.

Métaux d'apport pour soudage (stockés)

• Fil à souder Sandvik 22.8.3.L : Ø 0,80 ; 1,60 ; 2,0 ; 2,4 mm (2/64, 1/16, 5/64, 3/32 in.)
• Électrodes enrobées Sandvik 22.9.3.LR : Ø 2,5 ; 3,25 ; 4,0 mm (3/32, 1/8, 5/32 in.)

Soudage

Bonne soudabilité. Sans préchauffage, traitement thermique post-soudage normalement inutile. Méthodes recommandées : soudage à l'arc manuel (MMA/SMAW) et soudage à l'arc sous gaz (TIG/GTAW préféré).

Paramètres recommandés : apport de chaleur 0,5-2,5 kJ/mm, température interpasses <150°C (300°F).

Métaux d'apport recommandés :

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