Sanicro® 69 : Alliage austénitique premium pour générateurs de vapeur nucléaires

Présentation du Sanicro® 69

Le Sanicro® 69 est un alliage austénitique nickel-chrome-fer utilisé principalement pour les générateurs de vapeur des centrales nucléaires à eau pressurisée (REP). Pour cette application, il est livré dans l'état « traité thermiquement ». Ce traitement entraîne la précipitation de carbures de chrome aux joints de grain sans appauvrissement significatif en chrome. Le grade offre une bonne stabilité structurale et une bonne soudabilité.

Caractéristiques pour applications générateurs de vapeur

• Résistance extrêmement élevée à la corrosion sous contrainte dans les conditions d'eau du circuit primaire REP
• Résistance améliorée à la corrosion par piqûres dans les solutions chlorurées par rapport à l'Alliage 600

Autres caractéristiques

• Bonne résistance à la corrosion dans les milieux caustiques
• Performance excellente dans les solutions d'acide nitrique

Pour les applications de générateurs de vapeur, le Sanicro® 69 est fourni selon les spécifications individuelles les plus strictes afin d'assurer une performance fiable maximale dans les centrales nucléaires.

Propriétés physiques et générales

Propriété	Température	Valeur
Densité	23 °C	8,12 g/cm³

Propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20 °C	210 GPa
	100 °C	206 GPa
	200 °C	201 GPa
	300 °C	195 GPa
	400 °C	189 GPa
	500 °C	182 GPa
	600 °C	174 GPa
Allongement	23 °C	30 %	min.
Dureté Vickers	23 °C	160 HV
Résistance à la traction	20 °C	585 MPa	min.
	100 °C	550 MPa	min.
	200 °C	510 MPa	min.
	300 °C	495 MPa	min.
	400 °C	490 MPa	min.
	500 °C	480 MPa	min.
	600 °C	440 MPa	min.
	700 °C	340 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	20 °C	240 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	100 °C	220 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	200 °C	190 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	300 °C	187 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	400 °C	184 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	500 °C	180 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	600 °C	175 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	700 °C	150 MPa	valeurs plus élevées pour tubes de générateurs de vapeur en état traité thermiquement (280 MPa à 20 °C)
	Énergie de rupture Charpy	Le Sanicro® 69 étant un alliage entièrement austénitique, il possède une bonne ténacité jusqu'à -196 °C (-320 °F)

Propriétés thermiques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	100 °C	1,35 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	200 °C	1,40 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	300 °C	1,45 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	400 °C	1,50 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	500 °C	1,55 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	600 °C	1,55 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Capacité thermique massique	23 °C	460 J/(kg·K)
	100 °C	480 J/(kg·K)
	200 °C	495 J/(kg·K)
	300 °C	505 J/(kg·K)
	400 °C	510 J/(kg·K)
	500 °C	520 J/(kg·K)
	600 °C	580 J/(kg·K)
Conductivité thermique	23 °C	11 W/(m·K)
	100 °C	13 W/(m·K)
	200 °C	14 W/(m·K)
	300 °C	16 W/(m·K)
	400 °C	18 W/(m·K)
	500 °C	19 W/(m·K)
	600 °C	23 W/(m·K)

Propriétés électriques

Propriété	Température	Valeur
Résistivité électrique	20 °C	1,11 × 10⁻⁶ Ω·m
	100 °C	1,14 × 10⁻⁶ Ω·m
	200 °C	1,18 × 10⁻⁶ Ω·m
	300 °C	1,22 × 10⁻⁶ Ω·m
400 °C	1,24 × 10⁻⁶ Ω·m

Composition chimique (en % masse)

Élément	Teneur	Commentaire
Aluminium	10
Carbone	0,02
Chrome	30
Cobalt	0,05	Teneurs inférieures possibles sur accord
Fer	Base
Manganèse	0,5	max.
Nickel	60
Phosphore	0,02	max.
Silicium	0,5	max.
Soufre	0,015	max.

Propriétés technologiques et applications

Domaines d'application

• Générateurs de vapeur dans les centrales nucléaires
• Équipements en contact avec l'acide nitrique à températures élevées
• Équipements nécessitant une haute résistance à l'oxydation, la cémentation et la nitruration
• Équipements exposés à des solutions caustiques à haute température

Certifications et approbations

• Code ASME BPVC Cas N-20 et N-474
• AFCEN RCCM M4105

Formage à froid

L'excellente aptitude au formage du Sanicro® 69 permet le cintrage à froid à des rayons très faibles. Le recuit n'est normalement pas nécessaire après cintrage à froid grâce à la haute résistance à la corrosion sous contrainte du Sanicro® 69.

Propriétés de corrosion

Corrosion sous contrainte

L'état traité thermiquement du Sanicro® 69 est spécifiquement développé pour résister à la corrosion sous contrainte dans l'environnement des générateurs de vapeur des centrales nucléaires. Cela a été confirmé par des essais en laboratoire en eau pure (moins de 5 ppm O₂, 4-5 ppm H₂ ajouté) à 365 °C (690 °F).

Aucune corrosion sous contrainte n'a été observée sur le Sanicro® 69 pendant toute la durée d'essai de 33 000 heures. L'Alliage 600 a commencé à se fissurer après 200 heures.

Corrosion intergranulaire

Le Sanicro® 69 a une bonne résistance à la corrosion intergranulaire dans les états traité thermiquement et recuit en solution. Les taux de corrosion typiques dans l'essai Huey (65 % HNO₃, 5 × 48 h, ASTM A262 Pratique C) sont de 0,06 mm/an (2,4 mpy).

Le diagramme TTS pour une coulée de Sanicro® 69 avec 0,03 % de carbone testé dans l'essai Huey montre une zone très étroite où le Sanicro® 69 présente une certaine tendance à la sensibilisation.

Corrosion générale

Le Sanicro® 69 et l'Alliage C-276 ont été testés en corrosion dans 20 % HNO₃ + 4 % HF à 65 °C (150 °F). Le Sanicro® 69 a présenté un taux de corrosion de 0,625 mm/an (24,6 mpy) tandis que l'Alliage C-276 a subi un taux de 23,7 mm/an (933 mpy).

Étirage (expansion)

Le Sanicro® 69 s'étire dans les tubesheets de la même manière que les aciers inoxydables austénitiques standards.

Traitement thermique

Pour les applications de générateurs de vapeur, les tubes sont livrés dans l'état traité thermiquement. Cela signifie une exposition à environ 720 °C (1330 °F) pendant normalement 10 heures. Avant le traitement thermique, les tubes sont recuits en solution à environ 1100 °C (2010 °F) pendant quelques minutes.

Pour les autres applications, les tubes sont livrés dans l'état recuit en solution. Si un recuit de mise en solution supplémentaire est nécessaire après transformation, la procédure suivante est recommandée :

1050–1150 °C (1920–2100 °F), 1–10 minutes, refroidissement rapide à l'air ou à l'eau.

Formes de livraison

• Tubes et tuyaux sans soudure dans la gamme de tailles de 1/4" DE (6,35 mm) à 4" DE (101,6 mm) en épaisseur de paroi de 0,030" (0,9 mm) à 1" (25,4 mm)
• Tubes et tuyaux livrés dans l'état recuit en solution et décapés
• Tubes pour générateurs de vapeur REP livrés dans l'état recuit brillant et traité thermiquement. Le traitement thermique implique un traitement en four sous vide à environ 720 °C (1330 °F) pendant normalement 10 heures

Soudage

La soudabilité du Sanicro® 69 est bonne. Les méthodes de soudage par fusion appropriées sont le soudage à l'arc sous protection gazeuse (MMA/SMAW) et le soudage à l'arc sous gaz, avec la méthode TIG/GTAW comme premier choix.

Pour le Sanicro® 69, 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 6052 / AWS A5.14 ERNiCrFe-7 (ex. Exaton Ni68HP)
• Soudage MMA/SMAW
  • ISO 14172 E Ni 6152 / AWS A5.11 ENiCrFe-7 (ex. Exaton Ni69)

Revêtement (overlay welding) :

• ISO 18274 S Ni 6043 / AWS A5.14 ERNiCrFe-14 (ex. Exaton Ni69HPQ) électrode en bande recommandée pour le revêtement de tubesheets et d'enveloppes sous haute pression lorsque une résistance à la corrosion équivalente à celle du Sanicro® 69 est requise.

Fiche technique mise à jour le 7 mai 2020 (remplace toutes les éditions précédentes)