Sandvik 3R12 : Acier inoxydable austénitique haute performance

Présentation du Sandvik 3R12

Le Sandvik 3R12 est un acier inoxydable austénitique chrome-nickel à faible teneur en carbone.

Propriétés physiques et générales

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Densité	23 °C	7,9 g/cm³
Contenu recyclé	–	82,1 %	Contenu recyclé moyen

Propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Énergie de rupture Charpy	-270 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) et EN 10216-5
	-196 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) et EN 10216-5
Limite de fluage 10⁴ h	550 °C	195 MPa	Valeurs ISO, à 10 000 h
	575 °C	147 MPa	Valeurs ISO, à 10 000 h
	600 °C	122 MPa	Valeurs ISO, à 10 000 h
	625 °C	100 MPa	Valeurs ISO, à 10 000 h
	650 °C	79 MPa	Valeurs ISO, à 10 000 h
	675 °C	64 MPa	Valeurs ISO, à 10 000 h
700 °C	48 MPa	Valeurs ISO, à 10 000 h
Limite de fluage 10⁵ h	550 °C	115 MPa	Valeurs ISO, à 100 000 h
	575 °C	93 MPa	Valeurs ISO, à 100 000 h
	600 °C	74 MPa	Valeurs ISO, à 100 000 h
	625 °C	58 MPa	Valeurs ISO, à 100 000 h
	650 °C	45 MPa	Valeurs ISO, à 100 000 h
	675 °C	33 MPa	Valeurs ISO, à 100 000 h
700 °C	23 MPa	Valeurs ISO, à 100 000 h
Module d'élasticité	20 °C	200 GPa
	100 °C	194 GPa
	200 °C	186 GPa
	300 °C	179 GPa
	400 °C	172 GPa
500 °C	165 GPa
Allongement	23 °C	45 %	min.
Allongement A2	23 °C	35 %	min.
Dureté Rockwell B	23 °C	90 HRB	max.
Résistance à la traction	23 °C	515 – 680 MPa
Limite d'élasticité Rp0,1	20 °C	240 MPa	min.
	50 °C	215 MPa	min.
	100 °C	190 MPa	min.
	150 °C	175 MPa	min.
	200 °C	165 MPa	min.
	250 °C	155 MPa	min.
	300 °C	150 MPa	min.
	350 °C	145 MPa	min.
	400 °C	140 MPa	min.
	450 °C	135 MPa	min.
	500 °C	130 MPa	min.
	550 °C	125 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	20 °C	210 MPa	min.
	50 °C	190 MPa	min.
	100 °C	165 MPa	min.
	150 °C	150 MPa	min.
	200 °C	140 MPa	min.
	250 °C	130 MPa	min.
	300 °C	125 MPa	min.
	350 °C	120 MPa	min.
	400 °C	115 MPa	min.
	450 °C	110 MPa	min.
	500 °C	105 MPa	min.
	550 °C	100 MPa	min.

Propriétés thermiques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	100 °C	1,65 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	200 °C	1,70 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	300 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	400 °C	1,80 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	500 °C	1,85 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	600 °C	1,85 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
	700 °C	1,90 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Capacité thermique massique	20 °C	475 J/(kg·K)
	100 °C	500 J/(kg·K)
	200 °C	530 J/(kg·K)
	300 °C	560 J/(kg·K)
	400 °C	580 J/(kg·K)
	500 °C	600 J/(kg·K)
	600 °C	615 J/(kg·K)
	700 °C	625 J/(kg·K)
Conductivité thermique	20 °C	15 W/(m·K)
	100 °C	16 W/(m·K)
	200 °C	18 W/(m·K)
	300 °C	20 W/(m·K)
	400 °C	22 W/(m·K)
	500 °C	23 W/(m·K)
	600 °C	25 W/(m·K)
	700 °C	26 W/(m·K)

Composition chimique (en % masse)

Élément	Teneur	Commentaire
Carbone	0,03	max.
Chrome	18,5
Cobalt	Matériau à teneur extra-faible en Co disponible sur demande
Fer	Base
Manganèse	1,3
Nickel	10
Phosphore	0,03	max.
Silicium	0,5
Soufre	0,015	max.

Propriétés technologiques et applications

Domaines d'application

Le Sandvik 3R12 est utilisé pour une large gamme d'applications industrielles. Exemples typiques : échangeurs de chaleur, condenseurs, canalisations, serpentins de refroidissement et de chauffage dans les industries chimique, pétrochimique, des engrais, pâte et papier, nucléaire, ainsi que dans la production de produits pharmaceutiques, alimentaires et de boissons.

Certifications

Approbations : Homologation JIS pour tubes en acier inoxydable.

Formage à froid

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

Propriétés de corrosion

Corrosion générale

Le Sandvik 3R12 a une bonne résistance dans :

• Acides organiques à températures modérées
• Solutions salines, ex. sulfates, sulfures et sulfites
• Solutions caustiques à températures modérées

Le Sandvik 3R12 a une meilleure résistance que le type standard ASTM TP304 aux agents oxydants, tels que l'acide nitrique. La figure sur la fiche technique montre les courbes iso-corrosion dans l'acide nitrique pour le Sandvik 3R12.

Corrosion intergranulaire

Le Sandvik 3R12 a une faible teneur en carbone et donc une meilleure résistance à la corrosion intergranulaire que les aciers de type ASTM TP304.

Le diagramme TTC, joint sur la fiche technique, qui montre le résultat d'essais pendant 24 h dans la solution de Strauss bouillante (12 % acide sulfurique, 6 % sulfate de cuivre) confirme la résistance supérieure du Sandvik 3R12. C'est un avantage pour les opérations de soudage complexes.

La bonne résistance à l'attaque intergranulaire du Sandvik 3R12 est également démontrée dans l'essai Huey (ébullition dans 65 % d'acide nitrique pendant 5 × 48 h). Un taux de corrosion maximal de 0,40 mm/an dans l'état recuit et 0,60 mm/an dans l'état sensibilisé (675 °C / 1247 °F) peut être atteint.

Le Sandvik 3R12, avec son niveau d'impuretés contrôlé et faible, montre de meilleurs résultats que les ASTM TP304L ou TP321 ordinaires.

Corrosion par piqûres et par crevasses

L'acier peut être sensible à la corrosion par piqûres et par crevasses même dans des solutions de teneur en chlorures relativement faible. Les aciers alliés au molybdène ont une meilleure résistance qui s'améliore avec l'augmentation de la teneur en molybdène.

Corrosion sous contrainte

Les aciers austénitiques sont sensibles à la corrosion sous contrainte (CSC). Cela peut se produire à des températures supérieures à environ 60 °C (140 °F) si l'acier est soumis à des contraintes de traction et entre simultanément en contact avec certaines solutions, particulièrement celles contenant des chlorures. De telles conditions de service doivent donc être évitées. Les conditions lors des arrêts d'installations doivent également être considérées, car les condensats qui se forment alors peuvent développer des conditions menant à la fois à la CSC et à la corrosion par piqûres.

Pour les applications exigeant une haute résistance à la CSC, nous recommandons l'acier duplex (austénitico-ferritique) Sandvik SAF 2304.

Corrosion gazeuse

Le Sandvik 3R12 peut être utilisé dans :

• Air jusqu'à 850 °C (1560 °F)
• Vapeur jusqu'à 750 °C (1380 °F)
• Gaz de synthèse (synthèse d'ammoniac) jusqu'à environ 550 °C (1020 °F)

Le comportement au fluage doit également être pris en compte lors de l'utilisation du Sandvik 3R12 dans le domaine de fluage.

Dans les gaz de combustion contenant du soufre, la résistance à la corrosion est réduite. Dans de tels environnements, l'acier peut être utilisé à des températures jusqu'à 600–750 °C (1110–1380 °F) selon les conditions de service. Les facteurs à considérer sont si l'atmosphère est oxydante ou réductrice (teneur en oxygène) et si des impuretés telles que le sodium et le vanadium sont présentes.

Traitement thermique

Les tubes en Sandvik 3R12 sont normalement livrés dans l'état traité thermiquement. Si un traitement thermique supplémentaire est nécessaire après transformation, le suivant est recommandé :

• Revenu de contrainte : 850–950 °C (1560–1740 °F), refroidissement à l'air.
• Recuit de mise en solution : 1000–1100 °C (1830–2010 °F), refroidissement rapide à l'air ou à l'eau.

Formage à chaud

Le cintrage à chaud est effectué à 1100–850 °C (2010–1560 °F) et doit être suivi d'un recuit de mise en solution.

Formes de livraison

Tubes et tuyaux sans soudure en Sandvik 3R12 sont fournis dans des dimensions jusqu'à 260 mm (10,2 pouces) de diamètre extérieur dans l'état recuit en solution et décapé blanc ou recuit en solution par un procédé de recuit brillant. Les tubes en U peuvent être fournis sur demande.

Soudage

La soudabilité du Sandvik 3R12 est bonne. Le soudage doit être effectué sans préchauffage et un traitement thermique post-soudage n'est normalement pas requis. 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 Sandvik 3R12, un apport de chaleur de < 2,0 kJ/mm et une température interpasses de < 150 °C (300 °F) sont recommandés.

Métaux d'apport recommandés :

• Soudage TIG/GTAW ou MIG/GMAW
  • ISO 14343 S 19 9 L / AWS A5.9 ER308L (ex. Exaton 19.9.L)
• Soudage MMA/SMAW
  • ISO 3581 E 19 9 L R / AWS A5.4 E308L-17 (ex. Exaton 19.9.LR)
• Fil ou électrodes en bande ISO 14343 S 19 9 L / AWS A5.9 ER308L (ex. Exaton 19.9.L) recommandés pour le revêtement de tubesheets et d'enveloppes sous haute pression lorsque une résistance à la corrosion équivalente à celle du Sandvik 3R12 est requise.

Fiche technique mise à jour le 22 août 2019 (remplace toutes les éditions précédentes)