Sandvik 5R10 : Acier austénitique chrome-nickel haute température pour une résistance supérieure

Présentation du Sandvik 5R10

Le Sandvik 5R10 est un acier austénitique chrome-nickel à teneur en carbone contrôlée, spécialement conçu pour offrir une résistance mécanique améliorée à haute température. Ce matériau combine une bonne résistance à la corrosion avec d'excellentes propriétés de fluage, le rendant idéal pour les environnements industriels exigeants.

Propriétés générales

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Densité	23,0 °C	7,9 g/cm³
Contenu recyclé		82,1 %	Contenu recyclé moyen

Propriétés mécaniques

Résistance au fluage (valeurs ISO)

Durée	Température	Contrainte de fluage	Commentaire
10⁴ h (10 000 h)	550 °C	195 MPa	Valeurs ISO
	575 °C	147 MPa
	600 °C	122 MPa
	625 °C	100 MPa
	650 °C	79 MPa
	675 °C	64 MPa
	700 °C	48 MPa
10⁵ h (100 000 h)	550 °C	115 MPa	Valeurs ISO
	575 °C	93 MPa
	600 °C	74 MPa
	625 °C	58 MPa
	650 °C	45 MPa
	675 °C	33 MPa
	700 °C	23 MPa

Autres propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Énergie d'impact Charpy	-196 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) et EN 10216-5
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 Vickers	23 °C	155 HV
Résistance à la traction	23 °C	515 - 690 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.
	600 °C	120 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.
	600 °C	95 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
	300 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K
	400 °C	1,80 × 10⁻⁵ 1/K
	500 °C	1,85 × 10⁻⁵ 1/K
	600 °C	1,85 × 10⁻⁵ 1/K
	700 °C	1,90 × 10⁻⁵ 1/K
Capacité thermique massique	20 °C	485 J/(kg·K)
	100 °C	500 J/(kg·K)
	200 °C	515 J/(kg·K)
	300 °C	525 J/(kg·K)
	400 °C	540 J/(kg·K)
	500 °C	555 J/(kg·K)
	600 °C	575 J/(kg·K)
Conductivité thermique	20 °C	14 W/(m·K)
	100 °C	15 W/(m·K)
	200 °C	17 W/(m·K)
	300 °C	18 W/(m·K)
	400 °C	20 W/(m·K)
	500 °C	21 W/(m·K)
	600 °C	23 W/(m·K)

Composition chimique (en %)

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,04	min.
Chrome	18,5
Fer	Base
Manganèse	1,3
Nickel	9,5
Phosphore	0,04	max.
Silicium	0,4
Soufre	0,015	max.

Propriétés technologiques et applications

Domaines d'application

Le Sandvik 5R10 est utilisé dans une large gamme d'applications industrielles mettant l'accent sur les procédés à haute température. Exemples typiques : échangeurs de chaleur, condenseurs, tuyauteries, 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, aliments et boissons.

Certifications

Approbations : Approbation JIS pour tubes en acier inoxydable.

Formage à froid

Un 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 d'exploitation. Le traitement thermique, le cas échéant, doit prendre la forme d'un traitement de détente des contraintes ou d'un recuit en solution (voir « Traitement thermique »).

Propriétés de corrosion

Corrosion générale

Le Sandvik 5R10 présente une bonne résistance dans :

• Acides organiques à températures modérées
• Solutions salines (sulfates, sulfures, sulfites)
• Solutions caustiques à températures modérées

Le risque de corrosion générale dans l'acide sulfurique lors des arrêts d'installation doit être pris en compte. Non allié au molybdène, ce grade ne tolère que de faibles concentrations à températures limitées. Dans l'acide sulfurique naturellement aéré, le taux de corrosion reste inférieur à 0,1 mm/an si la température ne dépasse pas 20 °C en solution à 5 %.

Corrosion intergranulaire

Le Sandvik 5R10 a une teneur en carbone relativement élevée. Il existe donc un risque de réduction de la résistance à la corrosion intergranulaire si l'acier a été sensibilisé (traitement thermique ou soudage inadéquats). Le Sandvik 3R12, à plus faible teneur en carbone, est plus sûr vis-à-vis de l'attaque intergranulaire.

Corrosion par piqûres et en fissure

L'acier peut être sensible à la corrosion par piqûres et en fissure même dans des solutions à faible teneur en chlorures. Les aciers alliés au molybdène offrent une meilleure résistance, qui s'améliore avec la teneur en molybdène.

Fissuration par corrosion sous contrainte

Les aciers austénitiques sont sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte. Ce phénomène peut survenir au-dessus de ~60 °C si l'acier est soumis à des contraintes de traction en présence de certaines solutions, notamment chlorurées. De telles conditions de service doivent être évitées. Les conditions lors des arrêts d'installation doivent aussi être considérées, car les condensats formés peuvent créer des conditions menant à la fissuration sous contrainte et à la corrosion par piqûres.

Pour les applications exigeant une haute résistance à la fissuration sous contrainte, nous recommandons l'acier austénitico-ferritique Sandvik SAF 2304.

Corrosion gazeuse

Le Sandvik 5R10 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 ~550 °C (1020 °F)

Le comportement au fluage doit être pris en compte pour une utilisation dans le domaine du 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 jusqu'à 600-750 °C (1110-1380 °F) selon les conditions de service. Les facteurs à considérer sont le caractère oxydant ou réducteur de l'atmosphère (teneur en oxygène) et la présence d'impuretés comme le sodium et le vanadium.

Traitement thermique

Les tubes sont normalement livrés en état traité thermiquement. Si un traitement supplémentaire est nécessaire après transformation :

• Détente des contraintes : 850-950 °C (1560-1740 °F), refroidissement à l'air.
• Recuit en solution : 1000-1100 °C (1830-2010 °F), refroidissement rapide à l'air ou à l'eau.

Formage à chaud

Le cintrage à chaud s'effectue à 1100-850 °C (2010-1560 °F) et doit être suivi d'un recuit en solution.

Autres informations

Formes de livraison

Les tubes et tuyaux sont normalement livrés en état recuit en solution et décapés blancs ou recuits brillants. La gamme dimensionnelle est visible à la Fig. 1. Des tubes en U peuvent être fournis sur demande.

Soudage

La soudabilité du Sandvik 5R10 est bonne. Le soudage doit être effectué sans préchauffage et un traitement thermique ultérieur n'est normalement pas requis. Les méthodes de soudage par fusion recommandées sont le soudage à l'arc manuel (MMA/SMAW) et le soudage à l'arc sous gaz de protection, la méthode TIG/GTAW étant le premier choix.

Pour le Sandvik 5R10, un apport de chaleur < 1,5 kJ/mm et une température interpasses < 150 °C (300 °F) sont recommandés.

Métaux d'apport recommandés

• TIG/GTAW ou MIG/GMAW : ISO 14343 S 19 9 H / AWS A5.9 ER308H
• MMA/SMAW : ISO 3581 E 19 9 H R / AWS A5.4 E308H-17

Fiche technique mise à jour le 28 août 2019 (remplace toutes les éditions précédentes).