Sandvik 2RK65™ : Acier inoxydable austénitique haute performance pour résistance extrême à la corrosion

Le Sandvik 2RK65™ est un acier inoxydable austénitique hautement allié conçu pour une utilisation dans des conditions de corrosion sévères au sein de l'industrie de process. Ce grade se caractérise par :

• Une très bonne résistance aux attaques en milieux acides (acides sulfurique, phosphorique, acétique)
• Une très bonne résistance à la piqûre dans les solutions chlorurées neutres
• Une résistance à la corrosion de crevice bien supérieure aux aciers types ASTM 304 et ASTM 316
• Une très bonne résistance à la corrosion sous contrainte
• Une bonne soudabilité

Des informations techniques complémentaires et des graphiques relatifs aux performances corrosion, mécaniques et physiques sont disponibles sur la page matière.

Fiche technique : 2RK65™
Mise à jour : 17 janvier 2020 (remplace toutes les éditions précédentes)

Propriétés

Général

Propriété	Température	Valeur
Densité	23 °C	8,0 g/cm³

Mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Énergie de rupture Charpy	–196 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) et EN 10216-5
Module d'élasticité	20 °C	195 GPa	—
Module d'élasticité	100 °C	190 GPa	—
Module d'élasticité	200 °C	182 GPa	—
Module d'élasticité	300 °C	174 GPa	—
Module d'élasticité	400 °C	166 GPa	—
Module d'élasticité	500 °C	158 GPa	—
Allongement	23 °C	35 %	min., NFA 49-217 (40 % min. atteignable)
Allongement A2	23 °C	35 %	min.
Dureté Vickers	23 °C	155 HV	—
Résistance à la traction	23 °C	520 – 720 MPa	—
Limite d'élasticité Rp0,1	20 °C	250 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	100 °C	205 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	200 °C	185 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	300 °C	125 – 165 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	350 °C	115 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,1	400 °C	110 – 155 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	20 °C	230 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	100 °C	176 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	200 °C	155 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	300 °C	136 MPa	min.
Limite d'élasticité Rp0,2	400 °C	125 MPa	min.

Thermiques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	100 °C	1,55 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	200 °C	1,60 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	300 °C	1,65 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	400 °C	1,70 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	500 °C	1,70 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	600 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Coefficient de dilatation thermique	700 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K	de 30 °C à la température indiquée
Capacité thermique massique	20 °C	460 J/(kg·K)	—
Capacité thermique massique	100 °C	485 J/(kg·K)	—
Capacité thermique massique	200 °C	515 J/(kg·K)	—
Capacité thermique massique	300 °C	545 J/(kg·K)	—
Capacité thermique massique	400 °C	570 J/(kg·K)	—
Capacité thermique massique	500 °C	590 J/(kg·K)	—
Capacité thermique massique	600 °C	605 J/(kg·K)	—
Capacité thermique massique	700 °C	615 J/(kg·K)	—
Conductivité thermique	20 °C	12 W/(m·K)	—
Conductivité thermique	100 °C	14 W/(m·K)	—
Conductivité thermique	200 °C	16 W/(m·K)	—
Conductivité thermique	300 °C	18 W/(m·K)	—
Conductivité thermique	400 °C	20 W/(m·K)	—
Conductivité thermique	500 °C	22 W/(m·K)	—
Conductivité thermique	600 °C	23 W/(m·K)	—
Conductivité thermique	700 °C	25 W/(m·K)	—

Électriques

Propriété	Température	Valeur
Résistivité électrique	20 °C	9,4 × 10⁻⁷ Ω·m
Résistivité électrique	100 °C	9,9 × 10⁻⁷ Ω·m
Résistivité électrique	200 °C	1,07 × 10⁻⁶ Ω·m
Résistivité électrique	300 °C	1,13 × 10⁻⁶ Ω·m
Résistivité électrique	400 °C	1,15 × 10⁻⁶ Ω·m
Résistivité électrique	500 °C	1,17 × 10⁻⁶ Ω·m
Résistivité électrique	600 °C	1,15 × 10⁻⁶ Ω·m
Résistivité électrique	700 °C	1,18 × 10⁻⁶ Ω·m

Composition chimique (en % masse)

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,02	max.
Chrome	20	—
Cuivre	1,5	—
Fer	Base	—
Manganèse	1,8	—
Molybdène	4,5	—
Nickel	25	—
Phosphore	0,03	max.
Silicium	0,5	—
Soufre	0,015	max.

Propriétés technologiques

Domaines d'application

Applications typiques du Sandvik 2RK65™ : raffineries de pétrole, industries chimique et pétrochimique, pâte et papier, industrie minérale et métallurgique, industrie alimentaire, refroidissement par eau de mer, et bien d'autres domaines.

Ce grade est une excellente alternative aux aciers inoxydables austénitiques standards dans les échangeurs de chaleur utilisant de l'eau à haute température contaminée par des chlorures.

Certifications

• Approuvé pour la construction selon code ASME Section VIII, Div. 1
• VdTÜV-Werkstoffblatt 421 (acier austénitique laminé et forgé)

À haute température : L'acier ne doit pas être exposé durablement à des températures supérieures à environ 550 °C (1020 °F), ce qui provoquerait la précipitation de phases intermétalliques nuisant aux propriétés mécaniques et à la résistance à la corrosion.

Formage à froid

La bonne ductilité du Sandvik 2RK65™ permet le cintrage à froid aux plus petits rayons atteignables avec les méthodes et machines modernes. Le recuit n'est pas nécessaire après cintrage à froid. Toutefois, si les tubes ont été fortement écrouis et doivent être utilisés dans des conditions où la corrosion sous contrainte (SCC) est possible, un recuit de mise en solution est recommandé (voir « Traitement thermique »).

Pour les applications d'équipements sous pression en Allemagne, un traitement thermique peut être requis après déformation à froid selon VdTÜV-Wb 421. Ce traitement doit être un recuit de mise en solution.

Résistance à la corrosion

Corrosion générale : L'acier a été développé à l'origine pour l'acide sulfurique. Sa bonne résistance provient de sa teneur élevée en molybdène et de l'alliage au cuivre. La figure 1 présente un diagramme isocorrosion pour le Sandvik 2RK65™, Sanicro® 28 et ASTM 316L dans l'acide sulfurique déaéré.

L'acide phosphorique technique (voie humide) contient des impuretés variables (chlorures, fluorures libres). Le Sandvik 2RK65 a été utilisé avec succès dans de nombreuses applications en acide phosphorique. Pour les conditions les plus sévères, le Sanicro® 28, développé spécifiquement pour cet usage, offre une résistance supérieure.

Dans l'acide acétique pur, le Sandvik 2RK65™ et l'ASTM 316L sont totalement résistants à toutes températures et concentrations à pression atmosphérique. À températures et pressions élevées, l'ASTM 316L se corrode alors que le Sandvik 2RK65™ reste résistant. L'expérience en production d'acide acétique a montré que l'acide contaminé par l'acide formique est toujours corrosif. Dans ce cas, le Sandvik 2RK65 est bien plus résistant que l'ASTM 316L (voir tableau 1). L'expérience pratique confirme aussi sa supériorité sur l'ASTM 317L.

Dans l'acide formique, le Sandvik 2RK65™ haute performance montre une meilleure résistance que les aciers conventionnels type ASTM 316L (figure 3). Dans l'acide oxalique, il surpasse également l'ASTM 316L (figure 4). Le 2RK65 est résistant (taux < 0,1 mm/an) dans l'acide lactique à toutes concentrations jusqu'à près du point d'ébullition à pression atmosphérique, résistance similaire ou légèrement meilleure que l'ASTM 316L. En raison de sa teneur en molybdène, le Sandvik 2RK65™ est moins résistant à l'acide nitrique que les aciers type ASTM 304L et 310L couramment utilisés dans ces milieux.

La haute teneur en molybdène est un avantage dans l'acide chlorhydrique ; le Sandvik 2RK65™ (4,5 % Mo) est donc bien plus résistant que l'ASTM 316L. Il convient pour des solutions de process contenant de faibles quantités d'acide chlorhydrique (diagramme isocorrosion figure 5). Le risque de piqûre doit toutefois être gardé à l'esprit. Dans l'acide fluorhydrique, le Sandvik 2RK65™ bénéficie aussi de sa teneur en Mo, bien que cet acide soit encore plus agressif (figure 6).

Tableau 1. Essais de laboratoire 1+3+3 jours en mélange bouillant acide acétique / acide formique

Acide acétique %	Acide formique %	Sandvik 2RK65		ASTM 316L
		mm/an	mpy	mm/an	mpy
10	10	0,09	3,6	0,35	14
25	10	0,07	2,8	0,33	13
30	10	0,10	4,0	0,29	12
50	10	0,10	4,0	0,27	11

Grâce à ses hautes teneurs en chrome et nickel, le Sandvik 2RK65™ possède une bien meilleure résistance dans la soude que les ASTM 304 et 316 (figure 7).

Corrosion sous contrainte (SCC) : Le risque de SCC augmente à haute température, amplifié par la présence de chlorures. L'alliage Sanicro® 28 offre une meilleure résistance au SCC et à la corrosion générale que le Sandvik 2RK65™.

Corrosion par piqûres : Les hautes teneurs en chrome et molybdène confèrent une très forte résistance à la piqûre, confirmée par une vaste expérience pratique en solutions chlorurées et eau de mer. La température critique de piqûre moyenne (CPT) est d'environ 75 °C (165 °F) à 400 mV SCE en solution neutre (pH 6) à teneur en chlorures équivalente à l'eau de mer — soit 50 °C de plus que l'ASTM 316 et 20 °C de plus que l'Alliage 825 (figure 8).

Corrosion sous contrainte (SCC) : Les austénitiques standards (ASTM 304, 316) sont sensibles au SCC en solutions chlorurées au-dessus de ~60 °C. Au-dessus de ~100 °C, des teneurs en chlorures de l'ordre du ppm suffisent à provoquer le SCC. Une teneur en nickel de 25 % assure une très bonne résistance en conditions pratiques. Les essais en chlorure de calcium confirment la supériorité du Sandvik 2RK65™ (figure 9). Le seuil de contrainte (contrainte nécessaire pour provoquer la rupture dans le temps d'essai max) est considérablement plus élevé que pour les ASTM 304 et 316. Le Sandvik 2RK65™ résiste jusqu'à au moins 0,9 fois la résistance à la traction. Les essais en autoclave à différentes teneurs en chlorures et températures démontrent aussi son excellente résistance au SCC, bien supérieure aux types ASTM 304 et 316 (figure 10). Les contraintes résiduelles autour d'un soudage non traité thermiquement égalent souvent la limite d'élasticité du matériau, soit des rapports contrainte appliquée/résistance à la traction de 0,3–0,5, suffisants pour dépasser le seuil et causer le SCC dans les ASTM 304 et 316.

Corrosion de crevice : Essais de laboratoire et expérience pratique montrent que le Sandvik 2RK65™ est substantiellement plus résistant à la corrosion de crevice que l'ASTM 316L (tableau 2). Les crevices restent toutefois à éviter autant que possible, surtout en milieux chlorurés.

Tableau 2. Essais de corrosion de crevice en NaCl aéré stagnant (1,8 % Cl⁻) pH 6, durée 58 jours. Ratio surface crevice/non-crevice = 1/12

Nuance	Attaques de crevice initiées, %			Profondeur max, mm
	50 °C	60 °C	70 °C	50 °C	60 °C	70 °C
Sandvik 2RK65	—	0	0	—	0	0
ASTM 316L	38	21	—	0,20	0,16	—

Traitement thermique

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

Recuit de mise en solution : 1080–1150 °C (1975–2100 °F), 5–30 min, trempe rapide à l'air ou à l'eau.

Formes de fourniture

Tubes sans soudure : dimensions jusqu'à 230 mm (9,1 po) diamètre extérieur, en état recuit mis en solution et décapé blanc ou recuit brillant. Les tubes peuvent être cintés selon plans client et, sur demande, recuits après cintrage.

Accessoires : Coudes 90° fabriqués en standard en Sandvik 2RK65™ selon ANSI B16.9 et, le cas échéant, ASTM A403. Brides standard ANSI B16.5 : brides à enfiler (classe 150) et brides à souder (classe 300), et sections pertinentes de l'ASTM A182. Autres normes sur accord. Autres accessoires (réductions, tés, manchons) sur demande.

Autres formes :

• Tubes et tuyaux soudés
• Ruban, recuit ou laminé à froid à différents degrés de dureté
• Fil, étiré ou rectifié
• Barres
• Tôles et feuilles
• Tubes-plaques forgés
• Métaux d'apport pour soudage

Soudage

La soudabilité du Sandvik 2RK65™ est bonne. Le soudage doit se faire sans préchauffage, et normalement aucun traitement thermique ultérieur n'est nécessaire. Méthodes de soudage par fusion recommandées : soudage à l'arc manuel (MMA/SMAW) et soudage à l'arc sous gaz, le TIG/GTAW étant le premier choix.

Comme tous les aciers inoxydables entièrement austénitiques, le Sandvik 2RK65™ a une faible conductivité thermique et une forte dilatation thermique. Les plans de soudage doivent être soigneusement sélectionnés à l'avance pour minimiser les déformations. En cas de contraintes résiduelles préoccupantes, un recuit de mise en solution peut être effectué après soudage.

Pour le Sandvik 2RK65™, on recommande : apport de chaleur < 1,0 kJ/mm et température interpasses < 100 °C (210 °F). Une technique de cordon en ligne doit être utilisée.

Métaux d'apport recommandés selon température :

• TIG/GTAW ou MIG/GMAW :
  • ISO 14343 S 20 25 5 Cu L / AWS A5.9 ER385 (ex. Exaton 20.25.5.LCu)
• MMA/SMAW :
  • ISO 3581 E 20 25 5 Cu N L R / AWS A5.4 E385-16 (ex. Exaton 20.25.5.LCuR)
  • Fils ou électrodes enrubannées ISO 14343 S 20 25 5 Cu L recommandés pour le revêtement de tubes-plaques et d'enveloppes haute pression lorsque une résistance à la corrosion équivalente au Sandvik 2RK65™ est requise.