Acier duplex : description, spécifications et caractéristiques

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Aujourd'hui, l'acier duplex devient de plus en plus populaire. Pratiquement toutes les entreprises du domaine de la métallurgie sont engagées dans la production de ce type d'alliage inoxydable. Vous pouvez en savoir plus sur ce qu'est l'acier duplex et ses avantages dans cet article.

Informations générales

L'acier duplex est reconnu dans le monde entier. Quelles caractéristiques a-t-elle ? Premièrement, la haute résistance de ce matériau permet de réduire le poids final de tout produit. Deuxièmement, il est célèbre pour son énorme résistance à la corrosion. Ceci est particulièrement visible lorsque l'on considère la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte.

Il convient de dire qu'à l'heure actuelle, la matière première n'est pas encore devenue familière aux fabricants, et donc toutes les quelques années, des conférences sont organisées au cours desquelles des articles techniques sont examinés sur toutes les caractéristiques de l'acier duplex. Jusqu'à présent, malgré l'intérêt plutôt élevé pour ce type de produit, la part de marché mondiale n'est que de 1 à 3 %.

Historique des occurrences

Il convient de noter que l'idée de créerl'acier duplex est né en 1920. Mais le premier matériel n'est apparu qu'en 1930 en Suède. La large diffusion et l'utilisation de ce type de matière première n'ont commencé qu'au cours de la dernière décennie. La principale raison à cela réside dans le fait qu'au cours de ces années, la technologie de production s'est considérablement améliorée. En particulier, les producteurs ont pu contrôler plus précisément leur teneur en azote.

Pour comprendre les avantages et pourquoi l'acier inoxydable duplex est né, vous devez comprendre les deux autres types principaux.

Les alliages austénitiques, qui sont AISI 304 ou 08X18H10, ainsi que les nuances ferritiques AISI 430 ou 12X17, sont assez faciles à fabriquer. Comme leur nom l'indique, ils sont principalement constitués d'austénite ou de ferrite. Bien que largement utilisés, ils présentent des lacunes techniques.

Inconvénients des aciers traditionnels

Si nous parlons d'aciers austénitiques, les inconvénients incluent une faible résistance, ainsi qu'une faible résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte. Quant au matériau ferritique, sa résistance est légèrement supérieure, mais "n'atteint toujours pas" l'idéal. De plus, la soudabilité de l'acier se détériore considérablement avec l'augmentation de l'épaisseur du matériau et devient assez cassante à basse température.

Un autre petit inconvénient de l'alliage austénitique est la teneur en nickel dans la composition. Cela entraîne un coût plus élevé du produit, ce qui, bien sûr, ne satisfait aucun consommateur final.

Avantages duplex

L'idée de créer de l'inox duplex est née d'une volonté d'assimiler la base ferritique et austénitique afin d'obtenir un nouveau matériau de meilleure qualité. Environ la même quantité d'acier ferritique et austénitique a donné les avantages suivants:

• Haute résistance. La plage de limite d'élasticité à 0,2 % sera de 400 à 450 MPa, soit 150 à 200 MPa de plus que ce que l'on peut observer avec des alliages austénitiques ou ferritiques. Cela a conduit au fait qu'il est possible de réduire l'épaisseur du produit sans perdre en résistance. Et la diminution de l'épaisseur a entraîné une diminution de la masse finale. Ceci est très important dans le domaine des structures de construction, des réservoirs et des récipients sous pression.
• Quels sont les avantages de l'acier duplex en plus de la solidité ? La soudabilité du métal est assez bonne même avec de grosses épaisseurs.
• Haute résistance aux chocs. Bien mieux que les alliages ferritiques. Cela est particulièrement vrai lorsque la température de l'air ambiant descend à -50, et parfois à -80 degrés Celsius.
• Haute résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte. Les matériaux austénitiques sont très sujets à ce défaut. Ce paramètre joue un rôle important dans des industries telles que les cuves de brassage, les concentrateurs, les cadres de piscine.
• Les chaudières en acier duplex sont beaucoup plus fiables que les chaudières en austénite.

Cracking

Actuellement régulierl'acier est sujet à un défaut tel que la fissuration par corrosion ou SCC - Stress Corrosion Cracking. Ce type de corrosion se produit généralement dans certaines conditions. L'agent causal peut être une forte contrainte de traction, une température élevée (50 degrés Celsius au-dessus de zéro). Et si nous parlons de piscines, alors en raison de l'exposition constante à l'eau, ce type de corrosion peut se produire même à 25 degrés.

Les nuances d'acier austénitique sont assez affectées par ce défaut. Un alliage ferritique est plus fiable à cet égard, ainsi que l'acier inoxydable duplex a890 3a selon ASTM et d'autres nuances. Le coefficient de résistance élevé permet à ce matériau d'être utilisé dans la production de chauffe-eau, de cuves de brassage, d'usines de dessalement. C'est-à-dire en cas d'augmentation de la température et de contact avec des liquides.

Il est totalement interdit de fabriquer des armatures de piscine à partir d'aciers austénitiques ordinaires à cause de ce défaut. Auparavant, il fallait utiliser un alliage à très haute teneur en nickel, ce qui entraînait une augmentation du coût du produit. Aujourd'hui, l'acier duplex ou super duplex peut être utilisé.

Matériel "Super" et "Hyper" duplex

Il vaut la peine de dire que si vous ajoutez du nickel à l'acier au chrome ferritique, vous pouvez obtenir une structure de base mixte. C'est-à-dire qu'il contiendra à la fois de l'austénite et de la ferrite. Comme il est déjà devenu clair, c'est précisément un tel mélange qui a commencé à être appelé un matériau duplex. Les préfixes "super" ou "hyper" acier duplex indiquent que la matière première contient unela quantité de composants d'alliage. Cela indique une résistance à la corrosion encore plus grande que les matériaux conventionnels.

L'acier "super" et "hyper" duplex est utilisé assez activement dans les équipements de production de gaz. De plus, les matières premières sont utilisées dans les industries alimentaires, chimiques, de la construction et même médicales.

Matériel de soudure

Malgré la bonne soudabilité de ce produit, certaines règles doivent être respectées. Avant de commencer à souder, faites attention à ce qui suit:

• pour assurer une bonne qualité de pénétration du matériau, l'écart à la racine du joint et l'angle de coupe des bords doivent être légèrement plus grands que pour l'acier ordinaire;
• il est recommandé de nettoyer soigneusement le joint, ainsi que le métal autour de cet endroit, de toute contamination;
• seules les brosses en fil métallique résistant à la corrosion peuvent être utilisées;
• l'électrode de soudage doit être sèche.

Lorsque vous soudez de l'acier duplex, suivez ces règles:

• Il est très important de surveiller un paramètre tel que l'apport de chaleur. Il ne doit pas être trop bas ou, au contraire, trop haut. Pour l'acier duplex ordinaire, une plage de 0,5 à 2,5 kJ/mm doit être respectée pendant le soudage. De plus, la température entre les passages ne doit pas dépasser 200 degrés Celsius.
• Aucune écume ne doit apparaître au dos de la soudure. Ici, il est très important de choisir le bon gaz qui protégera la racine de la couture. Le mélange gazeux le plus couramment utilisé à des fins de protection est l'argon de haute pureté et l'hydrogène ou l'azote.
• Le soudage ne doit être effectué que par une personne hautement qualifiée. Cela est dû au fait que dans les lieux de brûlures, le métal augmentera considérablement la tendance à la corrosion et qu'il existe également une forte probabilité de fissuration.
• Pendant le soudage, ne faites pas de larges vibrations transversales de l'électrode. Cela peut entraîner un apport de chaleur trop important, ce qui va à l'encontre des règles.

Travaux après soudure

Il y a certaines directives à suivre après le soudage.

• Pour assurer une protection élevée contre la corrosion du métal de soudure, il doit être soigneusement nettoyé. Il est nécessaire d'éliminer complètement le film d'oxyde et d'éliminer tous les restes de laitier.
• Les travaux de brossage se font uniquement à la main et uniquement avec une brosse métallique aux propriétés de résistance à la corrosion. Si des dispositifs mécaniques sont utilisés, cela peut entraîner des micro-déchirures dans la zone de couture, ce qui réduira sa résistance.
• Le plus souvent, aucun traitement thermique du joint après soudage n'est nécessaire.

Manque de matières premières

Malgré la diffusion du matériau et ses avantages apparemment évidents et significatifs, il n'a toujours pas reçu de reconnaissance universelle et, très probablement, ne prendra jamais la tête du marché. Cela est dû à plusieurs inconvénients,qui valent la peine d'être connus. A cause d'eux, un tel alliage sera toujours "de niche".

Immédiatement, il vaut la peine de commencer par la haute résistance du matériau. Cela semblerait un avantage significatif, mais cela devient un énorme inconvénient lorsqu'il devient nécessaire de traiter le métal par des moyens mécaniques ou par pression. Un autre inconvénient de la haute résistance est une forte réduction de la possibilité de déformation plastique. Pour cette raison, les matières premières duplex ne conviennent pas à la production de produits qui doivent avoir une ductilité élevée.

Même lorsque la plasticité, semble-t-il, est à un niveau acceptable pour le travail, il faut quand même faire de gros efforts. Pour cette raison, les aciers duplex et les alliages pour les raccords pétroliers et gaziers ne sont pas largement utilisés.

L'inconvénient suivant est la grande complexité technologique de la fusion de l'acier inoxydable duplex. Les matériaux austénitiques et ferritiques sont beaucoup plus faciles à fondre. Si la technologie de fabrication est violée, en particulier pendant le processus de traitement thermique, d'autres phases se formeront dans le matériau en plus de l'austénite et de la ferrite, ce qui est totalement indésirable. Le plus souvent, une phase sigma ou une fragilité à 475 degrés se produit.

Phases indésirables dans les matières premières

La phase Sigma se forme dans un tel produit à 1000 degrés Celsius et plus. Généralement, ces températures se produisent si le processus de refroidissement après le soudage ou pendant la production n'est pas assez rapide. De plus, plus les éléments d'alliage seront contenus danscomposition, plus la probabilité d'apparition d'une telle phase est élevée. En d'autres termes, créer de l'acier super duplex ou hyper duplex est extrêmement difficile.

Quant à la fragilité à 475 degrés, elle apparaît dans le cas de la formation d'une phase appelée alpha-stroke. Comme son nom l'indique, la température la plus dangereuse est de 475 degrés Celsius, mais le problème peut également apparaître à des valeurs beaucoup plus basses, environ 300 degrés. De ce fait, une restriction de température maximale est imposée à l'utilisation de produits issus de ce type de matière première. Naturellement, à cause de cela, la portée de l'acier est encore plus réduite.

Sur la base de tout ce qui précède, nous pouvons tirer une telle conclusion. Les nuances d'acier duplex sont une bonne solution et remplacent les matériaux standard, mais dans un champ d'application très restreint.

Résultats

L'alliage duplex est beaucoup moins utilisé que les autres types de métaux. Cependant, il est populaire dans certaines régions. Le plus souvent, il est utilisé dans le domaine pétrochimique, l'industrie automobile et dans la production de piscines. L'excellente soudabilité, la résistance à la corrosion et la résistance élevée à l'usure font de ce matériau une véritable trouvaille pour beaucoup.