Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La résistance à la corrosion, propriété principale des aciers inoxydables, en fait un matériau de choix pour la chaudronnerie. Une classification des aciers inoxydables est proposée dans cet article : notions de base, diagrammes de structure et états de surface. Les aciers inoxydables martensitiques, ferritiques, austéno-ferritiques et austénitiques sont ensuite détaillés par type à travers leurs compositions, propriétés, traitements, formages, etc. La connaissance des propriétés et des comportements de l'acier inoxydable en jeu permet d'adapter les méthodes de mise en oeuvre industriels appropriés à l'utilisation finale (exemple: le soudage des tôles plaquées ou encore l'assemblage des tubes sur les plaques tubulaires).
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Due to its resistance to corrosion, its main property, stainless steel is a material of choice for steel metal work. A classification of stainless steels is proposed in this article: basic notions, structure diagrams and surface states. Martensitic, ferritic, ferritic-austenitic and austenitic stainless steels are then detailed by type through their composition, properties, treatments, forming, etc. The sound knowledge of the properties and behaviors of the stainless steel involved allows for adapting the industrial implementation methods to the end use (e.g. clad plates welding or assembly of tubes on tubular plates).
Auteur(s)
-
Pierre SOULIGNAC : Ingénieur matériaux de l’École des mines de Nancy - Industeel
-
Bernard BONNEFOIS : Ingénieur matériaux - Centre de recherche des matériaux du Creusot, Industeel
-
Etienne SOUTIF : Ingénieur soudeur - Technip
INTRODUCTION
La propriété principale qui définit les aciers inoxydables est leur résistance à la corrosion qui en fait des matériaux de choix pour les industries de la chimie, de la pétrochimie, de la pâte et du papier, de la production d’énergie, de l’agroalimentaire, de l’eau, de la construction et du génie civil. Cette résistance à la corrosion est liée à leur teneur élevée en chrome (de 10 à 30 %) et renforcée par des additions de molybdène (jusqu’à 7 %) et d’autres éléments d’alliage comme le tungstène, le cuivre, le nickel, l’azote… Le nickel et l’azote sont utilisés pour renforcer la structure des aciers inoxydables austénitiques car ils jouent souvent un rôle positif sur leur tenue à la corrosion, à la différence du carbone.
La présence à la surface des aciers inoxydables d’une « couche passive » superficielle, gage de leur bonne tenue en service, implique la nécessité de conserver – ou éventuellement reconstituer – lors des opérations de chaudronnerie l’état de surface adapté aux conditions de service des appareils ou équipements.
Pour choisir et utiliser les méthodes de mise en œuvre les plus adaptées à chaque acier inoxydable (il en existe une centaine), il est indispensable de connaître ses propriétés et son comportement à la mise en œuvre, qui sont en première approximation liés à sa famille d’appartenance.
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Aciers inoxydables austéno-ferritiques
En anglais
3. Aciers inoxydables ferritiques
3.1 Composition et propriétés
Les aciers ferritiques contiennent de 10 à 30 % de chrome (tableau 5), avec une teneur en carbone et azote réduite (extrêmement basse dans le cas des aciers purement ferritiques et des aciers ferritiques très alliés).
Ils peuvent contenir des additions telles que :
-
molybdène pour améliorer leur tenue à la corrosion ;
-
titane ou niobium pour piéger le carbone et améliorer les propriétés des joints soudés.
-
Les aciers purement ferritiques n’ont pas de point de transformation et sont donc très sensibles au grossissement du grain au-dessus de 800 ˚C. Il est impossible de régénérer leur structure par traitement thermique.
Ils sont souvent « stabilisés » par le titane ou/et le niobium, ce qui a plusieurs effets :
-
diminuer la sensibilité à la corrosion intercristalline en piégeant le carbone et l’azote. Pour cela, une teneur minimale de titane ou de niobium est nécessaire. On retient généralement des formulations telles que :
-
% Ti > 0,2 + 4 (% C + % N),
-
% Nb > 0,15 + 7 (% C + % N) ;
-
-
les nitrures de titane, présents dans le métal liquide, servent de germes de solidification et favorisent une structure équiaxe ;
-
les carbonitrures (titane et niobium) limitent la tendance au grossissement des grains ferritiques.
Cela entraîne une amélioration sensible de la ductilité des joints soudés.
-
Les aciers semi-ferritiques (410S, 405, 4003, 430) présentent une structure biphasée (ferrite + martensite) à haute température qui se traduit au refroidissement par la présence éventuelle de martensite précipitée aux joints de grain ou de produits de décomposition (par exemple, ferrite et carbures, pour des refroidissements lents). Une estimation du caractère ferritique ou semi-ferritique des aciers inoxydables peut être faite sur la base du diagramme de Kaltenhauser (figure 2).
-
Il existe aussi des aciers ferritiques très alliés, parfois appelés « superferritiques », développés pour leur bonne résistance à la corrosion par piqûres et...
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Aciers inoxydables ferritiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MOIRON (J.L.), BONNEFOIS (B.), CUNAT (P.J.) - Souder les aciers inoxydables. - OTLIA, Sirpe (2000).
-
(2) - LACOMBE (P.), BAROUX (B.), BÉRANGER (G.) - Les aciers inoxydables. - Éditions de Physique (1990).
-
(3) - VARRIOT (J.) - Les aciers inoxydables. Mise en œuvre et soudage. - Ouvrage republié dans la revue Souder, 23, no 6 (novembre 1999) et 24, no 1 à 3 (janvier, mars et mai 2000), Publications du soudage et ses applications.
-
(4) - * - Document no 1196-92, commission II, International Institute of Welding (1992).
-
(5) - KOZLOWSKI (A.) - Données numériques sur les aciers inoxydables. - [M 323], Étude et propriétés des métaux (1997).
-
(6) - SASSOULAS (H.) - Traitements thermiques des aciers inoxydables. - [M 1 155], Étude...
NORMES
-
Standard Test Method for Determining Volume Fraction by Systematic Manual Point Count - ASTM E 562 - 2002
-
Standard Practice for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steels - ASTM A 262 - 2002
-
Standard Test Methods for Pitting and Crevice Corrosion Resistance of Stainless Steels and Related Alloys by Use of Ferric Chloride Solution - ASTM G 48 - 2003
-
Boiler and pressure code, section VIII, divisions 1 et 2. - ASME - 2005
ANNEXES
Directive 97/23CE du Parlement européen et du Conseil du 29 mai 1997 relative au rapprochement des législations des États membres concernant les équipements sous pression, dite directive Équipements sous pression (DESP), JO L181 du 9 juillet 1997.
HAUT DE PAGE
Numéros UNS (unified numbering system for metals and alloys)
http://www.matweb.com/search/SearchUNS.asp
Centre technique des industries mécaniques (Cetim)
Syndicat national de la chaudronnerie, de la tôlerie et de la tuyauterie industrielle (SNCT)
Institut de développement de l’inox (ID Inox)
https://www.ecolechezsoi.com/ecole/partenariat/id-inox.html
Euro Inox, The European Stainless Steel Development Association
ASTM International
Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA)
American Welding Society (AWS)
American Society of Mechanical Engineers (ASME)
Association française...
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