Bibliographie & annexes
Présentation
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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre SOULIGNAC : Ingénieur matériaux de l’École des mines de Nancy - Industeel
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Bernard BONNEFOIS : Ingénieur matériaux - Centre de recherche des matériaux du Creusot, Industeel
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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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Assemblage des tubes sur les plaques tubulaires
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9. Rechargement, soudage hétérogène et soudage des tôles plaquées
Qu’il s’agisse de réaliser par soudage un revêtement sur un acier au carbone ou faiblement allié, ou de souder ces derniers avec un acier inoxydable (ou bien de reconstituer le placage inox lors du soudage d’une tôle plaquée), il faut respecter deux règles fondamentales :
-
un acier inoxydable ou un alliage de nickel convenablement choisi peut être déposé par soudage sur l’acier au carbone ou faiblement allié d’une tôle, d’une tôle plaquée ou de leur soudure ;
-
en revanche, il ne faut en aucun cas déposer par soudage un acier au carbone ou faiblement allié sur l’acier inoxydable d’une tôle, du placage d’une tôle plaquée ou de sa reconstitution par soudage (très haut risque de fissuration).
9.1 Utilisation du diagramme Schaeffler-Espy et sélection des produits d’apport
Le diagramme de Schaeffler avec les formules de Eq Cr et Eq Ni d’Espy (figure 1) est utilisé pour sélectionner les produits d’apport inoxydables utilisables sur acier au carbone après prédiction de la microstructure du métal déposé dilué. Celle-ci ne doit pas contenir de martensite (risque de fissuration à froid et perte de ductilité) et elle doit rester dans un mode de solidification primaire en ferrite δ, sauf si la composition comporte une forte addition de manganèse pour réduire le risque de fissuration à chaud.
Ce calcul se fait en portant les points figuratifs des compositions du métal de base et du métal déposé hors dilution et en tenant compte du taux de dilution pour estimer la microstructure du métal déposé dilué (le taux de dilution est la proportion volumique de métal de base fondu entrant dans la composition du métal déposé dilué).
Les produits d’apport inoxydables, bien adaptés au soudage sur acier au carbone ou au soudage hétérogène (où un peu des deux métaux de base non allié et inox peut entrer dans la composition du métal déposé dilué), sont ceux conçus :
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soit avec une teneur en ferrite un peu plus élevée que les nuances austénitiques standards comme les nuances 309L, 309LMo, duplex 2209 Mo, 20.10.3 dit...
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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 et propriétés...
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 des ingénieurs...
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