Nuance Acier inoxydable austéno-ferritique

Stainless Europe
Nuance
DX2205
Acier inoxydable
austéno-ferritique
Propriétés métallurgiques
Composition chimique
Elements
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
N
%
0,02
0,3
1,8
22,8
5,5
3,1
0,17
Valeurs typiques - PREN = 35
(1)
Désignation européenne
Désignation américaine
X2CrNiMoN22-5-3/1.4462 (1)
UNS S32205
Selon la EN10088-2.
Notre DX2205 est un acier inoxydable de type austénoferritique, sa structure est formée d’un agrégat de ferrite
phase (α), et d’austénite phase (γ). La structure biphasée de
l’alliage permet d’obtenir des limites d’élasticité élevées tout
en conservant une bonne ductilité. En effet, le durcissement
est obtenu par la phase ferritique, tandis que la matrice
austénitique permet de conserver ductilité et ténacité. La
structure mixte donne au DX2205 une résistance élevée
à la corrosion sous contrainte et le rend insensible à la
corrosion intergranulaire.
Ses teneurs élevées en chrome et en molybdène lui
confèrent une excellente résistance à la corrosion par
piqûres et à la corrosion généralisée.
Cette nuance est conforme à :
La fiche de Données Sécurité aciers inoxydables du
01/12/2002 (Directive Européenne 2001/58/EC).
La directive européenne 2000/53/EC relative aux
véhicules hors d’usage et ses modifications ultérieures.
La norme NFA 36 711 « Aciers inoxydables destinés à
entrer au contact des denrées, produits et boissons pour
l’alimentation de l’homme et des animaux » (hors emballage).
Caractéristiques générales
Notre nuance DX2205 est caractérisée par :
Une excellente résistance à la corrosion, PREN mini = 35.
Une limite d’élasticité 2 fois plus élevée que celle d’un
18-9 E (1.4301,Type 304).
Des températures d’utilisation de - 40 °C à + 300 °C.
Applications
Equipements pour l’industrie chimique et pétrochimique.
Canalisations et tuyauteries.
Chaudronnerie industrielle.
Echangeurs.
Microstructure du DX2205 (la phase ferritique apparaît en sombre)
L’utilisation en continu du DX2205 à des températures
supérieures à 300°C n’est pas recommandée pour les
raisons suivantes :
entre 350 et 550 °C : perte de ductilité par fragilisation
de la ferrite par formation d’une phase dite α’ qui peut
être accompagnée d’autres précipitations durcissantes,
phénomène classique des aciers inoxydables ferritiques,
plus couramment appelé «fragilisation à 475 °C».
entre 600 et 950 °C : précipitation de phase sigma
fragilisante liée à la haute teneur en Cr et Mo.
Température °C
1000
Sigma
900
800
700
Possibilités de livraison
Formes : tôles, flans, bobines, feuillards, tubes.
Epaisseurs : de 0,6 à 9 mm (ép. >9 mm nous consulter).
Largeur : suivant épaisseur jusqu’à 1500 mm.
Présentations : laminé à froid, laminé à chaud.
600
500
475 °C
400
300
1
2
4
Temps (minutes)
6
8 10
20
40
60
2
4
10
Temps (heures)
20
Caractéristiques Physiques
Sur tôle laminée à froid à l’état adouci.
P
ρ
20
8
Densité
Point de
fusion
15
Chaleur
spécifique
10
ρ
Conductivité
thermique
Coefficient
moyen de
dilatation
linéique*
3
3
Résistivité
électrique
21
19
8
Perméabilité
magnétique
DX2205
20
18
304
17
yes
16
Module
d’élasticité
15
*Dilatation thermique 25% < à celle du 316, compatible avec les aciers
au carbone
0
200
400
600
Caractéristiques Mécaniques
A l’état de recuit
Selon la EN 1002-1 (Juillet 2001), éprouvette
perpendiculaire au sens du laminage
Aux températures élevées
Eprouvette
Lo = 80 mm (épaisseur < 3 mm)
Lo = 5,65 √So (épaisseur ≥ 3 mm)
Températures
50°C
100°C 150°C 200°C 250°C
Présentation
Rm(1)
(MPa)
Rp (2)
(MPa)
A(3)
(%)
HRB
Rp0,2(MPa)
≥ 420
≥ 360
≥ 335
≥ 315
≥ 300
Laminé à froid*
840
620
29
98
Rm(MPa)
≥ 640
≥ 590
≥ 570
≥ 550
≥ 540
0,2
1 MPa= 1 N/mm2.
(1)
* Valeurs typiques.
Valeurs données à titre indicatif
Ultimate Tensile Strength (UTS). (2) Yield Strength (YS). (3) Elongation (A).
Résistance à la corrosion
Cette nuance est particulièrement indiquée dans le cas de corrosion sévère et peut remplacer les aciers austénitiques fortement
alliés.
Corrosion généralisée
Concentration en chlorure (g/l)
Concentration en fluorures (ppm)
6
pH
1
0
316L
400
5
1000
0
400
Concentration % H 2 SO4
T° C
1000
DX2205
10
20
30
40
50
60
70
80
90
98
20
30
4
2
UNS S32550
40
1
Ti/Ni
50
Résistance du DX2205 en fonction des teneurs en chlorures, fluorures et du pH
316 L
317 L
DX2205
Limite d’emploi du DX2205 dans l’acide
sulfurique (vitesse de corrosion maxi =
0,2 mm/an)
DX2205
0.18
0.09
100
Cl-(g/l)
Acide oxalique
1.5
1
0.5
0.2
0.1
316 L
DX2205
800
30
Corrosion sous contrainte
316 L
DX2205
80
60
Le DX2205 résiste bien à la corrosion intergranulaire du fait de la basse
teneur en carbone et de sa structure biphasée.
40
Corrosion par piqûre
20
20 °C
60 °C
Potentiel de piqûre (mV/SCE)
400
DX2205
200
316 L
304 L
Corrosion caverneuse
Cet acier résiste bien à ce type de corrosion qui
est évaluée par la valeur du pH de dépassivation
mesuré par une méthode électro-chimique.
Plus le pH est bas (acide), plus la nuance est
performante.
°C
70
100
Corrosion intergranulaire
La classification des aciers inoxydables vis à
vis de la résistance à corrosion par piqûre est
généralement établie à partir du calcul de leur
PREN (Pitting Resistance Equivalent Number =
%Cr+3,3*%Mo+16*%N), celui de DX2205 est
typiquement à 35,7 comparé à 24,1 pour le
1.4401 (316) et 18 pour le 1.4301 (304).
50
Contrainte limite (% Rp0,2)
Le DX2205 du fait de sa structure biphasée, est peu sensible à la
corrosion sous contrainte. Sa résistance est bonne dans les milieux
gaz acides (C02 + H2S).
Le DX2205 offre une très bonne résistance à
la corrosion par piqûres de part ses teneurs en
chrome, molybdène et azote plus élevées.
II est nettement supérieur aux aciers
austénitiques de type 304 L et 316 L.
316 L
400
1000
Potentiel de piqûre (mV/SCE)
316L
DX2205
500
20
40
+ DX2205
1
60
°C
Potentiels de piqûre en milieu NaCI 30 g/I aéré
en fonction de la température
0.3
Potentiel de piqûre (mV/SCE)
1.5
316 L
pH
A 30 °C, le pH DX2205 se situe aux alentours
de 1, alors qu’il est de l’ordre de 1,8 pour un
austénitique au molybdène (Type 316) et de 3
pour un acier ferritique (Type 430).
Conformation
En général, ce type d’acier peut être utilisé en emboutissage.
Du fait d’une limite élastique double par rapport à un 304, il
est nécessaire d’utiliser des presses ou profileuses avec des
puissances adaptées.
L’aptitude à l’emboutissage par expansion est évaluée par la
hauteur de flèche du test Erichsen, tandis que l’aptitude au
rétreint est définie par le rapport limite d’emboutissage (LDR).
304 L
2
17-4 Mn
301
2.5
-
430
20
DX2205
10
0
316 L
Température critique de crevasse sur
éprouvettes type INCO en milieu
10% FeCl3, 6 H2O
0.4
Les domaines d'utilisation
sont situés sous les courbes
DX2205
Résistance du DX2205 dans le P205
(transport de l’acide phosphorique).
Teneur maxi de chlorures en fonction de la
température (pour un acide industriel) 54%
P205-H2SOc < 4% -F- < 1% - HF < 0,2%
24 °C
1200
Influence de la température sur le seuil de non
fissuration en 720 heures, en milieu NACE TM
01-77, p H2S: 1 bar.
60 °C
Résistance du DX2205 en milieu NACE TM
01-77 : NaCI 5% + CH3 C OOH 0,5%
Pression H2S: 1 atmosphère à 25°C. PH3.
Teneur maxi en chlorures (ppm Cl -)
0.7
0.5
DX2205
316 L
304 L
Vitesse de corrosion (mm/an)
0.6
Acide acétique
2
aéré à 70°C
50
Acide formique
2.5
Potentiels de piqûre en milieu NaCI 30
g/I aéré à 70°C
10
3
Résistance à la corrosion caverneuse:
pH de dépassivation
0.27
3.5
Résistance du DX2205 en milieux organiques
acides.
316L
Vitesse de corrosion (mm/an)
Résistance du DX2205 en milieu caustique en
présence de composés du soufre à 170°C
(procédé Kraft de fabrication de la cellulose).
Vitesse de corrosion (mm/an)
0.36
Pliage
Pour les épaisseurs inférieures à 0,8 mm choisir un rayon mini de
pliage égal à 0,5 fois l’épaisseur. Pour les épaisseurs fortes, un rayon
de courbure égal ou supérieur à 1,5 fois l’épaisseur est conseillé .
Appellation
commerciale
Désignation
européenne
ASTM
A240
DX2205
1.4462
UNS
S32205
* Sur tôle d’épaisseur 0,8 mm
Erichsen
Limiting
cup test*
Drawing
Ratio* (LDR)
(mm)
9.5
1.9-1.95
Soudage
Sans apport
Avec apport
Baguettes
Fils
Gaz de protection*
* Hydrogène strictement
interdit,tant en endroit
qu’en envers
“4462” Modifié
ER 22.09
“4462” Modifié
ER 22.09
Argon (1)
Argon + Hélium (1)
> 0.5 mm
“4462” Modifié
ER 22.09
Argon
Argon + Hélium
MIG
> 0.8 mm
“4462” Modifié
ER 22.09
Argon + 2 % CO2
Argon + 2 % CO2 +
Hélium
S.A.W
> 2 mm
“4462” Modifié
ER 22.09
Electrode
Réparation
Procédé de soudage
Épaisseurs indicatives
Épaisseurs
Résistance :
Point, Molette
< 2 mm
TIG
< 1.5 mm
> 0.5 mm
PLASMA
< 1.5 mm
Laser
Métal d’apport
E 22.09
< 5 mm
Hélium + azote (25%)
(1) Dans le cas du soudage sans apport, le gaz de protection doit être additionné d’azote : 5 à 20%
Précautions à prendre : Dans tous les cas, il faut une énergie de soudage suffisamment élevée (> 2,5 kJ/cm) afin de ne pas refroidir
trop vite. Toutefois l’énergie ne devra pas être trop élevée (< 20 kJ/cm) pour refroidir suffisamment vite et éviter ainsi le risque de
précipitation de phases intermétalliques. Utiliser si possible un gaz de protection endroit/envers avec addition d’azote dans le cas du
soudage sans apport ou adapté au produit d’apport dans le cas contraire. Éviter de préchauffer et de post chauffer.
Particularités des soudures : La structure austéno-ferritique de DX2205 (solidification primaire en phase ferritique) élimine le risque
de fissuration à chaud. Soudé dans de mauvaises conditions, cet acier peut présenter une sensibilité à la fissuration à froid. Pour écarter
tout risque, aucun gaz hydrogéné ne sera utilisé pour le soudage et tous les produits d’apports seront correctement étuvés (température
supérieure à 250 °C dans la plupart des cas). Aucun traitement thermique n’est nécessaire après soudage. Les soudures devront être
décapées mécaniquement ou chimiquement puis passivées (décontaminées).
Traitements
Recuit
Après déformation à froid, un recuit de quelques minutes à 1050 +/- 25°C, refroidissement air permet de restaurer la structure et
éliminer les contraintes internes . Après recuit, un décapage suivi de passivation est nécessaire.
Décapage
Par mélange fluonitrique (20% HNO3 + 2% HF) à l’ambiante où vers 60°C. Par bain sulfurique-nitrique (10% H2SO4 + 0,5% HNO3) à
l’ambiante ou à 60°C.Pâtes décapantes pour soudure.
Passivation
Bain d’acide nitrique de 10 à 25 % à 20 °C.Pâtes passivantes pour soudure.
Offre dimensionnelle
Largeur (mm)
2 000
1 500
1 300
Laminé à froid 2D, 2B
1 000
Laminé à froid 2E
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.20
1.50
2.00
2.50
3.00
4.50
Epaisseur (mm)
Largeur (mm)
3 200
2 800
2 500
2 000
1 500
1 250
Laminé à chaud HRAP 1D
1 000
Tôles quarto
(ArcelorMittal Industeel)
2.00
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10
<120
Epaisseur (mm)
Siège social
ArcelorMittal Paris
Stainless Europe
1, 5 rue Luigi Cherubini
93212 La Plaine Saint-Denis Cedex
Renseignements
Tel: +33 1 71 92 06 52
Fax: +33 1 71 92 07 97
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[email protected]
©Octobre 2009, ArcelorMittal – Stainless Europe.FT-008.fr. Tous les soins ont été apportés pour que les informations contenues dans cette publication soient aussi exactes que possible, mais ArcelorMittal – Stainless Europe, comme toute autre société du Groupe ArcelorMittal
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Notre DX2205 est un acier austéno-ferritique dont l’analyse et le traitement thermique ont été optimisés pour obtenir un taux de
ferrite compris entre 38 et 55 % dans le métal de base.
Dans le cas du soudage sans métal d’apport, il y a fusion locale du métal de base puis refroidissement rapide. La solidification
primaire débute en phase ferritique, et le refroidissement trop rapide empêche une régression de la ferrite en austénite, ce qui
conduit à un taux de ferrite pouvant atteindre 90 % dans le cas d’un soudage sans précaution particulière.
La structure de la ZAT (zone affectée thermiquement) qui a subi le cycle thermique de soudage s’est également enrichie en ferrite
par rapport à la structure initiale. Un excès de ferrite (supérieur à 75 %) entraîne une baisse de la tenue de corrosion et de la ductilité.