Processus et considérations de soudage de tubes en acier inoxydable

Processus et considérations de soudage de tubes en acier inoxydable

Letube en acier inoxydablese caractérise par une teneur en carbone ultra faible, une faible teneur en azote, une composition typique de Cr 17 %, Ni 5 % et une teneur en azote plus élevée par rapport aux tubes en acier inoxydable duplex de première génération. Cela améliore la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la corrosion par piqûre dans les milieux acides avec des concentrations élevées d’ions chlorure. L'azote est un élément fortement formateur d'austénite. Son ajout à l'acier inoxydable duplex améliore non seulement la résistance sans endommager de manière significative la plasticité et la ténacité de l'acier, mais inhibe également la précipitation des carbures et retarde les processus associés.

Microstructure et propriétés : À température ambiante, la microstructure est constituée de proportions à peu près égales d'austénite et de ferrite, présentant les caractéristiques d'une structure biphasée. Il conserve les avantages des tubes en acier inoxydable ferritique, tels qu'une conductivité thermique plus élevée, une résistance aux piqûres, à la corrosion caverneuse et à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure, tout en possédant également une bonne ténacité, une faible température de transition ductile à fragile, une résistance à la corrosion intergranulaire et des propriétés mécaniques et une soudabilité favorables.

Le matériau peut être économisé dans les mêmes conditions de pression nominale. La limite d'élasticité et la résistance à la corrosion sous contrainte des tubes en acier inoxydable duplex sont presque le double de celles des aciers inoxydables austénitiques. Le coefficient de dilatation linéaire est inférieur à celui des aciers inoxydables austénitiques et plus proche de celui de l'acier au carbone. Cependant, les propriétés de forgeage à froid sont inférieures à celles des aciers inoxydables austénitiques.

Soudabilité : Le tube en acier inoxydable présente généralement une bonne soudabilité, avec une faible sensibilité à la fissuration à froid et à chaud. En règle générale, aucun préchauffage n’est requis avant le soudage et aucun traitement thermique après soudage n’est nécessaire. En raison de la faible tendance à la formation de ferrite monophasée dans la zone affectée thermiquement (ZAT) et de la teneur élevée en azote, de bonnes propriétés globales peuvent être obtenues en sélectionnant des matériaux de soudage appropriés et en contrôlant l'apport de chaleur.

Fissuration à chaud : La susceptibilité à la fissuration à chaud est nettement inférieure à celle des aciers inoxydables austénitiques. En effet, la teneur en nickel n'est pas excessivement élevée et le niveau d'impuretés qui forment les eutectiques à bas point de fusion est très faible, ce qui rend moins probable la formation de films liquides à bas point de fusion. De plus, le risque de croissance rapide des grains n’est pas présent à des températures élevées.

Fragilisation de la zone affectée par la chaleur (ZAT) : L'une des principales préoccupations lors du soudage de tubes duplex en acier inoxydable est la ZAT. En raison de l'effet de refroidissement rapide du cycle thermique de soudage, la ZAT, étant dans un état de non-équilibre, retient souvent une quantité excessive de ferrite lors du refroidissement. Cela peut augmenter la sensibilité à la corrosion et aux fissures induites par l’hydrogène.

Métallurgie du soudage : Lors du soudage de l'acier inoxydable duplex, la microstructure du métal fondu et la ZAT subissent une série de changements sous l'influence du cycle thermique. À haute température, la microstructure dutube en acier inoxydableest principalement ferritique, avec de l'austénite précipitant pendant le processus de refroidissement. La quantité d'austénite précipitée est influencée par divers facteurs.