Acier allié/Hastelloy/Incoloy/Tube en stock en Chine Tube en alliage de titane Gr2/Ta2

Les performances des tubes en acier inoxydable duplex sont déterminées par leur structure biphasée unique composée d'austénite et de ferrite. Le rapport de chaque élément doit équilibrer les proportions des deux phases (généralement 40 % à 60 % pour chacune), tout en optimisant la résistance à la corrosion, la résistance mécanique et la machinabilité. Voici l'analyse du rapport optimal des éléments et de leurs fonctions pour les tubes en acier inoxydable duplex typiques (tels que 2205, 2507, etc.) : 

I. Rapport des éléments dans les tubes en acier inoxydable duplex typiques (en prenant les nuances courantes comme exemples)

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II. Logique du rapport et impact des éléments clés

1. Chrome (Cr) et Nickel (Ni) : La base de l'équilibre biphasé

Cr : En tant qu'élément formateur de ferrite, une teneur excessive entraînera la formation d'une quantité excessive de ferrite, rendant l'acier fragile ; une teneur insuffisante empêchera la formation d'un film passivant suffisant, entraînant une diminution de la résistance à la corrosion.

Ni : En tant qu'élément formateur d'austénite, il doit être combiné avec le Cr pour garantir un rapport proche de 1:1. Par exemple, dans le 2205, Ni ≈ 5,5 %, Cr ≈ 22,5 %, l'équilibre est calculé en utilisant les formules de l'« équivalent Ni » et de l'« équivalent Cr » :

Équivalent en chrome (CE) = Cr + Mo + 1,5Si + 0,5Nb (%)

Équivalent en nickel (NE) = Ni + 30C + 30N + 0,5Mn (%)

Idéalement, CE/NE ≈ 1,0 - 1,2 pour garantir l'équilibre biphasé.

2. Molybdène (Mo) et Azote (N) : Clés de la résistance à la corrosion et de la solidité

Mo : Dans les milieux contenant des ions Cl⁻ (comme l'eau de mer, les solutions chimiques), le Mo peut inhiber l'apparition de la corrosion par piqûres. Le 2507 a une teneur en Mo plus élevée (4% - 5%) et a donc une meilleure résistance à la corrosion que le 2205.

N : Existe sous forme de solution solide, renforçant non seulement l'austénite mais aussi améliorant la résistance à la corrosion par piqûres (indice de piqûration PREN = Cr + 3,3Mo + 16N, plus le PREN est élevé, plus la résistance à la corrosion est forte). Par exemple :

Le PREN du 2205 ≈ 40 - 45, adapté aux environnements modérément corrosifs ;

Le PREN du 2507 ≈ 45 - 50, adapté aux environnements hautement corrosifs (comme l'ingénierie marine, le raffinage pétrolier).

3. Carbone (C) : Plus bas est mieux

La teneur en carbone de l'acier duplex est strictement contrôlée à ≤ 0,03 %, pour éviter la formation de Cr₂₃C₆ à haute température, ce qui entraîne une corrosion intergranulaire. C'est une différence importante par rapport à l'acier inoxydable austénitique (comme le 304).

4. Manganèse (Mn) : Un élément stable et économique pour l'austénite

La capacité de formation de l'austénite par le Mn est approximativement 1/20 de celle du Ni, mais il est moins cher et est souvent utilisé pour ajuster le rapport et améliorer les performances de mise en forme à froid de l'acier. 

III. Ajustement des rapports dans différents scénarios d'application

Pour les applications nécessitant une résistance à la corrosion (telles que les travaux marins et l'équipement chimique) : Augmenter la teneur en Mo (4 % - 5 %) et en N (0,25 % - 0,3 %), par exemple, l'acier duplex 2507.

Pour les applications privilégiant la résistance (telles que les éléments de structure et les pipelines sous haute pression) : Augmenter la teneur en N (environ 0,2 %), en tirant parti de son effet de durcissement par solution solide, tout en maintenant le rapport des deux composants.

Exigences en matière de soudabilité : Réduire la teneur en C et en Si, contrôler le Mn en dessous de 1,5 %, pour empêcher la croissance excessive de la ferrite dans la zone affectée thermiquement (ZAT) et l'apparition de fragilité. 

IV. Résumé : Principes fondamentaux du rapport optimal

Le rapport des éléments des tubes en acier inoxydable duplex doit satisfaire à la règle « équilibre des deux phases, optimisation synergique de la résistance à la corrosion et de la résistance mécanique » :

Équilibre chrome-nickel : Contrôler le rapport des deux phases en fixant l'équivalent Cr / équivalent Ni ≈ 1,0 - 1,2 ;

Synergie molybdène-azote : Ajuster le Mo (2,5 % - 5 %) et le N (0,15 % - 0,3 %) en fonction de l'environnement corrosif pour améliorer la résistance à la corrosion par piqûres ;

Contrôle à bas carbone : C ≤ 0,03 % pour éviter la corrosion intergranulaire ;

Limite des impuretés : Plus la teneur en P et S est faible, meilleure sont la ténacité et la soudabilité.

Le rapport spécifique de chaque marque doit être affiné en combinaison avec les normes (telles que ASTM A240, GB/T 21832) et les conditions de travail réelles pour atteindre l'équilibre optimal entre performance et coût.

Mots-clés: Tube en acier inoxydable, Tuyau en acier alliage de titane, Tuyau sans soudure