Quels sont les effets des différents éléments sur les tuyaux en acier inoxydable ?

Les performances de l'acier inoxydable sont principalement déterminées par la composition et le rapport de ses éléments d'alliage, et différents éléments ont des effets différents sur la résistance à la corrosion, les propriétés mécaniques et les propriétés de mise en forme des tubes en acier inoxydable. Voici une analyse des fonctions spécifiques des éléments courants :

1. Élément clé : Chrome (Cr)

Base de la résistance à la corrosion : Le chrome est un élément clé pour que l'acier inoxydable conserve sa résistance à la corrosion. Lorsque la teneur est ≥ 12 %, il peut former un film passif dense (Cr₂O₃) à la surface, empêcher l'oxygène et le milieu de réagir avec le substrat et empêcher la rouille.

Influence sur la structure cristalline : Améliorer la capacité de l'acier à former de la ferrite, et une quantité excessive peut rendre le matériau cassant (par exemple, en contrôlant le rapport chrome-nickel dans l'acier inoxydable ferritique).

L'effet global sur les performances : plus la teneur en chrome est élevée, plus la résistance à l'oxydation (par exemple, la résistance à la corrosion à haute température) et la résistance à la corrosion acide sont fortes, mais une teneur en chrome excessive réduira la soudabilité.

2、 Élément clé : Nickel (Ni)

Structure austénitique stable : Le nickel est l'élément d'alliage principal de l'acier inoxydable austénitique (comme 304, 316), qui peut élargir la zone de phase austénitique, maintenir la structure austénitique de l'acier à température ambiante et améliorer la ténacité et la ductilité.

Resistance accrue à la corrosion : En particulier dans les acides non oxydants (comme l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique) et les solutions alcalines, le nickel peut améliorer significativement la résistance à la corrosion et renforcer la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte.

Optimisation des performances à basse température : Réduire la température de transition fragile-fondu du froid de l'acier pour maintenir une bonne ténacité des tubes en acier inoxydable dans des environnements à basse température (comme l'acier utilisé dans les réservoirs de stockage à basse température).

3、 Élément d'alliage important : Molybdène (Mo)

Resistance à la corrosion par piqûres et par fentes : Le molybdène peut renforcer la stabilité des films de passivation, en particulier dans les environnements contenant des ions chlorure (comme l'eau de mer et la brume salée), ce qui peut améliorer significativement la résistance à la corrosion par piqûres (comme le 316L contenant de 2 % à 3 % de molybdène de plus que le 304).

Résistance à la haute température et résistance mécanique : Améliore la résistance mécanique à haute température et la résistance à l'oxydation de l'acier, adapté aux conditions de travail à haute température et haute pression (telles que les pipelines chimiques).

Effets secondaires : Un ajout excessif peut augmenter la tendance à l'écrouissage de l'acier et entraîner des coûts plus élevés.

4. Élément controversé : Carbone (C)

Amélioration de la résistance et de la dureté : Le carbone et le chrome forment des carbures (tels que Cr ₂ ∝ C ₆), ce qui peut améliorer considérablement la résistance et la résistance à l'usure de l'acier. Cependant, la précipitation de carbures consomme le chrome dans la matrice, entraînant une diminution de la teneur locale en chrome et réduisant le risque de résistance à la corrosion (c'est-à-dire "corrosion intergranulaire").

Contrôle des différents grades d'acier :

Acier inoxydable à bas carbone (tels que 304L, 316L) : Teneur en carbone ≤ 0,03 %, réduit la précipitation de carbures, améliore la soudabilité et la résistance à la corrosion intergranulaire.

Acier inoxydable haute résistance (tel que l'acier martensitique) : Il est nécessaire de conserver une teneur élevée en carbone pour garantir la dureté, mais le problème de la réduction de la résistance à la corrosion doit être atténué par traitement thermique (tel que le traitement de solution).

5、 Éléments auxiliaires : titane (Ti), niobium (Nb)

Résistance à la corrosion intergranulaire : La force de liaison entre le titane, le niobium et le carbone est plus forte que celle du chrome, et TiC ou NbC est formé de préférence pour éviter la perte de chrome due à la précipitation de carbure. Il est couramment utilisé dans les tubes en acier inoxydable qui doivent être soudés (par exemple 321, 347).

L'impact sur les performances : Une petite quantité ajoutée a peu d'effet sur les propriétés mécaniques, mais peut améliorer considérablement la résistance à la corrosion, particulièrement adapté aux scénarios ayant des exigences élevées en matière de résistance à la corrosion telles que les industries chimiques et alimentaires.

6、 Autres éléments courants

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7、 La relation entre le rapport des éléments et le type d'acier inoxydable

Acier inoxydable austénitique (par exemple 304, 316) : haut chrome + haut nickel + (molybdène), excellente résistance globale à la corrosion et aptitude à la transformation, non magnétique, adapté aux domaines alimentaire, médical et de la construction.

Acier inoxydable ferritique (par exemple 430) : haut chrome + bas nickel (ou pas de nickel), faible coût, résistance à la corrosion modérée, propriétés magnétiques, adapté aux ustensiles de cuisine.

Acier inoxydable martensitique (tel que 410, 420) : carbone + chrome élevé, haute résistance mais faible résistance à la corrosion, couramment utilisé dans les outils de coupe et les roulements.

Acier inoxydable biphasé (tel que 2205) : structure biphasée austénitique + ferritique, chrome + molybdène + azote élevé, résistance et résistance à la corrosion exceptionnelles (en particulier la résistance à la corrosion sous contrainte), adapté aux ingénieries marines et aux équipements chimiques haute pression.

Résumé

Les performances des tubes en acier inoxydable sont le résultat de l'effet synergique de plusieurs éléments : le chrome est la base de la résistance à la corrosion, le nickel détermine la stabilité du tissu, le molybdène améliore la résistance à la corrosion dans des environnements spéciaux, et le carbone affecte l'équilibre entre la résistance et la résistance à la corrosion. Dans les applications pratiques, il est nécessaire d'optimiser le rapport des éléments en fonction des conditions de travail (telles que le milieu, la température, la pression) et des exigences de coût, afin d'obtenir le meilleur équilibre entre la résistance à la corrosion, la résistance et la mise en œuvre. Par exemple, les tubes utilisés dans les bâtiments en bord de mer doivent se concentrer sur la teneur en chrome et en molybdène, tandis que les pipelines haute pression doivent équilibrer la résistance et la soudabilité.

Mots-clés: Élément de base : Chrome (Cr) , Élément clé : Nickel (Ni) , Élément d'alliage important : Molybdène (Mo)