Qu'est-ce que le Duplex 2205 ?
Le Duplex 2205 est un acier inoxydable duplex à 22 % de chrome avec une microstructure à deux phases -de ferrite et d'austénite à parts à peu près égales. La combinaison de structures austénitiques et ferritiques lui confère un ensemble équilibré de propriétés : une résistance supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique 304 ou 316, une bonne ténacité et une bien meilleure résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure que les nuances de la série 300. L'acier est couvert par UNS S32205 et UNS S31803, ainsi que par le numéro de matériau européen EN 1.4462. Les tuyaux sans soudure dans ce matériau sont normalement fournis selon ASTM A790 ou ASME SA790, et les tuyaux soudés selon les mêmes spécifications.
Le Duplex 2205 est la nuance la plus couramment utilisée dans la famille duplex car ses propriétés sont bien équilibrées et son coût est inférieur à celui des nuances duplex super-plus alliées-. Il s'agit d'un matériau doux et résistant à la corrosion-qui fonctionne bien à haute-température et haute-pression où les qualités austénitiques seraient surdimensionnées ou se fissureraient sous la contrainte du chlorure.
Équivalents standards
| Nom commun | FR numéro d'article | Désignation UNS |
|---|---|---|
| Duplex 2205 | 1.4462 | S32205 et S31803 |
UNS S31803 était la désignation originale et UNS S32205 est la version moderne renforcée avec des limites de composition légèrement plus étroites et un minimum d'azote plus élevé. Les deux sont largement utilisés ; lorsque les spécifications d'achat le permettent, le S32205 est préféré car ses propriétés minimales garanties sont plus élevées.
Composition chimique
| Élément | Limite typique (% en poids) |
|---|---|
| Carbone (C) | Inférieur ou égal à 0,030 |
| Chrome (Cr) | 22.0–23.0 |
| Nickel (Ni) | 4.5–6.5 |
| Molybdène (Mo) | 3.0–3.5 |
| Manganèse (Mn) | Inférieur ou égal à 2,0 |
| Silicium (Si) | Inférieur ou égal à 1,0 |
| Phosphore (P) | Inférieur ou égal à 0,030 |
| Soufre (S) | Inférieur ou égal à 0,020 |
| Azote (N) | 0.14–0.20 |
Propriétés mécaniques et résistance à la corrosion
À l'état de recuit en solution-, le tuyau duplex 2205 garantit généralement une limite d'élasticité d'au moins 450 MPa, une résistance à la traction d'au moins 655 MPa et un allongement d'au moins 25 %. La limite d'élasticité élevée permet des parois plus minces que les conceptions austénitiques équivalentes, ce qui permet d'économiser du poids et des coûts. Le nombre équivalent de résistance aux piqûres est d'environ 35, et le matériau résiste aux piqûres, à la corrosion caverneuse et à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure dans l'eau de mer et d'autres environnements contenant du chlorure-, ce qui en fait un choix standard pour les applications marines et côtières.
Tailles, horaires et formulaires
Le tuyau duplex 2205 sans soudure est couramment disponible dans des tailles nominales de 1/2 pouce à 12 pouces, dans les programmes SCH20, SCH30, SCH40, STD et SCH80, et sous des formes telles que des sections hydrauliques rondes et autres sections techniques. La même famille de matériaux est produite sous forme de tuyaux sans soudure, soudés et fabriqués, de sorte que la forme du produit peut être adaptée au diamètre et à l'application.
Applications
Le Duplex 2205 est utilisé dans la production et le traitement du pétrole et du gaz, dans les canalisations sous-marines et de surface, dans les usines chimiques et pétrochimiques, les usines de dessalement, les systèmes de refroidissement à l'eau de mer, les échangeurs de chaleur, les usines de pâtes et papiers et les applications structurelles exposées à l'atmosphère marine. Sa combinaison de résistance, de résistance à la fatigue et de tolérance aux chlorures le rend particulièrement précieux pour les équipements rotatifs, les récipients sous pression et la tuyauterie où le poids et la fiabilité sont importants. Pour les conditions les plus agressives, telles qu'une teneur élevée en chlorure combinée à un pH très faible, des qualités super-duplex avec une teneur en alliage plus élevée doivent être évaluées.
Points de sélection et de traitement
Étant donné que l'acier duplex dépend d'un rapport équilibré de ferrite-austénite, le soudage doit suivre des procédures qualifiées avec un apport de chaleur et une température entre les passes contrôlés, et un refroidissement rapide après le soudage est généralement préféré. Le matériau est magnétique, ce qui est normal et n’indique pas un défaut. Le recuit est effectué dans une plage de 1 020 à 1 100 degrés, suivi d'un refroidissement rapide. Lorsque un tuyau duplex est commandé, précisez la désignation UNS, la norme de produit, le calendrier et les tests requis afin que le matériau livré corresponde à la base de conception.
FAQ
Q1 : Quelle est la différence entre S31803 et S32205 ?
S31803 est la désignation UNS originale pour le duplex 2205, tandis que S32205 est la désignation moderne avec des plages plus étroites pour certains éléments et une teneur minimale en azote plus élevée, donnant une résistance garantie légèrement supérieure. Le S32205 satisfait généralement aux exigences du S31803, mais l’inverse n’est pas automatique.
Q2 : EN 1.4462 est-il le même matériau que UNS S32205 ?
En pratique, oui. EN 1.4462 est le numéro de matériau européen pour l'acier inoxydable duplex à 22 % de chrome, et sa composition chevauche celle de UNS S32205. Les deux désignations sont utilisées de manière interchangeable dans l’approvisionnement international et les certificats mentionnent généralement les deux.
Q3 : Pourquoi le duplex 2205 est-il résistant à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure ?
La structure biphasée-et l'alliage avec le chrome, le molybdène et l'azote éloignent le matériau des conditions dans lesquelles les aciers austénitiques se fissurent sous contrainte de traction dans des environnements chlorés. La phase ferrite résiste à l'initiation de la fissuration tandis que la phase austénite assure la ténacité.
Q4 : Le duplex 2205 peut-il remplacer le 316L dans le service d'eau de mer ?
Dans de nombreuses applications en eau de mer, oui, et il offre une résistance plus élevée et une meilleure résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte. Cependant, la résistance à la corrosion caverneuse dans l'eau de mer stagnante est limitée par rapport aux qualités super-duplex, la conception doit donc prendre en compte la température et la géométrie des fissures.
Q5 : Le tuyau duplex 2205 est-il difficile à souder ?
Le Duplex 2205 se soude bien lorsque la procédure est qualifiée : l'apport de chaleur contrôlé, les limites de température entre les passes et la sélection appropriée des charges maintiennent l'équilibre ferrite-austénite. Un apport de chaleur élevé et incontrôlé peut perturber l’équilibre des phases et réduire la ténacité et la résistance à la corrosion.
Q6 : Quelle est la condition de livraison typique pour le tuyau duplex 2205 ?
Le tuyau est livré à l'état de solution-recuit et décapé, le recuit étant généralement effectué entre 1 020 et 1 100 degrés suivi d'un refroidissement rapide, et il est normalement certifié avec des tests hydrostatiques et, le cas échéant, des mesures de ferrite et des tests de corrosion.