Tout ce que vous devez savoir : Super 13Cr

1. Introduction et aperçu

Super 13Cr est un alliage d'acier inoxydable martensitique connu pour sa résistance mécanique exceptionnelle et sa résistance modérée à la corrosion, ce qui le rend idéal pour les environnements exigeants. Développé à l'origine pour les applications pétrolières et gazières, le Super 13Cr offre une alternative économique aux matériaux à alliages plus élevés, en particulier dans les environnements modérément corrosifs où la fissuration par corrosion sous contrainte induite par le chlorure (SCC) est une préoccupation.

En raison de ses propriétés mécaniques améliorées et de sa résistance à la corrosion améliorée par rapport à l'acier inoxydable 13Cr conventionnel, le Super 13Cr est largement utilisé dans des industries telles que le pétrole et le gaz, le traitement chimique, la pâte et le papier, la marine et l'offshore, le contrôle de la pollution de l'air et la production d'électricité.

2. Produits et spécifications Super 13Cr disponibles

Super 13Cr est disponible sous diverses formes pour répondre à diverses exigences d'application :

• Numéro UNS: S41426
• Nom commun:Super 13Cr
• N° W.: 1.4009
• Normes ASTM/ASME: ASTM A276, A479, A182
• Formes de produits: Tuyau, Tube, Bar, Tige, Stock de forge

3. Applications du Super 13Cr

La combinaison de résistance, de dureté et de résistance à la corrosion du Super 13Cr le rend adapté à diverses applications :

• Pétrole et Gaz:Tubes, tubages et pipelines dans des environnements légèrement corrosifs avec exposition limitée au CO₂ et au H₂S.
• Traitement chimique:Équipements et systèmes de tuyauterie manipulant des produits chimiques moyennement agressifs.
• Pâtes et papiers:Composants exposés à des environnements de traitement chimique difficiles.
• Marine et Offshore:Composants de traitement de l'eau de mer, y compris les pompes, les vannes et autres structures marines.
• La production d'énergie:Les aubes et les composants des turbines à vapeur sont exposés à des températures élevées et à la corrosion.
• Contrôle de la pollution de l'air:Composants exposés à des gaz de combustion agressifs et à des environnements acides.
• Transformation des aliments:Équipement utilisé dans des environnements où l'hygiène et la résistance à la corrosion sont essentielles.
• Fournaises résidentielles à haut rendement:Échangeurs de chaleur en raison de la durabilité du matériau sous des températures élevées.

4. Propriétés de résistance à la corrosion

L'acier inoxydable Super 13Cr offre une meilleure résistance à la corrosion que l'acier inoxydable 13Cr conventionnel, en particulier dans les environnements contenant du CO₂. Cependant, il n'est pas adapté aux environnements à teneur importante en H₂S en raison du risque de fissuration sous contrainte due au sulfure. L'alliage offre une bonne résistance à la corrosion par piqûres et caverneuses dans les environnements contenant du chlorure et résiste à la fissuration sous contrainte dans des concentrations modérées de chlorure.

5. Propriétés physiques et thermiques

• Densité: 7,7 g/cm³
• Plage de fusion: 1 400–1 450 °C
• Conductivité thermique: 25 W/mK à 20°C
• Chaleur spécifique: 460 J/kg·K
• Coefficient de dilatation thermique: 10,3 x 10⁻⁶/°C (20–100°C)

6. Composition chimique

La composition chimique typique du Super 13Cr comprend :

• Chrome (Cr): 12,0–14,0%
• Nickel (Ni): 3,5–5,5%
• Molybdène (Mo): 1,5–2,5%
• Carbone (C): ≤0,03%
• Manganèse (Mn): ≤1,0%
• Silicium (Si): ≤1,0%
• Phosphore (P): ≤0,04%
• Soufre (S): ≤0,03%
• Fer (Fe): Équilibre

7. Propriétés mécaniques

• Résistance à la traction: 690–930 MPa
• Limite d'élasticité: 550–650 MPa
• Élongation: ≥20%
• Dureté: 250–320 HB
• Résistance aux chocs:Excellent, surtout après traitement thermique.

8. Traitement thermique

Le Super 13Cr est généralement durci par traitement thermique pour améliorer ses propriétés mécaniques. Le processus de traitement thermique implique une trempe et un revenu pour obtenir la combinaison souhaitée de résistance et de ténacité. Le cycle de traitement thermique typique comprend :

• Recuit de mise en solution:Chauffage à 950–1050°C, suivi d'un refroidissement rapide.
• Trempe:Réchauffage à 600–700°C pour ajuster la dureté et la ténacité.

9. Formation

Le Super 13Cr peut être formé à chaud ou à froid, bien qu'il soit plus difficile à former que les nuances austénitiques en raison de sa résistance plus élevée et de sa ductilité plus faible. Un préchauffage avant le formage et des traitements thermiques après le formage sont souvent nécessaires pour éviter les fissures.

10. Soudure

Le soudage du Super 13Cr nécessite un contrôle minutieux pour éviter les fissures et maintenir la résistance à la corrosion. Un préchauffage et un traitement thermique après soudage (PWHT) sont généralement nécessaires. Les matériaux d'apport doivent être compatibles avec le Super 13Cr pour garantir la qualité de la soudure. Des précautions particulières doivent être prises pour éviter la fragilisation par l'hydrogène.

11. Corrosion des soudures

Les soudures en Super 13Cr peuvent être sujettes à une corrosion localisée, notamment dans la zone affectée thermiquement (ZAT). Le traitement thermique après soudage est essentiel pour restaurer la résistance à la corrosion, réduire les contraintes résiduelles et améliorer la ténacité dans la zone soudée.

12. Détartrage, décapage et nettoyage

Le détartrage du Super 13Cr peut être difficile en raison de la formation d'une couche d'oxyde tenace lors du traitement thermique. Des méthodes mécaniques telles que le sablage ou des traitements chimiques utilisant des solutions de décapage peuvent être utilisées pour éliminer le tartre. L'alliage nécessite un nettoyage approfondi après le décapage pour éviter toute contamination et garantir une résistance optimale à la corrosion.

13. Durcissement superficiel

Le Super 13Cr peut subir des traitements de durcissement de surface tels que la nitruration pour améliorer sa résistance à l'usure sans compromettre sa résistance à la corrosion. La nitruration contribue à améliorer la durabilité de l'alliage dans les environnements abrasifs et à frottement élevé.

Conclusion

Le Super 13Cr offre une solution polyvalente pour les industries où une résistance modérée à la corrosion et une résistance mécanique élevée sont requises. Ses propriétés équilibrées en font un choix populaire dans les domaines du pétrole et du gaz, du traitement chimique et des applications marines, entre autres. En comprenant ses caractéristiques uniques, de la résistance à la corrosion à la soudabilité, les ingénieurs et les spécialistes des matériaux peuvent prendre des décisions éclairées pour optimiser les performances et la longévité dans leurs environnements spécifiques.

Cet article de blog fournit un aperçu complet des spécifications et des propriétés du Super 13Cr, fournissant aux industries les connaissances nécessaires pour tirer le meilleur parti de ce matériau avancé.