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Tuyau en acier duplex est un matériau en acier inoxydable contenant une structure biphasée de ferrite et d'austénite, avec un rapport de phase typique d'environ 50:50. Cette structure biphasée combine une forte résistance avec une bonne résistance à la corrosion et est largement utilisée dans les environnements à haute corrosion et à forte stress tels que l'huile et le gaz, l'industrie chimique et l'ingénierie marine. Les notes communes telles que les SCON S31803 et S32205 sont extrêmement sensibles aux processus de travail à chaud en raison de leur structure métallurgique spéciale.
Caractéristiques de processus de formation à chaud du tuyau en acier duplex
La formation à chaud fait référence au processus de chauffage du tuyau en acier à une température élevée, puis à le former à travers un moule. Pour l'acier inoxydable duplex, la température de formation à chaud est généralement contrôlée entre 1100 ° C et 1250 ° C. Dans cette plage de température, le matériau a une bonne plasticité et est facile à former. Cependant, il existe également le risque de changement de phase, de grossissement de la structure et de précipitation des phases nocives, en particulier lorsque la température élevée reste trop longtemps.
Si le contrôle de refroidissement n'est pas approprié pendant le processus de formation à chaud, il peut entraîner une augmentation de la phase de ferrite, une diminution de la phase d'austénite, et même la formation de phases fragiles telles que la phase σ (phase sigma) et la phase χ (phase CHI), ce qui affaiblira sérieusement la résistance à la ténacité et la résistance à la corrosion du matériau.
Définition et objectif du traitement de la solution
Le traitement de la solution fait référence au chauffage du matériau à une température appropriée (généralement 1020 ° C à 1100 ° C), en le gardant au chaud pendant une certaine période de temps, puis en le refroidissant rapidement, de sorte que les phases nocives précédemment précipitées sont dissoutes dans la matrice d'austénite et une structure duplex uniforme.
Les principaux objectifs de ce traitement comprennent:
Restaurer le rapport austénite / ferrite standard;
Dissoudre les composés intermétalliques nocifs tels que la phase σ et la phase χ précipitée pendant le travail à chaud;
Affiner les grains et améliorer les propriétés mécaniques globales;
Améliorer la résistance aux piqûres, à la corrosion des crevasses et à la fissuration de la corrosion des contraintes;
Restaurez la ténacité et la ductilité du matériau.
Le traitement de la solution est-il nécessaire après la formation à chaud des tuyaux en acier duplex?
La question de savoir si le traitement de la solution est nécessaire doit être déterminé en fonction des paramètres de processus spécifiques de la formation à chaud:
Cas 1: Contrôle de la température de formation à chaud raisonnable et vitesse de refroidissement rapide
Si la température de formation à chaud est strictement contrôlée entre 1100 et 1200 ° C, le temps de chauffage est court et le refroidissement rapide (comme le refroidissement par air ou le refroidissement par eau) est effectué immédiatement après la formation, la précipitation de phases nocives peut être évité. Dans ce cas, la phase d'austénite peut être spontanément régénérée à une proportion raisonnable et un traitement de solution supplémentaire peut ne pas être nécessaire.
Applicable aux produits avec une épaisseur de paroi fine, de petits changements géométriques et une déformation de petite formation, tels que les coudes, les sections courtes, les réducteurs, etc.
Cas 2: La température de formation à chaud est trop élevée ou le temps de maintien est trop long
Si la température de formation à chaud est supérieure à 1250 ° C, ou si le temps de rétention à haute température dépasse 10 minutes, il est très facile de provoquer un grossissement des grains, une formation de phase σ et une structure inégale. Surtout dans le processus de formation à chaud avec une grande épaisseur de paroi ou une grande déformation, ce type de changement organisationnel est difficile à réparer par refroidissement naturel, et le traitement ultérieur de la solution doit être utilisé pour restaurer l'état organisationnel idéal.
Applicable aux zones d'application clés telles que les raccords de tuyaux à parois épaisses, les navires sous pression, les brides et les pièces de forme spéciale forgées.
Case 3: refroidissement naturel ou refroidissement lent après formation à chaud
Le refroidissement naturel ou le refroidissement lent (en particulier le refroidissement dans la fournaise) peut facilement provoquer trop longtemps à l'organisation dans la zone de température de 850 ° C - 950 ° C. Cette zone de température est une zone très sensible pour la formation de la phase σ, et le traitement de la solution est indispensable. Il doit être réchauffé à plus de 1050 ° C pour une dissolution complète.
Exigences de spécification de processus pour le traitement de la solution
Le processus de traitement de la solution doit être strictement conforme aux exigences du processus suivantes:
Contrôle du taux de chauffage: empêcher les fissures de différence de température;
Température du boîtier: 1050 ° C à 1100 ° C;
Temps de logement: dépend de l'épaisseur de la paroi, généralement de 15 à 30 minutes pour chaque épaisseur de paroi de 25 mm;
Méthode de refroidissement: extinction de l'eau ou refroidissement à l'air rapide pour s'assurer qu'il ne reste pas dans la zone de formation de phase σ;
Test ultérieur: une analyse métallographique ou une méthode d'induction magnétique est utilisée pour confirmer que le rapport de phase répond à la norme.
Pour garantir la qualité du produit, il est recommandé de mettre en œuvre les clauses de traitement thermique dans les normes internationales telles que ASTM A240, ASME SA789 et EN 10088.
Le traitement à la solution améliore les performances des tuyaux en acier duplex
Le traitement de la solution après la formation à chaud peut améliorer considérablement les propriétés suivantes:
Amélioration de l'indice de résistance aux piqûres (PREN);
Résistance accrue à la fissuration de la corrosion des contraintes de chlorure;
Amélioration significative de l'allongement et de la ténacité à l'impact;
Une durée de vie prolongée et une réduction des risques d'échec;
Amélioration des performances globales de soudage et de la stabilité structurelle.
Pour des projets d'ingénierie exigeants tels que les pipelines de transmission sous-marine, les échangeurs de chaleur d'eau de mer, les navires de pression de raffinerie, etc., le traitement de la solution est un lien d'assurance qualité nécessaire.
