Un ingénieur de maintenance dans une usine chimique a demandé un jour pourquoi sa tuyauterie 316L avait commencé à se piquer dix-huit mois après sa mise en service. Le cours d’eau était un acide chaud contenant du chlorure, le genre d’environnement qui punit la sélection de qualité marginale. La réponse dont il avait besoin n’était pas une marque de pipe différente mais une qualité différente. L'acier inoxydable 317L (UNS S31703) existe exactement pour cette situation : lorsque le 316L se corrode trop rapidement, mais qu'un duplex ou un alliage de nickel a une capacité supérieure à celle requise par le processus. Il offre une augmentation significative de la résistance à la corrosion par piqûres et fissures, grâce à une teneur plus élevée en molybdène, tout en restant entièrement austénitique et facilement soudable.
Qu’est-ce que l’acier inoxydable 317L ?
Le 317L est un acier inoxydable austénitique à faible teneur en carbone et au molybdène, un cran au-dessus du 316L en chrome, nickel et notamment en molybdène. La désignation L maintient le carbone à un maximum de 0,030 %, ce qui limite la précipitation de carbure de chrome aux joints de grains pendant le soudage. Cela permet de fabriquer de gros équipements et de souder des sections lourdes sans perdre en résistance à la corrosion dans la zone affectée par la chaleur.
Le grade est connu sous plusieurs désignations. UNS S31703 est le numéro enregistré ; AISI 317L et la désignation EN 1.4438 font référence au même matériau. Les normes qui le couvrent incluent ASTM A240 pour les plaques, feuilles et bandes, ASTM A312 pour les tuyaux sans soudure et soudés, ASTM A269 pour les tubes de service général et ASTM A213 pour les tubes de chaudière, de surchauffeur et d'échangeur de chaleur.
Composition chimique et rôle de chaque élément
La plage de composition dans le tableau ci-dessous est typique pour les produits plats selon ASTM A240. La ligne importante est le molybdène : 3,0 à 4,0 pour cent dans le 317L contre 2,0 à 3,0 pour cent dans le 316L.
| Élément | 317L (UNS S31703) | 316L (UNS S31603) |
|---|---|---|
| Carbone | 0,030 maximum | 0,030 maximum |
| Manganèse | 2,00 maximum | 2,00 maximum |
| Phosphore | 0,045 maximum | 0,045 maximum |
| Soufre | 0,030 maximum | 0,030 maximum |
| Silicium | 0,75 maximum | 0,75 maximum |
| Chrome | 18,0 à 20,0 | 16,0 à 18,0 |
| Nickel | 11,0 à 15,0 | 10,0 à 14,0 |
| Molybdène | 3,0 à 4,0 | 2,0 à 3,0 |
| Azote | 0,10 maximum | 0,10 maximum |
Le molybdène est l'élément contrôlant. Il renforce le film d'oxyde passif et ralentit sa dégradation dans les milieux acides et chlorés. Le molybdène supplémentaire dans le 317L augmente l'indice équivalent de résistance aux piqûres (PREN) à environ 30, contre 24 à 26 pour le 316L. Le chrome soutient la résistance générale à la corrosion et à l’oxydation ; le nickel stabilise la structure austénitique et améliore la ténacité ; et l'azote, même en petites quantités, contribue à la résistance et à la résistance aux piqûres.
Résistance à la corrosion : là où le 317L mérite sa place
Le 317L a été développé pour les services qui surpassent le 316L. Il fonctionne bien dans l'acide sulfurique à des concentrations et températures modérées, dans l'acide phosphorique, dans les acides organiques tels que l'acide acétique et formique, et dans les flux chargés de chlorure où les piqûres et la corrosion caverneuse sont les mécanismes de défaillance dominants.
L'effet pratique se manifeste dans les usines de blanchiment et les systèmes de désulfuration des gaz de combustion, qui combinent tous deux des chlorures, de l'acidité et des températures chaudes. Dans ces services, le 316L développe souvent des fosses en quelques saisons ; Le 317L prolonge considérablement la durée de vie des composants. Cela n’en fait pas une réponse universelle. L'acide chlorhydrique concentré chaud, l'acide sulfurique concentré chaud et la fissuration par corrosion sous contrainte sévère nécessitent des alliages de nickel ou des qualités duplex. L'écart entre les qualités 304, 316L et duplex en service corrosif est couvert plus en profondeur dans notre comparaison de la résistance à la corrosion entre les nuances d'acier inoxydable .
Propriétés mécaniques et comportement en température
Le 317L offre des températures ambiantes minimales légèrement plus élevées que le 316L. Le tableau ci-dessous répertorie les valeurs minimales typiques pour les plaques selon ASTM A240.
| Propriété | 317L |
|---|---|
| Résistance à la traction, min | 75 ksi (515 MPa) |
| Limite d'élasticité, décalage de 0,2 %, min | 30 ksi (205 MPa) |
| Allongement en 2 po, min | 40% |
| Dureté, maximum | 217 HB |
La microstructure entièrement austénitique maintient le 317L résistant aux basses températures, c'est pourquoi il est parfois utilisé dans des applications cryogéniques qui n'impliquent pas de conditions extrêmes de chlorure. À l’autre extrémité de l’échelle, il ne s’agit pas d’un alliage résistant au fluage, mais il s’oxyde de manière acceptable en service continu jusqu’à environ 1 600°F (870°C). Pour la conception sous pression à température élevée, utilisez les valeurs de contrainte admissibles du code ASME applicable plutôt que les données à température ambiante.
317L versus 316L : quelle qualité devez-vous spécifier ?
Le choix se résume généralement à trois facteurs : la concentration en chlorure, la température et le coût d’une défaillance. Lorsque les chlorures sont présents au-dessus de quelques centaines de ppm, lorsque la température est suffisamment chaude pour accélérer les piqûres, ou lorsqu'un arrêt imprévu coûte très cher, le 317L est la spécification la plus sûre. Lorsque le flux est doux, que l'usine est déjà standardisée sur le 316L et que les intervalles d'inspection vous donnent une visibilité sur les taux de corrosion, le 316L est le choix économique.
Spécifier 317 L sur une usine entière simplement parce qu’une ligne est agressive est une erreur courante. La bonne approche consiste à séparer les flux corrosifs, à sélectionner le 316L pour les lignes de traitement générales et à réserver la qualité à plus haute teneur en molybdène pour les services véritablement agressifs. Pour les lignes de procédés chimiques où le 316L est suffisant, un SCH40 Tuyau d'industrie chimique en acier inoxydable 316 d'un fabricant qui contrôle son recuit et son traitement de surface offre des performances prévisibles avec des délais de livraison plus courts. Cette séparation des tâches permet de maîtriser les coûts d'investissement sans compromettre la fiabilité.
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Le 317L se forme et se soude comme les autres nuances austénitiques, mais il durcit plus rapidement que le 316L. Le cintrage et l'étirage de tubes exigent des forces plus élevées, et l'usinage nécessite des configurations rigides, des plaquettes tranchantes et des vitesses de coupe plus faibles. Ces caractéristiques sont bien comprises par les usines expérimentées dans la famille 300.
Pour le soudage, un métal d'apport correspondant tel que l'AWS ER317L est le choix standard. Étant donné que la teneur en carbone est plafonnée à 0,030 pour cent, les sections lourdes peuvent être soudées à l'état brut de soudure pour la plupart des services corrosifs, et le traitement thermique après soudage est généralement inutile. Ce qui est nécessaire est l'élimination complète de la teinte thermique et des oxydes de soudure, généralement par décapage ou nettoyage mécanique suivi d'une passivation. Laissée en place, la teinte thermique détruit le film passif et devient un point de départ pour l'attaque des crevasses.
La finition de surface mérite autant d’attention que la chimie. Dans les tubes où la surface intérieure entre en contact avec le fluide de traitement, la rugosité emprisonne les dépôts et accélère la corrosion sous-dépôt. Les tubes d'instruments et les tubes d'échangeurs de chaleur destinés à un service exigeant sont donc souvent fournis avec un alésage recuit brillant ou poli.
Applications courantes du 317L
Le grade apparaît partout où les acides et les chlorures se combinent. Les applications typiques incluent :
- Traitement chimique et pétrochimique : tuyauterie, cuves et échangeurs de chaleur manipulant des mélanges d'acide sulfurique, des acides organiques et des flux de traitement contenant des impuretés de chlorure.
- Pâtes et papiers : laveuses, mélangeurs et canalisations des usines de blanchiment exposées au dioxyde de chlore.
- Contrôle de la pollution : composants d'épurateur de désulfuration des gaz de combustion dans les centrales électriques au charbon.
- Transformation pharmaceutique et alimentaire : réservoirs et conduites nettoyés avec des désinfectants contenant du chlorure lors du traitement de produits acides.
- Échangeurs de chaleur et condenseurs : faisceaux dans lesquels la chimie de l'eau de refroidissement menace de provoquer des piqûres du côté de l'eau.
En service d'échangeur de chaleur, le tube métallique doit résister au fluide de traitement d'un côté et à l'eau de refroidissement de l'autre. Où l'eau de refroidissement est propre et le processus est doux, éprouvé Tubes échangeurs de chaleur en acier inoxydable 316L rester le choix de forfait le plus rentable ; là où l'un ou l'autre côté est agressif, l'apport de molybdène dans le 317L achète la marge qui sépare une décennie de service d'un retubage répété.
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L'achat de tuyaux et de tubes 317L ne consiste pas simplement à nommer la qualité sur un bon de commande. La spécification contrôle le produit. ASTM A312 couvre les tuyaux sans soudure et soudés ; ASTM A269 couvre les tubes ; ASTM A213 couvre les tubes des chaudières et des échangeurs de chaleur ; ASTM A240 couvre les plaques, les feuilles et les bandes. Chaque spécification définit des tolérances dimensionnelles, des exigences de test et un marquage qui protègent l'acheteur contre les matériaux qui semblent corrects.
Avant d'accepter une expédition, vérifiez le certificat d'essai du broyeur par rapport à la commande : numéro de chaleur, analyse chimique complète, résultats de traction de cette chaleur et résultats des essais hydrostatiques ou par courants de Foucault. Mesurez l'épaisseur de la paroi et le diamètre extérieur en plusieurs points et confirmez que la finition de surface correspond aux exigences convenues. Un fournisseur fiable confirmera également comment le tube a été recuit et si le matériau a été décapé ou recuit brillant.
Autre point pratique : le 317L est moins couramment stocké que le 316L, et les délais peuvent être plus longs. Si l'évaluation de la corrosion montre qu'un programme d'éclairage tuyau d'équipement chimique résistant à la corrosion en 316L fera le travail, vous pouvez raccourcir le calendrier et réduire les coûts. La clé est de prendre cette décision délibérément, à partir de données de processus réelles, plutôt que de choisir par défaut le grade le plus cher.
Tuyau d'acier inoxydable d'équipement chimique de résistance à la corrosion Sch20 à vendre Supp La succursale de Hangzhou de Xinhang Special Material Co., Ltd. est un équipement chimique chinois personnalisé résistant à la corrosion Sch20, tuyau en acier inoxydable F... Voir le produit → Le 317L n'est pas une mise à niveau de prestige ; c'est une réponse calculée à un problème de corrosion. Commencez par caractériser l’environnement réel du procédé : teneur en chlorures, pH, température et coût des temps d’arrêt. Comparez le 316L et le 317L à ces chiffres et réservez la qualité à plus haute teneur en molybdène pour les flux qui en ont besoin. Lorsque vous en avez besoin, achetez-le selon une norme reconnue, vérifiez la documentation de l'usine et faites attention au soudage et à la finition de surface, car même la bonne qualité échoue si elle est fabriquée avec négligence. Dans le cas contraire, l’argent économisé maintient la compétitivité du projet. Cette discipline est ce qui différencie les systèmes de tuyauterie fiables en acier inoxydable de ceux qui échouent au cours des deux premières années.
