L'acier inoxydable duplex possède une microstructure biphasée où la fraction volumique de ferrite et d'austénite est d'environ 50 %. Grâce à cette microstructure, ces aciers combinent les meilleures propriétés des aciers inoxydables ferritiques et austénitiques. En général, la phase ferritique (réseau cubique centré) confère une résistance mécanique élevée, une bonne ténacité et une bonne résistance à la corrosion, tandis que la phase austénitique (réseau cubique à faces centrées) assure une bonne ductilité.
C’est grâce à la combinaison de ces propriétés que les aciers inoxydables duplex sont largement utilisés dans les industries pétrochimique, des pâtes et papiers, maritime et de production d’énergie. Ils résistent aux milieux corrosifs, prolongent leur durée de vie et peuvent fonctionner dans des conditions environnementales plus extrêmes.
Les matériaux à haute résistance permettent de réduire l'épaisseur et le poids des pièces. Par exemple, l'acier inoxydable super duplex offre une limite d'élasticité trois à quatre fois supérieure et une meilleure résistance à la corrosion par piqûres que l'acier inoxydable 316.
Les aciers inoxydables duplex sont classés en trois grades en fonction de leur teneur gravimétrique en chrome (Cr) et de leur indice de résistance à la piqûre (PREN) :
L'un des aspects clés du soudage des aciers inoxydables DSS, SDSS, HDSS et des alliages spéciaux est le contrôle des paramètres de soudage.
Les exigences des procédés de soudage de l'industrie pétrochimique déterminent la valeur PREN minimale requise pour les métaux d'apport. Par exemple, l'acier inoxydable duplex (DSS) requiert une valeur PREN de 35 et l'acier inoxydable salin (SDSS) une valeur PREN de 40. La figure 1 présente le DSS et son métal d'apport correspondant pour les procédés GMAW et GTAW. Généralement, la teneur en chrome du métal d'apport est identique à celle du métal de base. Lors du soudage GTAW pour les passes de fond et les canaux chauds, il est recommandé d'utiliser des métaux d'apport en superalliage. Si le métal d'apport présente une hétérogénéité due à une mauvaise technique, un métal d'apport surallié peut permettre d'atteindre la valeur PREN et les autres valeurs requises pour l'échantillon soudé.
À titre d'exemple, certains fabricants recommandent l'utilisation d'un fil d'apport SDSS (25 % Cr) pour les alliages à base de DSS (22 % Cr) et d'un fil d'apport HDSS (27 % Cr) pour les alliages à base de SDSS (25 % Cr). Pour les alliages à base de HDSS, il est également possible d'utiliser un fil d'apport HDSS. Cet acier inoxydable duplex austénitique-ferritique contient environ 65 % de ferrite, 27 % de chrome, 6,5 % de nickel, 5 % de molybdène et est considéré comme ayant une faible teneur en carbone (moins de 0,015 %).
Comparé à l'acier inoxydable SDSS, le garnissage HDSS présente une limite d'élasticité supérieure et une meilleure résistance à la corrosion par piqûres et à la corrosion caverneuse. Il offre également une meilleure résistance à la fissuration sous contrainte induite par l'hydrogène et aux environnements fortement acides. Sa haute résistance permet de réduire les coûts de maintenance lors de la production de tubes, car l'analyse par éléments finis n'est pas requise pour le métal d'apport de résistance équivalente et les critères d'acceptation peuvent être moins restrictifs.
Compte tenu de la grande variété de matériaux de base, d'exigences mécaniques et de conditions de service, veuillez envisager de consulter un spécialiste des applications DSS et des métaux d'apport avant d'entreprendre votre prochain projet.
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