Comprendre les limites de température des nuances d'acier inoxydable

Raccords en acier inoxydable, bridesLes tuyaux sont couramment utilisés dans des secteurs industriels tels que l'industrie chimique, l'industrie pétrolière et gazière, la production d'électricité et l'aérospatiale, où ils doivent résister à des températures et des pressions élevées ou à des environnements corrosifs. Par conséquent, une défaillance due à des températures extrêmes peut avoir des conséquences catastrophiques. Cela soulève la question suivante : quelle est la température maximale d'utilisation de l'acier inoxydable ?

La température maximale de travail des différents types d'acier inoxydable

La température maximale d'utilisation de l'acier inoxydable dépend généralement de son type et de son environnement d'application. En général :

Acier inoxydable austénitique (par exemple, 304 et 316) : peut fonctionner à des températures allant jusqu'à environ 870 °C (1 600 °F), adapté aux applications à haute température.
Acier inoxydable ferritique (par exemple, 430) : fonctionne généralement en dessous de 815 °C (1 500 °F).
Acier inoxydable martensitique (par exemple, 410) : la température de travail maximale est d'environ 600 °C (1 112 °F).
Acier inoxydable haute température (par exemple, 310 et 347) : peut fonctionner à des températures encore plus élevées, jusqu'à 1 200 °C (2 192 °F).
Lors de la sélection de l’acier inoxydable, il est essentiel de prendre en compte l’application spécifique, l’environnement de travail et les facteurs potentiels de contrainte et de corrosion.

Pourquoi les aciers inoxydables austénitiques ont-ils des températures de travail élevées ?

L'acier inoxydable austénitique peut fonctionner à des températures plus élevées grâce à plusieurs facteurs clés. Sa composition d'alliage comprend généralement une proportion plus élevée de nickel et de chrome, ce qui améliore la résistance à la corrosion et la stabilité thermique. La microstructure austénitique offre une bonne ductilité et une bonne ténacité, lui permettant de supporter des déformations importantes sans devenir cassant. De plus, il peut former un film d'oxyde stable à sa surface, le protégeant de l'oxydation et de la corrosion dans les environnements à haute température. Enfin, le traitement thermique permet d'optimiser ses propriétés mécaniques, améliorant encore sa résistance aux températures élevées. Ces caractéristiques font de l'acier inoxydable austénitique un matériau idéal pour les applications exigeantes dans des secteurs tels que la chimie, l'agroalimentaire et l'aérospatiale.

La teneur élevée en chrome, si bénéfique pour la résistance à la corrosion humide des aciers inoxydables, est également très bénéfique pour leur résistance à haute température et à l'entartrage à des températures élevées, comme le montre le graphique de la figure 1.

Le tableau 1 indique les températures de service maximales approximatives pour différentes nuances d'acier inoxydable afin de résister à l'oxydation à l'air sec. Ces températures dépendent fortement des conditions environnementales spécifiques et, dans certains cas, des températures nettement inférieures peuvent entraîner un entartrage destructeur. Ces données sont tirées du manuel ASM Metals.

Grade	304	309	310	316	321	410	416	420	430
Intermittent (°C)	870	980	1035	870	870	815	760	735	870
Continu (°C)	925	1095	1150	925	925	705	675	620	815

Résumé des températures maximales de service

Les températures maximales de service d'oxydation des aciers réfractaires sont indiquées dans le tableau B.2 de la norme EN 10095 à titre de référence. Une autre directive, fournie dans le manuel ASM Metals sur l'acier inoxydable, couvre une gamme plus large de nuances d'acier inoxydable.

Résumé des températures maximales de service.

Grade		Principaux éléments d'alliage (%)		Température de service max. oC	Source
AISI	FR	Cr	Autres
Types ferritiques
405	1.4002	12	0,2 Al	815	ASM
.	1.4724	12	1,0 Al	850	EN 10095
430	1.4016	17	.	870	ASM
.	1.4742	17	1,0 Al	1000	EN 10095
446	1.4749	26	0,15-0,20 C, 0,2 N	1100	EN 10095
Types austénitiques
304	1.4301	18	8 Ni	870	ASM
321	1.4541	18	9 Ni	870	ASM
.	1.4878	18	9 Ni	850	EN 10095
316	1.4401	17	11 Ni, 2 Mo	870	ASM
309	1.4833	22	12 Ni	1000	EN 10095
310	1.4845	25	20 Ni	1050	EN 10095
.	1.4835	20	10 Ni, 1,5 Si, 0,15 N, 0,04 Ce	1150	EN 10095
330	1.4886	18	34 Ni, 1,0 Si	1100	EN 10095