Acier inoxydable duplex S32205 / F60 : normes, composition et propriétés
1.4462
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Le S32205 est la version du duplex 2205 à teneurs minimales en chrome, molybdène et azote plus élevées que le S31803 (F51), ce qui garantit un PREN minimal d'environ 34. Comme le F51, c'est un inox 22Cr-5Ni-3Mo-N avec environ moitié ferrite et moitié austénite, une limite d'élasticité double de celle du 316L et une grande résistance à la corrosion sous contrainte par les chlorures. En pièces forgées et brides, c'est l'ASTM A182 F60 ; en tôle forte, barre et tube, S32205 ; en EN, 1.4462. La plupart des tôles, barres et tubes sortent en double certification S31803/S32205.
Une composition, plusieurs normes
La désignation change selon la forme du produit. Lors de la spécification, citez la norme, la nuance et la classe.
| Forme | ASTM/ASME | Nuance/classe | EN | ABNT/autres |
|---|---|---|---|---|
| Tôle forte, bobine, feuillard | A240 / SA-240 | S32205 | EN 10088-2, EN 10028-7 (1.4462) | NORSOK M-630 MDS D45 |
| Barre et profilé | A276; A479 / SA-479 | S32205 | EN 10088-3; EN 10272 (1.4462) | NORSOK M-630 MDS D47 (A479) |
| Pièce forgée et bride | A182 / SA-182 | F60 (S32205) | EN 10222-5, EN 10250-4* (1.4462) | NORSOK MDS D44; ASME B16.5 groupe 2.8* |
| Pièce HIP/CIC (métallurgie des poudres) | A988 / SA-988 | S32205 | s.o. | s.o. |
| Tube sans soudure et soudé (tuyauterie) | A790 / SA-790 | S32205 | EN 10216-5 (sans soudure), EN 10217-7 (soudé) | NORSOK MDS D41 |
| Tube soudé avec métal d'apport | A928 / SA-928 | S32205 | s.o. | NORSOK MDS D42 |
| Tube d'échangeur de chaleur | A789 / SA-789 | S32205 | EN 10216-5 (1.4462) | NORSOK MDS D48 |
| Raccords à souder | A815 / SA-815 | WPS32205 (CRS pour MSS) | EN 10253-4 (1.4462) | NORSOK MDS D43 |
| Pièce moulée | A890 (usage général) ; A995 / SA-995 (pression) | 4A = CD3MN (J92205) | EN 10213 / EN 10283 : 1.4470 GX2CrNiMoN22-5-3 | NORSOK MDS D46 |
| Produit d'apport de soudage | AWS A5.9 / A5.4 / A5.22 | ER2209, E2209-xx, E2209Tx | EN ISO 14343: 22 9 3 N L | ASME IX: P-No. 10H Gr 1 |
| Essai de phases nuisibles | A923 | Méthodes A, B, C | s.o. | ISO 17781 (alternative utilisée en pétrole et gaz) |
Un matériau S32205 (F60) satisfait aux commandes S31803 (F51), mais l'inverse n'est pas vrai. Spécifier S32205 ou F60 lorsque le projet exige un PREN minimal.
Tolérances et codes SH
- Barres forgées (rondes et carrées) : surépaisseur d'usinage de 2 mm (Ø 6–16 mm) à 24 mm (Ø 400–500 mm) sur le diamètre. Ex. : Ø 100–125 mm fini : +7 mm, tolérance +6 / −0 (longueur jusqu'à 3.500 mm).
- Disques forgés : surépaisseur de 4 à 9 mm sur le diamètre et de 3 à 11 mm sur la hauteur, tolérance en plus uniquement.
- Découpe et usinage : scie à ruban −0 / +5 à +15 mm en longueur ; jet d'eau +10 % de l'épaisseur sur le diamètre (min. 2 mm) ; pièces usinées −0 / +2 à +5 mm sur le diamètre. Voir les tableaux complets (INF 002 et INF 003, identiques pour tous les alliages).
| Forme | NCM (Brésil, 8 chiffres) | SH (international, 6 chiffres) | HTS (États-Unis, 10 chiffres)* | NC (Union européenne, 8 chiffres)* |
|---|---|---|---|---|
| Barre forgée | 7222.30.00 | 7222.30 | 7222.30.0024 | 7222 30 51 |
| Barre laminée à chaud | 7222.11.00 | 7222.11 | 7222.11.0059 | 7222 11 11 |
| Tôle (> 10 mm, largeur ≥ 600 mm) | 7219.21.00 | 7219.21 | 7219.21.0020 | 7219 21 10 |
| Tube sans soudure | 7304.41.90 | 7304.41 | 7304.41.6045 | 7304 41 00 |
| Tube soudé | 7306.40.00 | 7306.40 | 7306.40.5085 | 7306 40 80 |
| Bride et raccord | 7307.21.00 | 7307.21 | 7307.21.5000 | 7307 21 00 |
Classe tarifaire : acier inoxydable (selon la composition chimique, conformément aux Notes du Chapitre 72 et à la Note 5 de la Section XV).
* : codes américains et européens à titre indicatif. NCM selon la législation en vigueur (Règles générales pour l'interprétation, Notes des Chapitres 72, 74 et 75 et Note 5 de la Section XV). Confirmez le code définitif auprès de votre transitaire en douane selon la taille et la finition de l'article. SH = 6 premiers chiffres de la NCM.
Composition chimique par norme (%)
Les plages de chaque norme côte à côte, pour voir où elles diffèrent.
| Norme | C | Mn | P max. | S max. | Si max. | Cr | Ni | Mo | N | Autres |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| UNS S32205 (A240, A182 F60, A790) | 0,030 | 2,00 | 0,030 | 0,020 | 1,00 | 22,0–23,0 | 4,5–6,5 | 3,0–3,5 | 0,14–0,20 | s.o. |
| A890 / A995 4A (CD3MN, J92205) | 0,030 | 1,50 | 0,040 | 0,020 | 1,00 | 21,0–23,5 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,10–0,30 | Cu 1,00 |
| EN 1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 (EN 10088, EN 10216-5) | 0,030 | 2,00 | 0,035 | 0,015 | 1,00 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,10–0,22* | s.o. |
| EN 1.4470 GX2CrNiMoN22-5-3 (moulé) | 0,030 | 2,00 | 0,035 | 0,025 | 1,00 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,12–0,20 | s.o. |
| AISI 329 / S32900 (comparaison, PAS le 2205) | 0,08 | 1,00 | 0,040 | 0,030 | 0,75 | 23,0–28,0 | 2,0–5,0 | 1,0–2,0 | non spécifié | s.o. |
Calculer le PREN de Duplex S32205 / F60 dans le calculateur de PREN →
Propriétés mécaniques par norme
Valeurs minimales à température ambiante, dans l'état de livraison indiqué.
| Norme et état | Rp0,2 min | Rm | Allong. | Striction | Dureté |
|---|---|---|---|---|---|
| PIÈCES FORGÉES | |||||
| A182 F60 (S32205), hypertrempé | 450 MPa (65 ksi) | 655 MPa min (95 ksi) | 25 % | 45 % | non spécifié dans le tableau |
| LAMINÉS | |||||
| A240 S32205, tôle forte hypertrempée | 450 MPa (65 ksi) | 655 MPa min (95 ksi) | 25 % | s.o. | 293 HBW / 31 HRC max. |
| A479 / A276 S32205, barre | 450 MPa | 655 MPa min | 25 % | s.o. | 290 HBW max. |
| EN 10088-2 1.4462, tôle forte (P) | 460 MPa | 640–840 MPa | 25 % | s.o. | s.o. |
| EN 10088-3 1.4462, barre | 450 MPa | 650–880 MPa | 25 % | s.o. | 270 HB max. |
| TUBES, RACCORDS ET PIÈCES MOULÉES | |||||
| A790 / A789 S32205, tube | 450 MPa | 655 MPa min | 25 % | s.o. | 290 HBW max. |
| A815 WPS32205, raccord | 450 MPa | 655 MPa min | 20 % | s.o. | 290 HBW max. |
| EN 10216-5 1.4462, tube sans soudure | 450 MPa | 640–880 MPa | 22 %* | s.o. | KV 40 J à -40 °C* |
| A890 / A995 4A (CD3MN), moulé | 415 MPa (60 ksi)* | 620 MPa min. (90 ksi) | 25 % | s.o. | s.o. |
| EN 10213 1.4470, moulé | 420 MPa | 600–800 MPa | 20 % | s.o. | s.o. |
Calculer le poids de la barre, de la tôle ou du tube en Duplex S32205 / F60 →
F60 (S32205) et F51 (S31803) : quelle différence
Le S31803 est la désignation d'origine du duplex 22Cr ; avec les larges plages de Cr, Mo et N (N min. 0,08 %), une coulée pouvait avoir un PREN proche de 30. Le S32205 a été créé pour fixer le 2205 en haut de la plage : Cr 22,0–23,0, Mo 3,0–3,5 et N 0,14–0,20, PREN minimal ~34, et une Rm minimale plus élevée (655 contre 620 MPa). Presque toutes les tôles fortes, barres et tubes sont aujourd'hui livrés en double certification S31803/S32205. Un matériau S32205 (F60) peut être accepté là où du S31803 (F51) est commandé, mais pas l'inverse.
Traitements thermiques exigés par les normes
| Norme | État de livraison | Température |
|---|---|---|
| A240 / A790 / A789 (S32205) | Hypertrempé + refroidissement rapide (eau ou autre milieu rapide) | 1020–1100 °C (1870–2010 °F) |
| A182 F60 | Hypertrempé + trempé dans un liquide (eau), refroidi sous 260 °C | 1020–1100 °C (1870–2010 °F) |
| A276 / A479 | Hypertrempé + refroidissement rapide | 1020 °C min* |
| A815 WPS32205 | Hypertrempé + trempé à l'eau (obligatoire après formage/soudage) | 1020–1100 °C |
| A890 / A995 4A | Hypertrempé + trempé à l'eau ; ou refroidissement au four jusqu'à ≥ 1010 °C, maintien 15 min et trempe à l'eau | 1120 °C min (2050 °F) |
| EN 10088 / EN 10216-5 (1.4462) | Hypertrempé (+AT) + eau ou air pulsé | 1020–1100 °C |
Planifier un forgeage libre en Duplex S32205 / F60 : réduction, élancement et quantité de matière à fournir →Simuler le plan de découpe du lingot ou de la barre →
Variantes de la famille
| Variante | Normes | Différence | Rp0,2 / Rm |
|---|---|---|---|
| S31803 / F51 | A240, A479, A790, A182 F51 | Plage d'origine : Cr 21–23, Mo 2,5–3,5, N 0,08–0,20 | 450 / 620 MPa |
| S32205 / F60 | A240, A479, A790, A182 F60 | Plage restreinte : Cr 22–23, Mo 3,0–3,5, N 0,14–0,20 ; PREN min. ~34 | 450 / 655 MPa |
| Moulé 4A (CD3MN, J92205) | A890, A995, EN 1.4470 | Mn 1,50 max., N jusqu'à 0,30, Cu 1,00 ; hypertrempe à température plus élevée | 415 / 620 MPa |
| Duplex économique 2304 (S32304) / 2101 (S32101) | A240, A790 | Peu ou pas de Mo ; moins cher, PREN ~24–26 (ne remplace pas le 2205 en milieu chloruré)* | 400–450 / 600–650 MPa* |
| Super duplex 2507 (S32750, F53) | A240, A182 F53, A790, A995 5A | 25Cr-7Ni-4Mo-0,3N ; PREN ≥ 40, pour l'eau de mer | 550 / 795 MPa |
| AISI 329 (S32900) | A240, A789/A790 | Ancien duplex 25Cr-2/5Ni-1,5Mo sans N contrôlé ; PAS équivalent au 2205 | 485 / 620 MPa |
Corrosion, PREN et température
- PREN (Cr + 3,3 Mo + 16 N): ~35 typique ; au minimum de la norme, ~34 pour le S32205 (pour le S31803/F51, ~30,5).
- Corrosion par piqûres et caverneuse: CPT en FeCl3 à 6 % (ASTM G48) typiquement de 35 à 45 °C. Bon en chlorures modérés ; pour l'eau de mer naturelle, utiliser un super duplex.
- Corrosion sous contrainte par les chlorures: très supérieure à celle des austénitiques 304/316L, l'une des principales raisons de son emploi.
- Température: L'ASME (II-D) limite l'emploi à 316 °C (600 °F) ; en dessous de −29 °C (−20 °F), le code exige l'essai de résilience Charpy*. Au-dessus d'environ 300 °C, la fragilisation à 475 °C (phase alpha prime) apparaît ; les fabricants la limitent à 350 °C.
- Phase sigma et nitrures: précipitent entre ~700 et 950 °C* lors d'hypertrempes mal refroidies, de soudures à forte énergie ou de fortes épaisseurs ; elles font chuter la ténacité et la résistance à la piqûre (voir A923).
- NACE MR0175 / ISO 15156-3: hypertrempé et refroidi rapidement, 35–65 % de ferrite, sans limite de dureté ; accepté jusqu'à 232 °C avec pH2S ≤ 10 kPa (0,1 bar). NACE MR0103 : jusqu'à 28 HRC.
Comparer les alliages selon le milieu corrosif, la concentration et la température →
Essais exigés pour le duplex (ASTM A923, G48)
- A923 méthode A: Attaque à la soude (NaOH) et examen métallographique des phases intermétalliques ; utilisée seulement pour l'acceptation (un mauvais résultat conduit à la méthode B ou C).
- A923 méthode B (Charpy): -40 °C ; min. 54 J (40 ft-lbf) en métal de base et ZAT, 34 J (25 ft-lbf) en métal fondu (S32205, J92205).
- A923 méthode C (FeCl3): 25 °C pour le métal de base et 22 °C pour la soudure, 24 h, perte max. 10 mdd (1,0 g/m²). Ce tableau ne donne aucun critère pour la pièce moulée J92205.
- ASTM G48: Méthode A (piqûre) ou E (CPT) en FeCl3 à 6 % ; la température et le critère viennent du projet ou de la NORSOK, pas de la G48. Les projets pétrole et gaz acceptent généralement jusqu'à 4,0 g/m² dans les soudures*.
- NORSOK M-630 / ISO 17781: outre la G48, elles exigent en qualification l'essai Charpy à basse température et la teneur en ferrite ; valeurs selon la MDS et la révision du projet*.
- Mesure de la ferrite: le contrôle de la ferrite (typiquement 35–65 % en métal de base et 30–70 % en soudure*) est exigé en pétrole et gaz et en service en milieu acide.
Soudage
| Élément | Pratique usuelle |
|---|---|
| Produit d'apport | ER2209 (AWS A5.9), E2209-15/16/17 (A5.4), E2209T0/T1 (A5.22) ; EN ISO 14343 22 9 3 N L. Ni plus élevé que le métal de base pour équilibrer la ferrite. |
| Classification ASME IX | P-No. 10H, groupe 1 |
| Préchauffage | Inutile (seulement sécher la pièce) |
| Interpasse | 150 °C max. (100 °C en faibles épaisseurs ou selon le projet)* |
| Énergie de soudage | ~0,5–2,5 kJ/mm ; jusqu'à 1–3 kJ/mm avec un mode opératoire qualifié. Trop bas, il donne un excès de ferrite ; trop haut, de la phase sigma. |
| Gaz | TIG : Ar ou Ar + 2 % N2 ; protection envers avec Ar ou Ar + N2 |
| TTAS | Pas de détensionnement ; seulement l'hypertrempe complète lorsque la norme l'exige (p. ex. raccords A815) |
Métal d'apport pour le soudage
La composition du fil n'est généralement pas identique à celle du matériau : chaque page explique pourquoi.
Équivalences internationales
| Système | Désignation |
|---|---|
| UNS | S32205 ; équivalent moulé J92205 |
| ASTM forgé | F60 (S32205) |
| ASTM moulé | Nuance 4A / CD3MN (A890, A995) |
| EN / W.Nr. | X2CrNiMoN22-5-3 / 1.4462 ; moulé GX2CrNiMoN22-5-3 / 1.4470 |
| JIS | Pas d'équivalent exact (le SUS329J3L est plus proche du S31803 / F51) |
| GB | 022Cr23Ni5Mo3N (S22053) |
| BS / AFNOR / SIS (anciennes) | 318S13 / Z3CND22-05Az / SS 2377 |
| ABNT | Aucune désignation dans la NBR 5601 : spécifier par UNS et norme ASTM |
| Noms commerciaux | SAF 2205 (Alleima), Forta DX 2205 (Outokumpu), ATI 2205, UR 45N |
Le SUS329J3L (JIS) a un Cr jusqu'à 24 % et un N min. de 0,08 %, il est donc plus proche du S31803 (F51) que du S32205. Aucune désignation « 329 » sans le suffixe J3L ne correspond au 2205.
Applications typiques
| Forme ou secteur | Où il est utilisé |
|---|---|
| Pétrole et gaz offshore | Tuyauterie de procédé, collecteurs, brides F60, récipients et séparateurs |
| Chimie et pétrochimie | Échangeurs de chaleur (A789), réservoirs, lignes véhiculant des chlorures |
| Papier et cellulose | Lessiveurs, cuves de liqueur et de blanchiment |
| Chimiquiers | Citernes de cargaison et serpentins de chauffage |
| Pompes et vannes | Corps moulés 4A, arbres et tiges en barre A479 |
| Eau et assainissement | Dessalement (pièces non exposées à l'eau de mer chaude), tuyauterie d'effluents |
| Structures | Ponts, fixations et structures où la limite d'élasticité élevée sert à réduire l'épaisseur |
Questions fréquentes
Le F60 est-il trempant ?
Non. L'acier inoxydable duplex ne durcit pas par trempe. La « trempe » de l'ASTM A182 est seulement le refroidissement rapide après l'hypertrempe, dans l'eau, jusqu'à moins de 260 °C. Elle conserve l'équilibre ferrite/austénite et évite les phases sigma et chi. La résistance et la dureté viennent de la composition chimique et du travail à chaud, pas du traitement thermique.
Le 2205 est-il identique à l'inox 329 ou « 329A » ?
Non. L'AISI 329 (UNS S32900) est un ancien duplex 23–28Cr avec 1–2 % de Mo et sans azote spécifié. « 329A » n'est pas une désignation UNS, ASTM ou JIS reconnue. La confusion vient du SUS329J3L japonais, équivalent JIS du 2205. À l'achat, commander par UNS S31803/S32205 ou F51/F60.
Le F60 est-il identique au 2205 ?
Oui. Le F60 est la pièce forgée ASTM A182 du S32205, le 2205 actuel. Le F51 est le S31803, désignation d'origine, à plage de composition plus large. Un matériau F60 satisfait aux commandes F51, mais le F51 ne satisfait pas au F60.
Quelle est la différence entre l'A890 4A et l'A995 4A ?
La composition (CD3MN) est la même. L'A890 vise les pièces moulées d'usage général ; l'A995 vise les pièces sous pression (vannes, pompes) et entre dans l'ASME sous la référence SA-995.
Jusqu'à quelle température peut-on utiliser le 2205 ?
L'ASME limite le S32205 à 316 °C (600 °F) à cause de la fragilisation à 475 °C. À basse température, l'usage courant descend jusqu'à environ -40/-50 °C avec des valeurs Charpy démontrées.