ASTMA240est la spécification pour les plaques, tôles et bandes d'acier inoxydable au chrome et au chrome-nickel pour les récipients sous pression et les applications générales. Le type 2507 dans cette spécification fait référence à une qualité spécifique : aacier inoxydable super duplexenregistré commeUNS S32750dans le système américain etEN 1.4410 (X2CrNiMoN25-7-4)dans le système européen. Le nom commercial que la plupart des gens reconnaissent estSAF2507, développé à l'origine par Sandvik (aujourd'hui Alleima) en Suède au début des années 1970.
Le « super » dans super duplex signifie que l'alliage se situe au-dessus d'un seuil PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) de 40. Les qualités duplex standard comme 2205 (UNS S32205) se situent autour du PREN 35-36. Le Super duplex 2507 se situe au 42-43. Ce saut numérique n'est pas académique : c'est la différence entre un matériau qui survit 20 ans dans l'eau de mer de la mer du Nord et un autre qui commence à se piquer au cours de la troisième année.
Une chose qui crée une réelle confusion dans les achats : le nom « 2507 » est utilisé de manière vague. Certains fournisseurs vendentUNS S32760(également commercialisé sous le nom de Zeron 100 ou F55) sous le label « 2507 ». Le S32760 est un grade super duplex apparenté mais différent -, il contient du tungstène (0,5 à 1,0 %) et du cuivre (0,5 à 1,0 %) que le S32750 ne possède pas.
Formulaires de produits
Barre et tige
Plaque et feuille
Bobine et bande
Tuyau et Tube
Montage : bride, té, coude, réducteur, etc.
Forgeage : anneau, arbre, cercle, bloc, etc.
Composition chimique ASTM A240 Type 2507
| Élément | Spécification minimale (%) | Spécification maximale (%) | Fonction dans l'alliage |
|---|---|---|---|
| Carbone (C) | - | 0.030 | Maintenu à un niveau bas pour éviter la sensibilisation et la corrosion intergranulaire |
| Chrome (Cr) | 24.00 | 26.00 | Élément primaire de résistance à la corrosion ; stabilise la phase ferrite ; forme un film Cr₂O₃ passif |
| Nickel (Ni) | 6.00 | 8.00 | Stabilise la phase austénitique ; fournit de la ténacité; équilibre le rapport ferrite-austénite |
| Molybdène (Mo) | 3.00 | 5.00 | Résistance à la corrosion par piqûres et fissures dans les environnements chlorés ; contributeur clé du PREN |
| Azote (N) | 0.24 | 0.32 | Sert également de stabilisateur d'austénite et d'amplificateur de résistance aux piqûres ; le booster PREN le plus rentable-par point de pourcentage |
| Manganèse (Mn) | - | 1.20 | Désoxydant ; stabilisateur d'austénite mineur |
| Silicium (Si) | - | 0.80 | Désoxydant |
| Phosphore (P) | - | 0.035 | Impureté - contrôlée pour éviter la fragilisation |
| Soufre (S) | - | 0.020 | Impureté - maintenue à un niveau faible pour la soudabilité et la résistance à la corrosion |
| Cuivre (Cu) | - | 0.50 | Résiduel uniquement dans S32750 ; intentionnel dans S32760 (une différence clé entre les deux grades) |
Exigences relatives aux propriétés mécaniques ASTM A240 Type 2507
| Propriété | Minimum requis | Méthode d'essai | Remarques |
|---|---|---|---|
| Résistance à la traction (UTS) | 795 MPa (115 ksi) | ASTM E8 / EN ISO 6892-1 | Environ 1,5 × l'UTS du 316L |
| Limite d'élasticité de 0,2 % | 550 MPa (80 ksi) | ASTM E8 / EN ISO 6892-1 | Environ 2 fois le rendement du 316L ; permet des conceptions de parois plus fines |
| Allongement en 2" (50 mm) | 15% | ASTM E8 | Inférieure aux nuances austénitiques -, la ductilité est échangée contre de la résistance |
| Dureté | Inférieur ou égal à 310 HBW | ASTM E10 / EN ISO 6506-1 | Le capuchon de dureté maximale empêche les matériaux fragiles d'entrer en service |
| Charpy Impact (si spécifié) | Généralement 40-70 J à -46 degrés | ASTM E23 / EN ISO 148-1 | Non mandaté par l'A240 mais couramment requis par les spécifications du projet pour les services offshore et cryogéniques |
L'avantage de la limite d'élasticité
Le rendement minimum de 550 MPa est la propriété la plus économiquement significative dePlaque type 2507. Comparé au 316L (rendement ~205 MPa), il permet aux concepteurs de réduire l'épaisseur de la paroi d'environ 40-50 % pour la même pression nominale. Sur un grand récipient sous pression ou un système de canalisations d'eau de mer, cette réduction d'épaisseur se traduit par des économies significatives de poids et de coûts -, même si le prix au kilogramme de 2 507 est 3 à 5 fois plus élevé que celui de 316 L. Le coût total d’installation peut être inférieur.
Formes, dimensions et tolérances du produit
ASTM A240 couvre les plaques, les feuilles et les bandes. Pour le type 2507, la forme de produit pratique que vous rencontrerez le plus souvent estplaque laminée-à chaud, car les principales applications de l'alliage (appareils sous pression, structures offshore, plaques tubulaires d'échangeurs de chaleur) exigent un matériau plus épais.
| Formulaire de produit | Plage d'épaisseur | Largeurs typiques | Longueurs typiques |
|---|---|---|---|
| Tôle laminée à froid- | 0,5 à 4,0 mm | 1000, 1219, 1500 millimètres | 2000 – 6000 millimètres |
| Tôle laminée-à chaud (finition n° 1) | 3,0 – 80 mm | 1500 – 2500 millimètres | 3000 – 12000 millimètres |
| Assiette Quarto (découpée dans une assiette roulée) | 5 – 100 mm | Jusqu'à 2 500 mm | Jusqu'à 12 000 mm |
Les tolérances d'épaisseur pour les plaques ASTM A240 sont définies dans ASTM A480 (la spécification des exigences générales). Les tôles super duplex ont tendance à être laminées à des épaisseurs plus lourdes que les qualités austénitiques, car la haute résistance de l'alliage résiste à la réduction du laminage. Cela signifie quemoins la tolérance peut mordre plus fort- si vous commandez une plaque de 10 mm et recevez du matériau à 9,4 mm (dans la tolérance A480), et que votre conception nécessite une paroi d'au moins 9,5 mm après usinage, vous avez un problème. Spécifiez une classe de tolérance plus stricte ou un ordre nominal-plus si votre application est d'épaisseur-critique.
S32750 vs S32760 : la confusion qui coûte de l'argent
Il s’agit d’un sujet peu abordé dans les contenus en ligne existants, mais qui pose de réels problèmes d’approvisionnement. Deux qualités super duplex sont couramment vendues sous le nom « 2507 » :
| Propriété | UNS S32750 (Type 2507) | UNS S32760 (Zéron 100 / F55) |
|---|---|---|
| Nom de la catégorie ASTM A240 | Tapez 2507 | Type 32760 (répertorié séparément) |
| Chrome | 24-26% | 24-26% |
| Nickel | 6-8% | 6-8% |
| Molybdène | 3-5% | 3-4% |
| Azote | 0.24-0.32% | 0.20-0.30% |
| Tungstène (W) | Non spécifié | 0.50-1.00% |
| Cuivre (Cu) | Inférieur ou égal à 0,50% (résiduel) | 0,50-1,00 % (intentionnel) |
| PREN typique | 42-43 | 42-43 |
| Développé par | Sandvik (Suède) | Weir Materials (Royaume-Uni) |
Les deux qualités ont une résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques similaires et sont fonctionnellement interchangeables dans de nombreuses applications. Mais ils sontpas le même matériel. Le tungstène du S32760 améliore la résistance à la corrosion caverneuse dans certains environnements mais peut également accélérer la précipitation de la phase sigma si le traitement thermique n'est pas contrôlé. Le cuivre du S32760 améliore la résistance à l’acide sulfurique mais n’est pas pertinent pour l’eau de mer.
Le problème de la phase Sigma : pourquoi les enregistrements de traitement thermique sont importants
La phase Sigma est un composé intermétallique (FeCr) qui précipite dans l'acier inoxydable super duplex lorsque le matériau est exposé trop longtemps à des températures comprises entre 700 degrés et 1 000 degrés. La précipitation se produit lors d'un refroidissement lent dû à la température de recuit de la solution, lors d'un maintien prolongé à une température élevée ou lors d'un soudage avec un apport de chaleur excessif. Une fois la phase sigma formée, elle :
- Réduit considérablement la résistance aux chocs - Les valeurs Charpy peuvent passer de 70 J à moins de 10 J
- Réduit la résistance à la corrosion -, en particulier la résistance à la corrosion par piqûres et fissures
- Ne peut être inversé par aucun traitement thermique autre qu'un recuit de résolution complète
Ce que cela signifie pour l'approvisionnement : le dossier de traitement thermique sur le certificat d'essai de l'usine n'est pas qu'une simple paperasse. Il est prouvé que la plaque a été trempée suffisamment rapidement pour éviter la phase sigma. Le MTR doit indiquer :
Température de recuit de solution :Devrait être de 1025 à 1125 degrés. S'il affiche une température en dehors de cette plage, le matériau peut ne pas répondre aux exigences microstructurales.
Méthode de refroidissement :Doit être « trempe à l'eau » ou « refroidissement rapide à l'eau ». S'il est indiqué "refroidi par air" pour une plaque d'une épaisseur supérieure à 6 mm, c'est un signal d'alarme - le refroidissement par air est trop lent pour le super duplex à cette épaisseur.
Résultats des tests ASTM A923 :ASTM A923 est la méthode de test standard pour détecter les phases intermétalliques nuisibles dans les aciers inoxydables duplex. Méthode A (métallographie de gravure), méthode B (impact Charpy) ou méthode C (essai de corrosion au chlorure ferrique). Si le MTR n'inclut pas les résultats A923, demandez-les - en particulier pour les plaques d'une épaisseur supérieure à 12 mm, où le risque de phase sigma est le plus élevé en raison d'un refroidissement plus lent à mi-épaisseur.
Pour les tôles d'une épaisseur supérieure à 25 mm, pensez à spécifier ASTM A923 Méthode A ou C sur le bon de commande. Certaines usines l'incluent en standard ; d'autres ne le font pas, sauf si on leur demande. Le coût est minime - quelques centaines de dollars par lot - mais il vérifie que le matériau que vous recevez est exempt de phases intermétalliques qui compromettraient ses performances de service.
Où la plaque de type 2507 finit réellement en service
Usines de dessalement
Les usines de dessalement par osmose inverse de l'eau de mer (SWRO) et-flash multi-étapes (MSF) utilisentPlaque type 2507pour les canalisations haute-pression, les corps de pompes, les corps de vannes et les composants d'échangeurs de chaleur exposés à l'eau de mer chaude chlorée. Le seuil PREN supérieur ou égal à 42 est ce qui fait du 2507 le matériau préféré - 316L qui se creuse dans l'eau de mer chaude en quelques mois, et même le 2205 peut subir une corrosion caverneuse au niveau des surfaces des joints et sous les dépôts. Le Moyen-Orient représente environ 48 % de la capacité mondiale de dessalement, ce qui en fait le plus grand marché régional pour les plaques 2 507 destinées au service de dessalement.
Pétrole et gaz - Amont et Midstream
Collecteurs sous-marins, conduites d'écoulement, séparateurs, échangeurs de chaleur et équipements de tête de puits exposés à de l'eau produite contenant des chlorures et du H₂S. La plaque de type 2507 est qualifiée pour le service acide selon la NACE MR0175 / ISO 15156, avec des restrictions sur la dureté (inférieure ou égale à 28 HRC) et le traitement thermique. Pour les plates-formes offshore, en particulier en mer du Nord et dans le golfe Persique, le 2507 est un matériau standard pour les systèmes de traitement de l'eau de mer, les canalisations d'eau d'incendie et les équipements de traitement.
Traitement chimique et pétrochimique
Récipients sous pression, échangeurs de chaleur, réacteurs et réservoirs de stockage traitant des flux de processus contenant du chlorure-, des acides organiques et des fluides acides. La plaque de type 2507 est particulièrement efficace dans les environnements où la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure et la corrosion acide uniforme sont des préoccupations - une combinaison qui détruit les aciers inoxydables austénitiques standards.
Structures offshore et marines
Systèmes d'incendie, conduites d'eau de ballast, colliers de serrage, supports structurels et tuyaux de colonne de pompe sur les plates-formes offshore. La limite d'élasticité élevée permet des conceptions structurelles plus légères, ce qui est économiquement important pour les installations offshore où chaque kilogramme de poids supérieur a un multiplicateur de coût.
Production d'énergie
Récipients absorbeurs de désulfuration des gaz de combustion (FGD), systèmes d'eau de refroidissement dans les centrales électriques côtières et échangeurs de chaleur dans les applications géothermiques où des fluides contenant du chlorure-entrent en contact avec la surface métallique.
Vérification de la qualité : liste de contrôle MTR pour les plaques Super Duplex
Lecture d'un certificat d'essai en usine pourPlaque type 2507nécessite une attention particulière aux détails spécifiques aux qualités super duplex. Voici la liste de contrôle, par ordre de priorité :
Numéro de chauffe et traçabilité :Vérifiez que le numéro de chaleur sur le MTR correspond au marquage au pochoir sur le paquet de plaques. Aucune correspondance=rejet.
Désignation UNS :Confirmez que le MTR indique explicitement S32750, pas seulement « 2507 » ou « super duplex ». S'il est indiqué S32760, vous avez la mauvaise note.
Composition chimique :Chaque élément doit respecter les limites ASTM A240. Vérifier Cr supérieur ou égal à 24,0 %, Mo supérieur ou égal à 3,0 %, N supérieur ou égal à 0,24 %. Calculez le PREN à partir des valeurs thermiques réelles -, il doit être supérieur ou égal à 41 pour le service eau de mer, supérieur ou égal à 42 pour le service critique.
Propriétés mécaniques :UTS Supérieur ou égal à 795 MPa, rendement Supérieur ou égal à 550 MPa, allongement Supérieur ou égal à 15%. Si l'allongement est exactement de 15 %, demandez des tests supplémentaires - correctement recuit 2507 devrait afficher 25 % ou plus.
Dossier de traitement thermique :Solution recuite à 1025-1125 degrés, trempée à l'eau. Si la méthode de refroidissement n'est pas indiquée ou est "refroidie par air" pour une plaque > 6 mm, signalez-la.
Dureté:Si la conformité NACE MR0175 est requise, vérifiez la dureté réelle inférieure ou égale à 28 HRC (272 HBW). Le maximum ASTM A240 de 310 HBW n'est pas suffisant pour un service acide.
Teneur en ferrite (si spécifié) :Ciblez 45 ± 5 % (ou 40-55 FN). Certaines spécifications de projet nécessitent une mesure de ferrite sur le MTR. S'il est manquant, demandez-le - une ferrite hors de portée indique un déséquilibre chimique ou un traitement thermique inapproprié.
Résultats ASTM A923 (si spécifié) :Confirmez que les résultats des méthodes A, B ou C ne montrent aucune phase intermétallique nuisible. Pour les plaques > 12 mm, cet essai est fortement recommandé même s'il n'est pas explicitement requis.
Déclaration NACE MR0175 :Le MTR doit indiquer « Conforme à la norme NACE MR0175 / ISO 15156 » ou « Convient pour un service acide » avec la valeur de dureté indiquée.
Signature et cachet autorisés :Le certificat doit être signé et traçable au système qualité du fabricant. Les certificats non signés ou photocopiés sont inacceptables pour les applications critiques.
Fabrication et soudage : les exigences de la discipline Super Duplex
La plaque de type 2507 est fournie à l'état recuit en solution-, prête à être formée, soudée et usinée. Mais le super duplex est moins indulgent que l’acier inoxydable austénitique, et les fabricants qui abandonnent le 316L doivent ajuster leurs pratiques.
Formation
Le 2507 a environ deux fois la limite d'élasticité du 316L, ce qui signifie que le formage nécessite plus de force. Les rouleaux de cintrage de plaques et les presses plieuses nécessitent 40 -50 % de tonnage en plus pour la même épaisseur. Le retour élastique est également plus important -, attendez-vous à un retour élastique de 20-30 % de plus que le 316L. Pour les courbures à rayon serré, un formage à chaud à 200-300 degrés peut réduire le risque de fissuration, mais ne dépasse pas 300 degrés - au-dessus de cette température, la précipitation de la phase sigma devient un problème.
Soudage
Le soudage super duplex est une discipline. Règles clés :
Métal d'apport :Utilisez plus de-mastic allié ER2594 (AWS A5.9) ou ER2593. La charge est sur-alliée avec du nickel (9-12 % contre. 6-8 % dans le métal de base) pour garantir que le métal soudé atteint l'équilibre correct en ferrite-austénite. N'utilisez pas de mastic 2205 ou 316L - la soudure sera riche en ferrite et cassante.
Gaz de support :Utilisez de l'argon avec 2 à 3 % d'azote ou de l'azote pur. L'azote présent dans le gaz de support favorise la formation d'austénite dans la passe de racine et empêche la perte d'azote du bain de fusion. L'argon pur est insuffisant pour le super duplex.
Apport de chaleur :Contrôle à 0,5-2,5 kJ/mm. Un niveau trop bas provoque un refroidissement rapide et un excès de ferrite. Une température trop élevée provoque un refroidissement lent dans la plage de 700 à 1 000 degrés, invitant à la précipitation en phase sigma. Utilisez des perles de filage, pas des techniques de tissage.
Température entre passes :Gardez en dessous de 150 degrés. Utilisez des crayons indiquant la température-ou un pyromètre de contact entre les passes.
Après-inspection des soudures :Tests ASTM A923 sur des coupons de test de soudure de production. Mesure de ferrite (FerriteScope ou métallographie). Contrôle par ressuage (LPI) pour les défauts de surface. Il s'agit d'exigences standard pour les applications offshore et sous pression-.
Traitement thermique après-soudage :Généralement non requis si l’apport de chaleur était contrôlé. Si une phase sigma est suspectée (par exemple, en raison d'un apport de chaleur excessif), un recuit de résolution complète à 1 050-1 100 degrés suivi d'une trempe à l'eau est le seul remède.
Usinage
2507 comme les autres qualités d'acier inoxydable à haute-résistance et écrouissage-. Attendez-vous à une durée de vie d'outil 30-40 % plus courte que celle du 316L. Utilisez des plaquettes en carbure revêtues (revêtement TiAlN ou AlTiN), des vitesses de coupe modérées (40-60 m/min pour le tournage) et un liquide de refroidissement à haute-pression. La rigidité est essentielle : la haute résistance du matériau signifie que toute déviation de l'outil provoque un broutage, qui écrouit la surface et accélère l'usure de l'outil.
Coupe
Le découpage au plasma est acceptable avec les paramètres appropriés - utilisez du plasma gazeux d'azote ou d'argon-hydrogène, et non du plasma d'air, pour éviter la contamination par l'azote du bord coupé. La découpe laser produit une excellente qualité de bord pour les plaques minces. La découpe au jet d'eau est idéale pour les plaques épaisses et ne produit aucune zone affectée par la chaleur, mais elle est lente. Pour toutes les méthodes de découpe thermique, meulez le bord coupé de 1-2 mm avant de souder pour éliminer la zone affectée par la chaleur.
Foire aux questions
Quelle est la différence entre ASTM A240 Type 2507 et EN 10088-3 1.4410 ?
Il s'agit du même alliage - UNS S32750 / EN 1.4410. ASTM A240 est la norme américaine pour l'acier inoxydable laminé plat- ; La norme EN 10088-3 est l'équivalent européen. Les exigences en matière de propriétés chimiques et mécaniques sont essentiellement identiques. Les différences résident dans les systèmes de tolérance, les définitions de l'état de surface et les formats de certification. Commandez selon la norme à laquelle fait référence votre spécification de projet.
La plaque de type 2507 est-elle magnétique ?
Oui, partiellement. La phase ferrite (environ 45 % de la microstructure) est ferromagnétique, donc2507 plaqueattirera un aimant - mais moins fortement que l'acier au carbone. Ceci est en fait utile pour le distinguer des nuances austénitiques comme le 316L, qui ne sont pas-magnétiques. Cependant, la vérification PMI doit toujours utiliser un équipement XRF pour confirmer la teneur en Mo.
La plaque de type 2507 peut-elle être utilisée pour un service acide (environnements H₂S) ?
Oui, sous certaines conditions. La norme NACE MR0175 / ISO 15156 répertorie UNS S32750 comme matériau acceptable pour le service acide, à condition que la dureté ne dépasse pas 28 HRC et que le matériau soit dans un état recuit en solution-. La norme impose également des restrictions sur la température et la pression partielle de H₂S en fonction de l'application. Vérifiez les conditions de service spécifiques par rapport au tableau A.4 de la NACE MR0175 avant de spécifier le matériau.
Quelle est la température maximale de service pour la plaque de type 2507 ?
La limite supérieure recommandée pour un service continu est d'environ 250 -300 degrés. Au-dessus de 300 degrés, la précipitation en phase sigma devient un risque sur de longues durées d'exposition. Pour un service intermittent à des températures plus élevées, la durée totale à une température supérieure à 300 degrés doit être limitée. Le matériau n'est pas non plus recommandé pour un service cryogénique en dessous de -50 degrés, car la phase ferrite subit une transition ductile à fragile.
Comment le type 2507 se compare-t-il aux qualités super-austénitiques à 6 % de molybdène comme le 254SMO ?
Les deux sont des aciers inoxydables "super" résistants à la corrosion-, mais ils atteignent leurs performances grâce à différents mécanismes.. 2507 est une nuance duplex (45 % de ferrite, 55 % d'austénite) avec un PREN ~ 42 et une limite d'élasticité d'environ 550 MPa.. 254SMO est une nuance entièrement austénitique avec un PREN ~ 43 et une limite d'élasticité d'environ 300 MPa. résistance. 254Le SMO offre une meilleure soudabilité et une ténacité plus élevée aux températures cryogéniques. Pour la plupart des services d'eau de mer et de chlorure, le 2507 est le choix le plus rentable-en raison de son avantage en termes de résistance.
Quel métal d'apport de soudage dois-je utiliser avec la plaque de type 2507 ?
Utilisez un enduit duplex sur-allié ER2594 (classification AWS A5.9, également vendu sous le nom de 2507P ou 25.10.4.L). La charge contient environ 9-12 % de nickel (vs. 6-8 % dans le métal de base) pour garantir que le métal fondu atteint l'équilibre correct de 45 à 55 % de ferrite après une solidification rapide. Pour les soudures différentes sur l'acier au carbone ou l'acier inoxydable austénitique, un enduit ER309LMo ou ERNiCrMo-3 (Inconel 625) peut être utilisé. Utilisez toujours un gaz de support contenant de l'azote (argon + 2-3 % N₂ ou N₂ pur).
Comment vérifier que la plaque 2507 de mon fournisseur est exempte de phase sigma ?
Demandez les tests ASTM A923 sur le bon de commande. La méthode A (métallographie de gravure) est la plus directe - ; elle identifie visuellement les phases intermétalliques dans la microstructure. La méthode B (impact Charpy à -40 degrés) est un indicateur indirect - une faible énergie d'impact suggère une phase sigma. La méthode C (test de corrosion au chlorure ferrique) mesure le taux de corrosion, qui augmente en présence de phase sigma. Pour les plaques d'une épaisseur supérieure à 12 mm, la méthode A ou C est recommandée car la précipitation sigma est plus probable à mi-épaisseur, là où le refroidissement est le plus lent.
Quelle est la quantité minimum de commande pourPlaque ASTM A240 Type 2507?
Pour le matériel en stock dans un centre de service ou un distributeur, des pièces-coupées sur mesure-sont souvent disponibles sans minimum de commande. Pour la production directe en usine-de formats non-de stock, le minimum est généralement de 1-3 tonnes métriques pour les tôles. Les commandes de petites quantités en stock entraînent un supplément de découpe et de manutention de 20 à 40 %. Pour les quantités du projet (5+ tonnes), la tarification directe à l'usine est nettement plus économique.
