Tuyau sans couture 316LN

La désignation 316LN fait partie d'un petit groupe de qualités d'acier inoxydable que la plupart des listes de stocks indiquent, mais que peu de fournisseurs peuvent réellement expliquer : il s'agit d'une chimie 316L avec un ajout d'azote délibérément contrôlé, et cet élément unique modifie la personnalité mécanique du tuyau sans modifier sa résistance à la corrosion. Un acheteur comparant le 316LN au 316L ordinaire sur papier voit un numéro de limite d'élasticité plus élevé et un code UNS légèrement différent, S31653 au lieu de S31603.

Spécifications des tuyaux en acier inoxydable ASTM A312 SS 316LN

Tailles :	1/8" à 24"
Taper:	Tuyaux sans soudure / ERW / soudés / fabriqués / LSAW
Notes :	Acier inoxydable 316LN, 1.4429|Acier inoxydable 1.4406
Horaires :	NORME, XS, XXS, SCH5S, SCH10/10S, SCH20, SCH30, SCH40/40S, SCH60, SCH80/80S, SCH100, SCH120, SCH140, SCH160
Normes :	ASTM A213, ASTM A312, ASTM A269
Épaisseur:	15 NB JUSQU'À 600 NB EN SCH 5S, 10S,10, 20, 40S, 40, STD, 60, 80S, 80, XS, 100, 120, 140, 160 & XXS
Formulaire:	etc. rond, carré, rectangulaire, hydraulique
Longueurs :	SRL et DRL 5 mètres jusqu'à 11 mètres disponibles en stock ou en production.
Se termine :	Plaine/Biseauté

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Ce que signifie « LN » : UNS S31653 et EN 1.4429

Le tuyau sans soudure 316LN est la version renforcée à l'azote du 316L. La chimie de base est la même qualité austénitique à faible teneur en carbone -molybdène-, mais l'azote est spécifié dans une bande contrôlée de 0,10 à 0,16 % au lieu d'être laissé à la matière fondue. L'azote contrôlé effectue deux tâches à la fois : il augmente la limite d'élasticité minimale grâce au renforcement de la solution solide -, et il maintient la qualité résistante à la sensibilisation parallèlement à la faible teneur en carbone. La qualité apparaît dans le système américain sous le nom UNS S31653 et dans le système européen sous le nom EN 1.4429 (X2CrNiMoN17-13-3), de sorte qu'une enquête européenne et une enquête américaine pour le même tube peuvent utiliser des désignations complètement différentes pour le même produit.

 

La spécification chimique qui régit les tuyaux 316LN est la norme ASTM A312 pour les tuyaux sans soudure et soudés, avec la contrepartie en plaque dans la norme ASTM A240. Les limites de composition sont indiquées ci-dessous ; les valeurs sont les valeurs maximales et les plages standard, et un certificat d'usine pour les tuyaux 316LN doit se trouver à l'intérieur de chacune de ces bandes.

 

Composition chimique du 316LN (UNS S31653)

Limites de composition selon ASTM A312 (tuyau) et ASTM A240 (plaque), pourcentage en poids :

 

Élément	Min. (%)	Maximum (%)	Pourquoi est-il contrôlé
Carbone (C)	-	0.030	La faible teneur en carbone maintient la nuance à l'abri de la sensibilisation pendant le soudage ; le L dans le nom
Manganèse (Mn)	-	2.00	Désoxydant et stabilisant d'austénite ; contribue également à la solubilité de l'azote
Silicium (Si)	-	0.75	Aide à la désoxydation lors de la fusion
Phosphore (P)	-	0.045	Contrôle des impuretés pour la maniabilité à chaud et la ténacité
Soufre (S)	-	0.030	Contrôle des impuretés ; maintenu bas pour la soudabilité
Chrome (Cr)	16.00	18.00	Résistance primaire à la corrosion ; filmogène passif
Nickel (Ni)	10.00	14.00	Stabilisant austénite ; ténacité à basse température
Molybdène (Mo)	2.00	3.00	Résistance aux piqûres et aux fissures dans les chlorures
Azote (N)	0.10	0.16	Renforceur de solution-solide ; l'élément qui fait ce grade 316LN au lieu du 316L

 

Le rôle de l'azote

L'azote se dissout interstitiellement dans le réseau austénitique et bloque le mouvement de dislocation, ce qui est le même mécanisme qui augmente la résistance sans augmenter le coût de l'alliage ni sacrifier la ductilité. Le résultat pratique est une limite d'élasticité minimale de 205 MPa (30 ksi) à l'état recuit contre 170 MPa (25 ksi) pour le 316L, soit un gain d'environ 20 pour cent.

 

Étant donné que l'azote est ajouté à la fonte plutôt que d'être enroulé dans la paroi, le renforcement est uniforme dans toute la section et il ne disparaît pas lorsque le tuyau est soudé, plié ou formé comme le peut le renforcement à froid. L'autre avantage est moins connu : l'azote améliore la résistance à la corrosion par piqûre en service de chlorure, de sorte que le 316LN est légèrement plus tolérant aux attaques de crevasses et de piqûres que le même tuyau en 316L à chimie identique.

 

Propriétés mécaniques, recuit

Les propriétés mécaniques minimales ci-dessous sont tirées de l'état de recuit des normes en vigueur. La version tube (ASTM A312) et la version plaque (ASTM A240) fixent les mêmes minimums de traction et d'élasticité, l'allongement étant mesuré sur la longueur de référence correspondante. La dureté s'applique principalement au produit en plaque en A240.

 

Propriété	ASTM A312 (tuyau)	ASTM A240 (plaque)	Note
Résistance à la traction, min	515 MPa (75 ksi)	515 MPa (75 ksi)	Même minimum dans les deux formes de produits
Limite d'élasticité, min	205 MPa (30 ksi)	205 MPa (30 ksi)	Le crédit azote sur les 170 MPa du 316L
Allongement, min	35% (sur 2 po ou 50 mm)	40% (sur 2 po ou 50 mm)	Le minimum de plaque est plus élevé selon le libellé standard
Dureté, maximum	-	217 HBW / 95 HRB	Plaque selon A240 ; dureté du tuyau non spécifiée dans A312

 

Les chiffres d'allongement méritent un second examen. 316LN conserve un allongement minimum de 35 à 40 % malgré le rendement plus élevé, ce qui signifie que le grade peut être plié à froid, évasé, expansé et roulé en bobines sans se fissurer, et que la bobine finie conserve la même résistance que le tube tel que-livré. Cette combinaison, un rendement plus élevé avec une ductilité conservée, est exactement ce qui rend le 316LN attrayant pour les équipements sous pression-où l'épaisseur de paroi est définie par le code de conception.

 

Propriétés physiques

Les constantes physiques ci-dessous sont les valeurs généralement admises pour la famille 316 avec ajout d'azote ; ce ne sont pas des valeurs contractuelles mais sont utiles pour la conception thermique, le calcul du poids et les calculs de dilatation.

 

Propriété	Valeur typique	Unité
Densité	7.98	g/cm³ (0,288 lb/po³)
Module d'élasticité, température ambiante	193	GPa (28 000 ksi)
Coefficient moyen de dilatation thermique, 20-100 degrés	16.0	µm/m·K
Conductivité thermique, 100 degrés	16.3	W/m·K
Chaleur spécifique, 0 à 100 degrés	500	J/kg·K
Résistivité électrique, température ambiante	0.74	µΩ·m
Plage de fusion	1371–1399	degré (2 500 à 2 550 degrés F)

 

Performances à basse-température : là où le tuyau 316LN gagne

L’argument technique le plus solide en faveur du tube 316LN est son comportement à des températures cryogéniques. Les aciers inoxydables austénitiques surpassent déjà l'acier au carbone et la plupart des nuances ferritiques à basse température car le réseau cubique - centré sur la face - ne subit pas de transition ductile -à-fragile ; Le 316LN ajoute un rendement de base plus élevé afin que le tuyau conserve une résistance de conception utilisable à -196 degrés (azote liquide) et moins, tout en conservant une excellente énergie d'impact Charpy. C'est pourquoi le 316LN est un choix standard pour les terminaux GNL, les boîtes froides de séparation d'air et la tuyauterie des réservoirs de stockage cryogéniques, où le 316L aurait besoin d'une paroi plus épaisse pour atteindre la même contrainte admissible à la même température de conception.

 

Pour un acheteur de tuyauterie, la comparaison est simple : si la ligne fonctionne en dessous d'environ -50 degrés et que le code en vigueur autorise le matériau, le 316LN donne une plus grande marge de conception par millimètre de mur que le 316L. La résistance supplémentaire n'est pas acquise par un traitement thermique qui doit être répété après le soudage, et elle ne réduit pas la ténacité à basse température comme le ferait une teneur plus élevée en carbone ou en ferrite.

 

Normes, formes et finitions

Le 316LN est produit dans la famille normale de produits en acier inoxydable, et chaque forme de produit a sa propre norme en vigueur. Un acheteur doit indiquer à la fois le numéro UNS et la norme du produit lors de la demande, car les barres, plaques, tuyaux et pièces forgées 316LN sont tous couverts par différents documents ASTM.

 

Formulaire de produit	Norme applicable	Gamme de tailles typique fournie
Tuyau sans soudure	ASTM A312 TP316LN	NPS 1/8 à NPS 12 (DN 6 à ​​DN 300), mural SCH 5S à SCH 80S
Tuyau soudé (EFW/ERW)	ASTM A312 TP316LN / A358 Qualité 316LN	NPS 6 à NPS 24 (DN 150 à DN 600) pour les lignes de gros-perçage
Tube (échangeur de chaleur)	ASTM A269 / A213	OD 6,0 à 60,0 mm, paroi 0,8 à 4,0 mm
Plaque et feuille	ASTM A240 UNS S31653	Épaisseur 0,5 à 80 mm, largeur jusqu'à 2500 mm
Barre et billette	ASTM A479 / A276	Barre ronde Ø 10 à 300 mm

 

Les surfaces des tuyaux suivent les mêmes conventions que le 316L : les tuyaux sans soudure sont normalement fournis avec une finition d'usine adaptée à la plupart des tâches de traitement, tandis que des produits soudés et polis sont disponibles pour les conduites sanitaires et de haute -pureté. La plaque est disponible en finitions n°1 (laminée à chaud, recuit et décapé) et 2B, avec BA ou poli miroir disponible sur feuille mince. Pour les services cryogéniques et à haute-intégrité, spécifiez l'exigence de test d'impact sur le bon de commande plutôt que de supposer que la norme l'inclut.

 

Comportement de fabrication et de soudage

Le 316LN se soude avec les mêmes familles d'apports que le 316L, et la teneur en azote n'impose pas de changement de procédé. Le mastic correspondant est ER316L/E316L pour la plupart des joints ; lorsque la soudure doit correspondre à la limite d'élasticité du métal de base, utilisez un mastic conçu 316LN-ou un mastic 316L et acceptez que le métal soudé sera légèrement plus mou que le tuyau de base renforcé à l'azote-.

 

La nuance est entièrement austénitique dans la zone de soudure, ce qui signifie qu'aucun préchauffage n'est requis et qu'aucun traitement thermique après-soudage n'est nécessaire pour le service contre la corrosion. La faible teneur en carbone et l'ajout d'azote protègent tous deux contre la précipitation de carbure de chrome aux joints de grains, de sorte que le HAZ reste résistant à la corrosion intergranulaire même dans les soudures multi-passes.

 

Deux mises en garde en matière de fabrication s'appliquent. Premièrement, les nuances austénitiques renforcées à l'azote-travaillent-durcissent légèrement plus rapidement que le 316L, donc les outils de pliage et de sertissage à froid doivent être réglés pour un peu plus de retour élastique et un peu plus de force.

 

Deuxièmement, si la bobine finie est recuite après formage pour un état complètement ramolli, la température du traitement thermique et la trempe doivent suivre les pratiques de recuit A312/A240 pour cette qualité ; le traitement commun en solution à 1 060-1 120 degrés avec trempe à l'eau restaure à la fois la résistance et la résistance à la corrosion.

 

Applications qui justifient le 316LN par rapport au 316L

Toutes les lignes 316L ne doivent pas nécessairement devenir 316LN. La nuance obtient sa spécification lorsque l'une des trois conditions suivantes est présente : service à basse-température où le crédit de rendement réduit l'épaisseur de la paroi, service à haute-pression où la conception est régie par la résistance-plutôt que par la corrosion-, ou exposition au chlorure où le crédit de piqûre d'azote vaut la peine. Le tableau ci-dessous répertorie les classes de service et le raisonnement pour chacune.

 

Service	Pourquoi 316LN est spécifié	Note de conception
Tuyauterie GNL et cryogénique	Rendement élevé à -196 degrés avec une excellente énergie d'impact	Mur souvent fixé par le code de contrainte admissible ; Le 316LN réduit le poids
Boîtes froides à séparation d'air	Résistance et soudabilité à basse-température	Vérifiez les exigences Charpy sur le bon de commande
Lignes de procédés chimiques et pétrochimiques	Contrainte de conception plus élevée pour le même mur que le 316L	Utile lorsque la conception sous pression B31.3 régit le mur
Service eau de mer et chlorure	L'azote améliore la résistance aux piqûres par rapport au 316L	Cela ne remplace toujours pas le duplex dans l’eau de mer chaude ; utiliser avec la revue de conception
Navires nucléaires et à haute-intégrité	Azote contrôlé, faible teneur en carbone, propriétés uniformes	Peut nécessiter une NDE et une traçabilité supplémentaires selon les spécifications du projet
Lignes pharmaceutiques et alimentaires	Nettoyabilité et soudabilité égales au 316L	Préciser l'alésage poli en cas de contact avec le produit

 

Gamme de tailles, longueurs et formulaire d'approvisionnement

Les tuyaux sans soudure 316LN sont le plus souvent fournis dans la gamme NPS 1/8 à NPS 12 avec des parois allant de SCH 5S à SCH 80S, dans des longueurs aléatoires (normalement 5 à 7 m) et coupés-à-longueur. Des diamètres plus grands sont disponibles sous forme de produits soudés-et-recuit selon A312 ou A358. Le tableau ci-dessous indique les diamètres extérieurs standards pour les tailles les plus fréquemment commandées ; l'épaisseur de paroi pour un programme donné suit le tableau de programme en acier inoxydable ASME B36.19M, et le diamètre intérieur est le diamètre extérieur moins le double du mur.

 

NPS	DN	Diamètre extérieur (mm)	Murs typiques fournis
1/2	15	21.3	SCH5S, 10S, 40S, 80S
3/4	20	26.7	SCH5S, 10S, 40S, 80S
1	25	33.4	SCH5S, 10S, 40S, 80S
1 1/2	40	48.3	SCH5S, 10S, 40S, 80S
2	50	60.3	SCH5S, 10S, 40S, 80S
3	80	88.9	SCH5S, 10S, 40S, 80S
4	100	114.3	SCH5S, 10S, 40S, 80S
6	150	168.3	SCH5S, 10S, 40S, 80S
8	200	219.1	SCH5S, 10S, 40S, 80S
10	250	273.1	SCH5S, 10S, 40S, 80S
12	300	323.9	SCH5S, 10S, 40S, 80S

 

Que déclarer lors de l'enquête

Pour obtenir un devis de tuyau 316LN qui correspond à l'intention de conception, la demande doit contenir les informations suivantes : une courte liste évite les deux erreurs d'approvisionnement les plus courantes, à savoir la réception de 316L au lieu de 316LN et la réception d'un produit soudé là où le sans soudure était prévu.

 

• Désignation : 316LN, UNS S31653, EN 1.4429, selon ASTM A312 TP316LN
• Forme et norme du produit : tube sans soudure selon A312, ou soudé-et-recuit selon A312/A358 pour les gros alésages
• Taille : NPS ou DN, diamètre extérieur et épaisseur de paroi nominale ou explicite en mm
• Base de quantité et de longueur : longueurs aléatoires, longueurs coupées ou métrage exact
• Condition : recuit (solution traitée à 1 060 - 1 120 degrés et trempée) en standard
• Test : certificat d'usine EN 10204 3.1, et si un impact Charpy à -196 degrés ou à température ambiante est requis
• Finition : finition en usine pour les lignes de traitement ; alésage poli pour un service hygiénique
• Traçabilité : traçabilité thermique complète et marquage selon A999/A530 lorsque les spécifications du projet l'exigent

 

Le tuyau 316LN fourni est normalement marqué de la norme, de la qualité, du numéro de chaleur et de la taille, et est soutenu par un certificat d'usine 3.1 rapportant les résultats réels de chimie et de traction de la chaleur. Étant donné que les nuances 316LN et 316L partagent la même enveloppe de résistance à la corrosion, la nuance est occasionnellement remplacée sur site ; l'enquête doit indiquer explicitement que le 316LN est une exigence contractuelle et que le remplacement par le 316L n'est pas acceptable sans approbation.

 

 

 

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