Pourquoi les tuyaux en acier inoxydable 310 peuvent-ils résister à des températures élevées ? En raison de la teneur élevée en Cr !

1. Introduction aux tuyaux en acier inoxydable 310

À température ambiante, la structure matricielle de l’acier inoxydable austénitique 310 est du γ pur. Sa composition chimique dans GB/T 24511-2017 est illustrée dans la capture d'écran ci-dessous. Parce que sa teneur nominale en chrome et en nickel est respectivement de 25 % et 20 %, le 310 est également appelé « 2520 ».

Le 310 est souvent utilisé comme matériau résistant aux hautes températures en raison de sa bonne résistance aux hautes températures et de sa difficulté à s'oxyder à haute température. Des études expérimentales ont montré que lorsque la température est inférieure à 1 000 ℃, le taux d'oxydation de 310 est relativement lent ; si la température continue d'augmenter jusqu'à 1200℃, le degré d'oxydation de 310 est accéléré. De plus, il est également utilisé dans le transport et le stockage d'acides forts tels que l'acide nitrique avec une concentration de 65 % à 85 %.

2. Pourquoi peut-il résister à des températures élevées ?

Dans un environnement à haute température, les tuyaux en acier inoxydable 310 résistant à la chaleur peuvent maintenir la stabilité de leurs performances sous tous les aspects et ne sont pas facilement affectés par certaines corrosions externes, oxydations et autres milieux. Cela est principalement dû à la teneur élevée en Cr du tube en acier inoxydable 310 lui-même. Lorsqu'il rencontre un milieu oxydant, le Cr présent dans le métal à la surface du tuyau en acier inoxydable 310 peut se combiner avec l'oxygène pour former du Cr2O3. Ce film d'oxyde peut empêcher l'oxydation et la corrosion.

Tant que la teneur en Cr de l'acier inoxydable est suffisante, le film d'oxyde de Cr2O3 peut recouvrir en continu la surface du tuyau en acier inoxydable 310. Au fur et à mesure que le film devient de plus en plus épais, il finira par appliquer une « couche protectrice » pour l'acier 310, ce qui peut empêcher le métal interne 310 d'entrer en contact avec le monde extérieur, empêchant ainsi une oxydation ultérieure. C'est également la principale raison pour laquelle le tuyau en acier inoxydable 310 peut avoir une bonne anti-oxydation à haute température.

3. Le rôle des éléments Cr et Ni

Chrome (Cr) : Pour l'acier inoxydable résistant à la chaleur, le Cr peut maintenir sa stabilité à des températures élevées sans oxydation ni chute. Toutefois, la teneur en Cr ne peut pas être trop élevée. S'il est trop élevé, la ténacité de l'acier inoxydable lui-même diminuera également, car Cr est un composant qui peut favoriser l'apparition de α et inhiber γ. Trop de α peut facilement conduire à la génération de certaines phases fragiles du matériau. Ainsi, dans l’acier inoxydable austénitique, nous espérons que la teneur en Cr restera modérée, ce qui pourra non seulement garantir les performances du matériau sous tous ses aspects mais également éviter l’apparition de certaines phases fragiles.

Nickel (Ni) : Le Ni est un élément très important dans l'acier inoxydable austénitique résistant à la chaleur et joue un rôle très positif dans la promotion de la formation de γ. Dans le diagramme de phases, l'augmentation de la teneur en Ni peut rendre la température de transition de γ à α très basse, ce qui peut améliorer la stabilité de la structure matricielle de l'austénite. De plus, l'ajustement approprié de la teneur en Ni dans l'acier inoxydable peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques globales de l'acier inoxydable et garantir ses bonnes performances de soudage.