Acier inoxydable 310S vs 330 : alliages-hautes températures pour un service exigeant

 

 

Quelles sont les compositions chimiques, les propriétés clés et les principales utilisations du 310S et de l'alliage 330 ?
Le grade 310S est un acier inoxydable austénitique à haute teneur en chrome (24-26 %) et en nickel (19-22 %), conçu pour un service continu jusqu'à 1 150 degrés dans des atmosphères oxydantes. L'alliage 330 contient encore plus de nickel (35 à 37 %), ainsi que 17 à 20 % de chrome et 1 à 2 % de silicium. Cette composition lui confère une résistance exceptionnelle à la carburation, à la nitruration et à la fatigue thermique.. 310Le S est largement utilisé pour les tubes radiants, les rouleaux de four et les composants d'échangeurs de chaleur. L'alliage 330 est spécifié pour les pièces critiques telles que les tubes de brûleurs radiants, les cornues de four de recuit et les tubes de reformeur dans le traitement pétrochimique où les conditions atmosphériques sont sévères.

Comment les performances de ces alliages diffèrent-elles sous des cycles thermiques et des atmosphères spécifiques ?
Le 310S fonctionne parfaitement dans des conditions oxydantes stables à haute température. Cependant, l'alliage 330 est supérieur dans les applications impliquant des cycles thermiques rapides ou une exposition à des atmosphères cémentantes et réductrices. La teneur élevée en nickel et en silicium du 330 stabilise la structure contre l'absorption de carbone et d'azote, empêchant ainsi la fragilisation. Son coefficient de dilatation thermique inférieur à celui du 310S contribue également à une meilleure résistance à la fatigue thermique et à la déformation lors de cycles répétés de chauffage et de refroidissement, ce qui est courant dans les fours de traitement par lots.

Dans quels environnements de four l’utilisation de l’alliage 330 est-elle nécessaire par rapport au 310S ?
L'alliage 330 est nécessaire dans les environnements présentant une alternance de conditions oxydantes et réductrices, des potentiels de carbone élevés (atmosphères cémentantes) ou lorsque les gaz de traitement contiennent du monoxyde de carbone, des hydrocarbures ou des composés azotés. Les exemples incluent les tubes radiants dans les fours à feu direct-, les paniers et les accessoires dans les processus de carburation ou de carbonitruration, ainsi que les composants des fours de craquage de l'éthylène. Pour les atmosphères constamment oxydantes sans cycle thermique, le 310S est souvent un choix plus rentable-.

Quelles sont les considérations de fabrication pour ces alliages-à haute température ?
Les deux alliages ont des taux d'écrouissage élevés-, nécessitant plus de puissance pour le formage et l'usinage, ce qui peut entraîner une usure accélérée des outils. Le soudage est effectué à l'aide de métaux d'apport correspondants (ER310 pour 310S, ER330 pour Alloy 330). Le recuit avec solution de soudage après-est fortement recommandé pour restaurer les propriétés optimales à haute-température et la résistance à la corrosion. Les concepteurs doivent tenir compte de leur dilatation thermique importante dans les assemblages à haute -température pour gérer les contraintes.

Quelle est la ligne directrice de sélection finale pour les ingénieurs et les acheteurs ?
Le choix doit être dicté par l’atmosphère du four et le profil du cycle thermique. Pour un service oxydant continu et stable jusqu'à 1 150 degrés, le 310S est un choix exceptionnel et éprouvé. Pour les applications impliquant des cycles thermiques, des atmosphères de carburation/réduction, ou lorsque la résistance à long terme à la fragilisation est essentielle, l'investissement dans l'alliage 330 est justifié pour une durée de vie et une fiabilité prolongées. Analysez toujours la composition spécifique de l’atmosphère avec le fournisseur du four.