Acier inoxydable duplex ou austénitique : lequel est le plus performant dans les environnements corrosifs ?

Les aciers inoxydables austénitiques tels que le 316L (18Cr–8–12Ni) sont des alliages monophasés-cubiques à faces-centrées (FCC) appréciés pour leur excellente résistance générale à la corrosion, leur ténacité et leur facilité de soudage. En conséquence, ils sont largement utilisés dans les usines alimentaires, pharmaceutiques et pétrochimiques.²

Les nuances duplex comme le 2205 ont une microstructure à deux phases-avec des quantités à peu près égales de ferrite et d'austénite, combinant une résistance supérieure avec une résistance améliorée à la corrosion localisée et à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC).³

^{Les qualités super austénitiques (par exemple 904L, 254 SMO) et super duplex (par exemple 2507) augmentent encore la quantité de chrome, de molybdène et d'azote pour prolonger les performances dans les milieux très agressifs, notamment l'eau de mer et les acides forts.4}

La question pratique pour les concepteurs des secteurs du pétrole et du gaz, du traitement chimique, du dessalement et des pâtes et papiers est de savoir quel type offre une solution la plus sûre et la plus économique dans un environnement donné.

Utilisation du PREN et de l'indice de piquage : puissance et limites

Un outil de dépistage courant pour répondre à cette question est le nombre équivalent de résistance aux piqûres (PREN) ou l'indice de piqûre (PI), exprimé en PREN=Cr + 3.3Mo + 16N ou PI=Cr + 3.3Mo + 13N.

Ces formules empiriques reflètent les effets bénéfiques du chrome et notamment du molybdène sur les piqûres de chlorures ; le nickel, bien qu'utile pour la résistance au SCC, contribue peu à la résistance aux piqûres et est généralement omis.⁵

Les valeurs typiques illustrent pourquoi les qualités austénitiques conventionnelles ont des difficultés dans l'eau de mer par rapport aux qualités duplex.

316L (17Cr–2,5Mo–12Ni) : PI/PREN ≈ 25.

2205 (22Cr–3Mo–N) : PREN ≈ 34-35.

904L (20Cr–4Mo–25Ni) : PREN ≈ 34-35.

254 SMO / 6Mo (20Cr–6Mo–N) : PREN ≈ 42-43.

2507 super duplex (25Cr–4Mo–N) : PREN ≈ 40-41.

Un PREN plus élevé est en corrélation avec des températures critiques de piqûres et de crevasses plus élevées dans les solutions de chlorure, c'est pourquoi des normes telles que NORSOK exigent un PREN supérieur ou égal à 40 pour les aciers inoxydables exposés à l'eau de mer-. Cependant, un examen de 2021 enMétauxa souligné que de tels indices ne capturent pas la température, l'état métallurgique (par exemple, la phase sigma), la qualité des soudures, la géométrie des fissures ou les dépôts, et devraient donc être traités comme des outils de classement et non comme des garanties de performance.