Le 316L est un acier inoxydable austénitique, correspondant à la marque nationale 022Cr17Ni12Mo2, qui présente une bonne plasticité et une bonne résistance à la corrosion. L'ajout de l'élément Mo dans cet acier inoxydable améliore considérablement sa résistance aux piqûres. Par conséquent, l'acier inoxydable 316L est largement utilisé dans les industries pétrochimiques, pharmaceutiques et autres. Une bobine d'acier inoxydable 316L utilisée dans une entreprise [...]
Le 316L est un acier inoxydable austénitique, correspondant à la marque nationale 022Cr17Ni12Mo2, qui possède une bonne plasticité et une bonne résistance à la corrosion.
L'ajout de l'élément Mo dans cette acier inoxydable améliore considérablement sa résistance à la piqûre.
Par conséquent, l'acier inoxydable 316L est largement utilisé dans les industries pétrochimiques, pharmaceutiques et autres.
Une bobine d'acier inoxydable 316L utilisée dans une entreprise présentait des fuites et des perforations sur la paroi du tuyau pendant son utilisation.
Le fluide utilisé à l'intérieur du tuyau est la vapeur d'eau, avec une pression de travail de 0,9 MPa.
Le fluide à l'extérieur du tuyau est un alcali fort et de la poudre de cuivre, avec une pression de travail de 1,0 MPa.
Il existe une différence de pression entre les parois intérieures et extérieures.
La raison de la défaillance est analysée et étudiée par l'expérience.
L'inspection visuelle macroscopique externe révèle que le trou de fuite est un petit trou d'un diamètre d'environ 2 mm sur la paroi extérieure, comme le montre la figure 1a.
La paroi interne présente quatre petits trous longitudinaux d'un diamètre d'environ 1 mm, et un grand nombre de fissures de "peau déformée" sont visibles, comme le montre la figure 1b.
Fig. 1 macro morphologie du trou de fuite
Observée à l'aide d'un stéréomicroscope à grossissement variable, la figure 2a est une macro-photo du trou de fuite de la paroi interne après un grossissement de 40 fois ;
La figure 2b montre la forme du trou de fuite après la découpe.
L'espace à l'intérieur du trou est relativement grand, avec un volume total d'environ 4 mm.3.
La paroi du trou est ondulée et irrégulière.
Fig. 2 morphologie du trou de fuite
Le spectromètre à lecture directe à spectre complet est utilisé pour analyser la composition chimique des échantillons autour du trou de fuite.
Les résultats (valeur moyenne) sont présentés dans le tableau 1.
Comparée à la composition du matériau TP316L dans la norme ASME SA213, elle répond aux exigences de la norme.
Tableau 1 - Résultats de l'analyse de la composition chimique (fraction de masse) (%)
| Type | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
| Valeur standard | ≤0.035 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.045 | ≤0.030 | 16.0~18.0 | 10.0~14.0 | 2.00~3.00 |
| Valeur mesurée | 0.02 | 0.28 | 0.86 | 0.041 | 0.003 | 16.21 | 10.17 | 2.18 |
La machine d'essai universelle électronique est utilisée pour prélever des échantillons sur la bobine en vue d'un essai de traction.
Les résultats sont présentés dans le tableau 2.
La morphologie de la rupture de l'échantillon est une rupture plastique.
La comparaison permet de constater que la résistance à la traction, limite d'élasticité et l'allongement après rupture du matériau sont conformes à la norme ASME SA213.
Tableau 2 - Résultats des essais de propriétés mécaniques
| Type | Résistance à la traction Rm / MPa | Limite d'élasticité Rpo.2/MPa | Allongement après rupture A (%) |
| Valeur standard | ≥486 | ≥170 | ≥35 |
| Valeur mesurée | 693 | 476 | 48.5 |
La machine d'essai universelle électronique est utilisée pour effectuer les tests d'évasement et d'aplatissement.
Les résultats sont présentés dans le tableau 3.
L'aspect de l'échantillon évasé après le test est illustré à la figure 3.
Il n'y a pas de fissure sur la paroi intérieure du tuyau.
La morphologie de l'échantillon aplati est illustrée à la figure 4.
Des fissures sont générées sur la surface de traction de la paroi extérieure de l'échantillon aplati.
La paroi extérieure de l'extrémité de l'ouverture de la fissure est une ancienne fracture, et la pointe de la fissure est une nouvelle fracture.
On peut constater que la paroi extérieure du tube présente d'anciennes fissures.
Tableau 3 - Résultats des tests de performance des processus
| Essai de torche | Test d'aplatissement | |||
| Β（°） | D（%） | Résultats | Espacement des plaques de pressage / mm | Résultats |
| 60 | 15 | Pas de fissure sur la paroi intérieure | 29.5 | Fissures à la déformation par traction de la paroi extérieure |
Fig. 3 : échantillon évasé
Fig. 4 Fissure sur la surface de traction de l'échantillon aplati
Des échantillons micro-métallographiques sont prélevés sur les parois internes et externes et à l'intérieur de la bobine.
La section transversale des échantillons est meulée et polie, puis observée à l'aide d'un microscope métallographique.
La figure 5a montre que la paroi intérieure de la bobine présente des fissures de type "peau déformée" et des microfissures au bas de la "peau déformée" ;
La figure 5b montre qu'il existe un grand nombre de microfissures sur la paroi extérieure, qui prennent naissance au niveau des défauts ou des piqûres de corrosion et s'étendent le long des inclusions ;
La figure 5c montre qu'il y a un grand nombre d'inclusions granulaires, en forme de bande et massives à l'intérieur, avec une taille de 5 ~ 25 μ m.
Fig. 5 : différentes zones de matériaux de la bobine
La microstructure de l'échantillon corrodé est la suivante austénite avec une taille de grain moyenne de 6,5, et des précipités se trouvent à la limite des grains.
La figure 6b montre qu'il existe un grand nombre de lignes de glissement de déformation sur la paroi interne, ce qui indique l'existence de contrainte résiduelle;
La figure 6c montre qu'il y a des fissures transgranulaires et intergranulaires sur la paroi extérieure.
Fig. 6 diagramme métallographique
Le microscope électronique à balayage est utilisé pour observer la fracture de la fissure. La figure 7a représente une ancienne fracture.
La morphologie de la paroi interne du trou de fuite (Fig. 7b) montre la présence de produits de corrosion de type "boue" à la surface.
Fig. 7 Aspect SEM de la partie défaillante
L'analyse du spectre énergétique a été effectuée sur les anciens échantillons de fracture de la figure 7a, comme le montre la figure 8. Les résultats sont présentés dans le tableau 4.
Les produits de corrosion sont relativement complexes, principalement composés d'oxydes et mélangés à du Cu, du Na, etc.
| C | Mn | Mo | Fe | Cr | Ni | O | Cu | Na |
| 8.2 | 0.6 | 1.3 | 41.5 | 17.4 | 5.0 | 22.9 | 0.7 | 1.8 |
Tableau 4 Résultats de l'analyse du spectre énergétique (fraction de masse) (%)
Fig. 8 Spectre d'énergie du point d'analyse
D'après les données d'essai ci-dessus, la composition chimique, la résistance à la traction, la limite d'élasticité et l'allongement après rupture de la bobine d'acier inoxydable TP316L sont conformes aux exigences de la norme ASME SA213.
L'essai d'évasement est qualifié, des fissures apparaissent sur la surface de traction de la paroi extérieure de l'éprouvette aplatie, et l'extrémité ouverte est une ancienne fissure.
L'analyse métallographique et le MEB + EDS montrent que la structure est en acier inoxydable austénitique, mais qu'il y a des inclusions granulaires de différentes tailles et des produits de corrosion de type "mud pattern" à la surface, en particulier au niveau du trou de fuite.
La paroi du pore fluctue de manière irrégulière, et il y a un grand nombre de microfissures au niveau de la "peau déformée" et qui s'étendent le long des inclusions.
Les principales causes de fuite de l'inox 316L bobine d'acier Il existe un grand nombre d'inclusions, de produits de corrosion oxydés et de microfissures dans le matériau.
La continuité de la matrice est détruite par la présence d'inclusions.
Sous l'action conjointe de la contrainte résiduelle et de la différence de pression entre les parois internes et externes, des fissures sont facilement générées et s'étendent au niveau de l'inclusion.
Cependant, l'inclusion entre en contact avec le milieu vapeur à haute température.
La résistance à la corrosion de l'inclusion étant bien inférieure à celle du matériau lui-même, l'inclusion est corrodée et des trous finissent par se former dans la paroi du tuyau, ce qui entraîne une perforation de la paroi du tuyau et une fuite.
Afin d'éviter des fuites similaires, il est recommandé de procéder comme suit :
1) Pour l'environnement de service de la bobine, la haute qualité est essentielle. Acier inoxydable 316L Il convient de choisir un matériau contenant peu d'inclusions.
2) Contrôler la pureté du fluide de travail afin d'éviter autant que possible l'influence des substances corrosives sur le tuyau.
3) Les composants de la bobine doivent être traités thermiquement après flexion et soudage pour libérer efficacement la contrainte résiduelle.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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