Parmi les différents modes de défaillance par corrosion de l’acier inoxydable 316, la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) est l’une des formes les plus dangereuses. Contrairement à la corrosion uniforme et à la corrosion par piqûres qui se développent progressivement, la fissuration par corrosion sous contrainte se produit souvent soudainement et ne présente aucun signe évident à un stade précoce. Une fois que cela se produit, cela entraînera rapidement une rupture de canalisation et une fuite, ce qui peut provoquer de graves accidents de production. Comprendre le mécanisme et les conditions d'apparition du SCC et prendre des mesures préventives ciblées est crucial pour le fonctionnement sûr des systèmes de chauffage en acier inoxydable 316.
La fissuration par corrosion sous contrainte nécessite trois conditions nécessaires à la fois : un matériau sensible, un milieu corrosif spécifique et une contrainte de traction suffisante. Aucun d’eux n’est indispensable. Pour l’acier inoxydable austénitique 316, l’environnement SCC le plus typique est la combinaison d’ions chlorure et de températures élevées. Lorsque la température dépasse 60 degrés et que la solution contient une certaine concentration d’ions chlorure, l’acier inoxydable 316 soumis à une contrainte de traction est sujet à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure. Plus la température et la concentration en chlorure sont élevées, plus la vitesse de craquage est rapide. De plus, des environnements tels qu'une solution alcaline à haute-concentration et du sulfure d'hydrogène peuvent également induire un SCC de l'acier inoxydable austénitique.
La contrainte de traction qui induit le SCC provient de plusieurs sources. Premièrement, les contraintes résiduelles générées lors des processus de fabrication tels que l’étirage à froid, le pliage et le soudage représentent généralement la plus grande proportion. Les contraintes résiduelles de soudage sont la cause la plus fréquente de SCC à proximité des soudures. Deuxièmement, les contraintes de travail générées pendant le fonctionnement, telles que les contraintes thermiques causées par les changements de température, les contraintes de pression du fluide dans le tuyau, etc. Troisièmement, les contraintes d'installation causées par une mauvaise installation et un assemblage forcé. Tant que la contrainte de traction dépasse un certain seuil, elle peut devenir la force motrice du SCC sous l'action de milieux corrosifs.
La fissuration par corrosion sous contrainte présente des caractéristiques morphologiques typiques. Les fissures sont pour la plupart ramifiées, s'étendant le long des joints de grains (SCC intergranulaire) ou pénétrant (SCC transgranulaire). La fracture est fragile sans déformation plastique évidente, et le tuyau se brise brusquement sans avertissement. En termes d'emplacement, le SCC se produit souvent dans les zones affectées par la chaleur des soudures, les positions de flexion et les endroits présentant d'importantes contraintes résiduelles, ce qui est très différent de la corrosion uniforme qui se produit sur toute la surface.
La prévention de la fissuration par corrosion sous contrainte doit commencer à partir de plusieurs maillons. Tout d'abord, la sélection des matériaux - utilise de l'acier inoxydable super austénitique à faible-carbone ou à haute-molybdène super austénitique, ou passe directement à des matériaux en acier inoxydable duplex ou en titane dans des environnements difficiles. L'acier inoxydable duplex a une bien meilleure résistance au SCC que l'acier inoxydable austénitique 316. Deuxièmement, le contrôle des contraintes - adopte un recuit de détente après le soudage et le travail à froid pour éliminer les contraintes résiduelles ; optimiser la conception structurelle pour éviter la concentration des contraintes ; standardiser l’installation pour éviter un assemblage forcé. Troisièmement, le contrôle du milieu - réduit la concentration en ions chlorure dans le milieu, contrôle la teneur en oxygène et ajoute des inhibiteurs de corrosion de manière appropriée. Quatrièmement, le contrôle de la température - évite autant que possible un fonctionnement à long -à long terme dans la plage de température très sensible -de 100 à 250 degrés.
Tableau 1 Facteurs clés affectant le CCS de l'acier inoxydable 316 et prévention
表格
| Facteur d'influence | Mécanisme d'action | Mesure de prévention |
|---|---|---|
| Concentration d'ions chlorure | Accélère la rupture du film passif et la propagation des fissures | Contrôler la teneur en Cl⁻, utiliser de l'eau déminéralisée |
| Température | Le taux de SCC augmente de façon exponentielle avec la température | Réduisez la température de fonctionnement, évitez la zone sensible de 100 à 250 degrés |
| Contrainte de traction résiduelle | Fournit une force motrice pour la propagation des fissures | Recuit de détente après soudage/formage |
| Travail à froid et soudage | Introduire une contrainte résiduelle élevée, sensibiliser la structure | Utiliser du 316L, traitement thermique après-soudage |
| Teneur en oxygène | Accélère la réaction cathodique et la croissance des fissures | Désoxygéner le milieu, ajouter des inhibiteurs |
| Qualité du matériau | L'acier inoxydable austénitique est sensible au SCC | Mise à niveau vers l'acier duplex ou le titane pour les scénarios à haut risque |
Une prévention complète des dimensions du matériau, des contraintes et du milieu peut éviter efficacement le risque de fissuration par corrosion sous contrainte des tubes chauffants en acier inoxydable 316.
