Nous savons tous que la structure organisationnelle des tubes en acier inoxydable austénitique non magnétique, des tubes en acier inoxydable démagnétisé et des tubes en acier inoxydable démagnétisé est austénitique. Grâce aux caractéristiques de l'acier inoxydable austénitique, il présente une bonne ténacité à basse température, ainsi qu'une bonne plasticité et une bonne ténacité à basse température. Par conséquent, l'austénite est devenue l'un des principaux matériaux utilisés pour la fabrication d'équipements cryogéniques destinés au stockage et au transport cryogéniques. Quelles sont donc les performances à basse température des tubes en acier inoxydable austénitique à paroi mince ?
1. Propriétés mécaniques : À basse température, la résistance à la traction et la limite d’élasticité des tubes en acier inoxydable démagnétisés (tubes de démagnétisation en acier inoxydable) augmentent lorsque la température diminue. La résistance à la traction est la plus sensible à la température et son augmentation est la plus marquée.
2. Propriétés physiques : À basse température, la conductivité thermique et la capacité thermique massique de l’austénite diminuent avec la température, ce qui permet aux équipements de stockage et de transport à basse température, fabriqués à partir de tubes en acier inoxydable démagnétisé (tubes de démagnétisation en acier inoxydable), de minimiser les pertes de chaleur. La baisse de température entraîne une augmentation du coefficient de dilatation thermique de l’acier austénitique. Par conséquent, lors du choix des matériaux de soudage pour les applications à basse température, il convient de privilégier ceux dont le coefficient de dilatation thermique est proche de celui du métal de base.
3. Structure cristalline du métal : Les tubes en acier inoxydable démagnétisé possèdent une structure cristalline cubique à faces centrées. Cette structure cristalline présente une grande ténacité à basse température et ne se fragilise que très peu.
4. Composition chimique : Les principaux éléments chimiques des tubes en acier inoxydable démagnétisés (tubes en acier inoxydable démagnétisés) comprennent le carbone, le chrome, le nickel, le manganèse, le niobium, etc. Le chrome forme une couche d'oxyde dense à la surface du tube, tandis que l'ajout de nickel confère à l'acier austénitique une forte résistance à la corrosion et d'excellentes performances à basse température. Pour les réservoirs de stockage cryogéniques, le choix des matériaux doit privilégier les performances à basse température et la résistance à la corrosion ; il est donc impératif d'opter pour un acier inoxydable à faible teneur en carbone ou à très faible teneur en carbone. La teneur en carbone des aciers 304L et 316L n'est que de 0,03 %.
5. Température de transformation martensitique : Si l’austénite n’est pas traitée correctement, elle se transforme en martensite, ce qui réduit considérablement la ténacité des tubes en acier inoxydable démagnétisé. Les aciers inoxydables 304L et 316L, à structure austénitique, sont utilisés comme matériaux basse température car leur transformation martensitique débute aux alentours de -200 °C.
Ce qui précède décrit les performances à basse température d'un tube en acier inoxydable démagnétisé. En milieu froid, la résistance à la traction et la limite d'élasticité des tubes à paroi mince austénitiques augmentent lorsque la température diminue ; la conductivité thermique et la capacité thermique massique des tubes en acier diminuent également ; la structure austénitique présente une ténacité accrue et la fragilisation est limitée ; pour les tubes à paroi mince utilisés en milieu froid, il est recommandé d'utiliser les aciers 304L et 316L.
Date de publication : 23 février 2024