qu’est-ce que la fragilisation à 885°F ou 475°C ?

Fragilité à 885°F ou 475°C

Il s’agit d’une perte de ductilité et de ténacité du matériau, due à un changement métallurgique, qui peut se produire dans les aciers inoxydables, contenant une phase de ferrite, à la suite d’une exposition dans la plage de température de 600 °F à 1000 °F ou 315° C à 540 °C. Ce type de fragilisation peut conduire à une rupture de fissuration.

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Lorsque les aciers inoxydables sont chauffés entre 400 et 550°C, bien que l’effet soit le plus prononcé à 475°C, une chute spectaculaire de la ténacité est observée après une exposition prolongée. Ceci est dû à la formation de domaines riches en chrome et de précipités au sein de la matrice riche en fer par décomposition spinodale de la ferrite à ces températures. Cet effet devient plus prononcé à mesure que la teneur en chrome augmente.

Ce phénomène est appelé  fragilisation à 475 ° C  car le taux de fragilisation est le plus élevé à  475 ° C. Il est également appelé fragilisation par vieillissement thermique.https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-5050762426052109&output=html&h=200&slotname=8770588103&adk=3309226132&adf=1883679930&pi=t.ma~as.8770588103&w=785&lmt=1633603269&rafmt=11&psa=1&format=785×200&url=https%3A%2F%2Fwww-materialwelding-com.translate.goog%2Fwhat-is-885f-or-475c-embrittlement%2F%3F_x_tr_sl%3Dauto%26_x_tr_tl%3Dfr%26_x_tr_hl%3Dar%26_x_tr_pto%3Dnui&flash=0&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiOTMuMC45NjEuNDciLFtdLG51bGwsbnVsbCwiNjQiXQ..&dt=1633603270675&bpp=1&bdt=623&idt=505&shv=r20211004&mjsv=m202110040101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&prev_fmts=0x0%2C785x197%2C785x197&nras=1&correlator=4212748595517&frm=20&pv=1&ga_vid=1000310970.1633583181&ga_sid=1633603271&ga_hid=653477075&ga_fc=0&u_tz=180&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1040&u_aw=1920&u_cd=24&adx=352&ady=2094&biw=1903&bih=937&scr_x=0&scr_y=0&eid=31062944%2C31063053%2C31062948&oid=2&pvsid=1383203562417679&pem=233&wsm=1&ref=https%3A%2F%2Ftranslate.google.com%2F&eae=0&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1040%2C1920%2C937&vis=1&rsz=%7C%7CeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&ifi=4&uci=a!4&btvi=2&fsb=1&xpc=xHE7R35vbt&p=https%3A//www-materialwelding-com.translate.goog&dtd=508

Quels matériaux sont affectés par la fragilisation à 885°F

 Série 400 SS (par exemple 405, 409, 410, 410 S, 430 et 446).

Aciers inoxydables duplex tels que les alliages 2 2 05, 2 3 04 et 2 5 07.

Métaux de soudure en acier inoxydable austénitique (série 300), qui contiennent normalement jusqu’à environ 10 % de phase ferrite pour empêcher la fissuration à chaud pendant le soudage.

Facteurs critiques pour la fragilisation à 885°F

une. Composition de l’alliage, en particulier teneur en chrome, quantité de phase ferrite et température de fonctionnement.

b. Les alliages à faible teneur en chrome (par exemple SS4 0 5, SS4 0 9, SS 4 1 0 et 410 S) sont moins sensibles à la fragilisation. Les aciers inoxydables ferritiques à plus haute teneur en chrome [par exemple SS 4 3 0, qui contient 16 % à 18 % de chrome) et SS 4 4 6 contenant 23 % à 27 % de chrome et les aciers inoxydables duplex (22 % à 25 % Cr) sont beaucoup plus sensible. Dans la série 300, les alliages SS308 et SS347H ont trouvé des preuves de fragilisation à 885 °F lors des tests d’impact Charpy. Ces alliages de métaux soudés ont été vieillis en env. 850 à 885 °F.

  • Des quantités croissantes de phase ferrite dans les aciers inoxydables duplex augmentent la susceptibilité aux dommages lors du fonctionnement dans la plage de température élevée préoccupante. Une augmentation spectaculaire de la température de transition ductile-fragile se produira. Les aciers inoxydables duplex doivent également être refroidis rapidement après soudage pour éviter la formation de phases de fragilisation.
  • Une exposition à haute température est nécessaire pour la fragilisation. Une considération primordiale est le temps de fonctionnement à une température comprise dans la plage de température critique. Les dommages sont cumulatifs et résultent de la formation d’une phase métallique ordonnée fragilisante ou d’une phase alpha prime qui se produit le plus facilement à environ 885 °F. Un temps supplémentaire est nécessaire pour atteindre la fragilisation maximale à des températures supérieures ou inférieures à 885 °F. Par exemple, plusieurs milliers d’heures peuvent être nécessaires pour provoquer une fragilisation à 600 °F ou 315 °C.
  • L’effet sur la ténacité n’est pas prononcé à la température de fonctionnement mais est significatif à des températures plus basses rencontrées lors des arrêts, démarrages ou perturbations de l’usine.
  • La fragilisation peut également résulter d’un traitement thermique si le matériau est maintenu à l’intérieur ou refroidi lentement dans la plage de fragilisation.

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Unités ou équipements affectés dans la raffinerie

  • Une fragilisation de 885 °F peut être trouvée dans toute unité où des alliages sensibles sont exposés à la plage de températures de fragilisation. La plupart des raffineries limitent l’utilisation de l’acier ferritique aux applications sans limite de pression en raison de ce mécanisme d’endommagement.
  • Les exemples courants incluent les plateaux de fractionnement et les éléments internes dans les récipients à haute température utilisés dans les unités de brut, de vide, de craquage catalytique fluide (FCC) et de cokéfaction. Les défaillances typiques incluent la fissuration lors d’une tentative de soudage ou de redressement de plateaux de tour pliés et renversés en acier inoxydable de type 4 0 9 et 4 1 0. (Cela se produit souvent avec les plateaux de tour sous vide de ce matériau.)
  • D’autres exemples incluent les tubes d’échangeur de chaleur en acier inoxydable duplex et d’autres composants exposés à des températures supérieures à 600 °F ou 315 °C pendant des périodes prolongées. Les aciers inoxydables duplex sont normalement limités à une température de service maximale de 600 °F.

Apparence ou morphologie des dommages

  • La fragilisation à 885 °F est un changement métallurgique qui n’est pas facilement apparent avec la métallographie.
  • L’existence d’une fragilisation à 885 °F peut éventuellement être identifiée par une augmentation de la dureté dans les zones touchées. Une défaillance lors des essais de pliage ou d’impact des échantillons retirés du service est l’indicateur le plus positif de fragilisation.
  • La plupart des cas de fragilisation se présentent sous forme de fissuration lors des retournements ou lors du démarrage ou de l’arrêt lorsque le matériau est à plus basse température où les effets de la fragilisation sont les plus néfastes. Il a été démontré que le SS 4 1 0 fragilisé nécessite une température d’environ 350 °F ou 175 °C avant de restaurer une ténacité adéquate.

Prévention / Atténuation de la graphitisation

  • La meilleure pratique pour éviter la fragilisation à 885 °F est d’éviter d’exposer le matériau sensible à la plage de fragilisation ou d’utiliser un matériau non sensible.
  • La fissuration des matériaux fragilisés peut souvent être évitée grâce à des contrôles de température pendant le démarrage et l’arrêt.
  • La fragilisation à 885 °F est réversible par traitement thermique suivi d’un refroidissement rapide. La température du traitement thermique de défragilisation est généralement de 1100 °F ou 595 °C ou plus et peut ne pas être pratique pour de nombreux équipements. Si le composant défragilisé est exposé aux mêmes conditions de service, il se refragilisera plus rapidement qu’au départ.

Inspection et surveillance

  • Ce mécanisme d’endommagement est très difficile à trouver avant la défaillance de l’équipement. Il dépend également du temps et peut prendre un certain temps à se développer en service. L’inspection en ligne n’est pas applicable.
  • La méthode la plus efficace pour détecter ou confirmer la fragilisation consiste à retirer et à tester l’impact ou la flexion d’un échantillon du matériau suspect. Un test de pliage raté, confirme la présence de fragilisation.
  • L’inspection visuelle pour rechercher la présence de fissures est également un indicateur.
  • Les tests de dureté sur le terrain peuvent distinguer les matériaux fragilisés des non fragilisés, mais les tests de dureté seuls ne sont généralement pas définitifs. De plus, le test de dureté lui-même peut produire des fissures, selon le degré de fragilisation.
  • Les essais au marteau (« essais d’impact sur le terrain ») sont considérés comme des essais destructifs. Frapper un composant suspect avec un marteau peut fissurer le composant, selon le degré de fragilisation. Les tests au marteau peuvent confirmer qu’un composant n’est pas très fragilisé s’il ne se fissure pas, ou qu’il est fragilisé s’il se fissure.