Soudage de SS310, 310 à l’acier au carbone

Quel est le matériau SS310 ?

L’acier inoxydable SS 310 est un type d’acier inoxydable austénitique avec un pourcentage de carbone moyen similaire à celui de l’acier au carbone et utilisé principalement pour le service à haute température, par exemple les pièces de four, les pipelines et les composants de traitement thermique. Le matériau peut supporter jusqu’à 2100 ° F 1150 ° C pour un service continu. L’acier inoxydable austénitique de type 310 offre une excellente résistance à l’oxydation, de bonnes propriétés de fluage à haute température et une résistance générale à la corrosion. La variante à faible teneur en carbone du 310 est le grade 310S qui a une bonne soudabilité par rapport au SS310. SS310 est également utilisé pour les services de température cryogénique jusqu’à la température de -268°C (-450°F).

Spécification matérielle

Le numéro UNS du matériau SS310 est UNS S31000, pour 310S le numéro UNS est UNS S31008 et pour 310H le numéro UNS est UNS S31009. Le matériel est fourni selon les spécifications ci-dessous :

  • ASTM : A-240
  • ASME : SA-240
  • SMA : 5521

Propriétés chimiques et mécaniques du SS310

Les propriétés chimiques de SS310, SS310S et SS310H sont illustrées dans l’image ci-dessous. La principale différence entre 310, 310S et 310H est la quantité de Carbon%. SS310S a le carbone le plus bas, c’est-à-dire 0,08 % maximum tandis que SS310 a le pourcentage de carbone maximum.

La résistance à la traction et à l’élasticité standard du SS310 à 68 °F ou 20 °C, c’est-à-dire que la température ambiante est indiquée dans le tableau ci-dessous. La dureté typique du SS310 est de 217 HB et l’allongement est d’au moins 45 %, une caractéristique typique de l’acier inoxydable austénitique.

Les propriétés de fluage de SS310 sont données dans le tableau ci-dessous à différentes températures. La déformation en fluage et la résistance à la rupture en fluage sont indiquées en MPa pour l’acier inoxydable 310.

SMAW ou Stick Welding de l’alliage 310

Le soudage à la baguette ou le soudage SMAW du SS310 est effectué à l’aide de l’électrode E310-15. Le soudage à la baguette du E310H est réalisé avec une électrode de type E310H-15.

Propriétés de l’électrode E310H SMAW : La composition de ce métal fondu est la même que celle déposée par les électrodes E310, sauf que le carbone varie de 0,35 à 0,45%. Ces électrodes sont principalement utilisées pour le soudage ou la réparation de pièces moulées fortement alliées résistantes à la chaleur et à la corrosion de la même composition générale qui sont désignées comme Type HK par l’Alloy Castings Institute. L’alliage a une résistance élevée à des températures supérieures à 1700°F [930°C]. Il n’est pas recommandé pour les atmosphères à haute teneur en soufre ou en cas de choc thermique important. Une exposition prolongée à des températures dans la plage approximative de 1400°F à 1600°F [760°C à 870°C] peut induire la formation de sigma et de carbures secondaires qui peuvent entraîner une résistance à la corrosion réduite, une ductilité réduite, ou les deux.La composition de cette électrode ne doit pas être confondue avec l’alliage corroyé en acier inoxydable 310H qui a une teneur en carbone inférieure de 0,04 à 0,10 pour cent.

Lorsque le matériau 310 ou 310H est exposé à une température élevée (dans la plage de températures de 1202 à 1742 °F (650 à 950 °C)), il obtient une fragilisation sigma. La seule solution pour retrouver sa ductilité est le recuit de mise en solution, mais il n’est souvent pas possible de le faire sur des sites ou de grands récipients en matériau SS310. Dans ce cas, tout travail de soudage ou de réparation doit être effectué avec l’ électrode E16-8-2 uniquement. Les électrodes E16-8-2 offrent une résistance élevée aux fissures par rapport aux électrodes de type E310-XX.

Soudage TIG-MIG du SS310

Le soudage TIG ou MIG du matériau SS310/SS310H/SS310S est réalisé à l’aide de fil d’apport type ER310 selon SFA 5.9. ER16-8-2 est également utilisé pour les matériaux exposés à haute température. ER16-8-2 convient également au soudage de nouveaux matériaux sans aucun souci. Le soudage par flux (FCAW) est réalisé à l’aide de fil fourré de type SFA 5.22-E310T-X.

L’argon pur est généralement utilisé à des fins de blindage. Pour en savoir plus sur les gaz de protection du soudage TIG MIG et FCAW des aciers duplex en acier inoxydable , cliquez ici.

Lors du soudage à racine ouverte avec TIG ou MIG, une purge au gaz est requise et doit être un gaz inerte pur pour éviter l’oxydation du côté racine.

Soudage de SS310 à l’acier au carbone

SMAW ou stick Le soudage du SS310 sur acier carbone est réalisé à l’aide d’électrodes de type E309L-15/16/17 ou AWS SFA/A 5.11, Classification ENiCrFe-2 ou -3 ou ENiCrMo-3.

soudure 310 à 304 ou 316 inox

Le soudage de l’acier inoxydable SS310 à SS304 ou SS316 est réalisé en utilisant AWS SFA 5.4, Classifications E309-15/16/17 ou E309L-X 15/16/17.

Préchauffage et température interpasse

Le préchauffage n’est généralement pas requis pour le soudage du matériau 310, que ce soit son S310S ou 310H. La température entre les passes doit être maintenue au maximum à 400 °F ou 200 °C. Il est recommandé d’utiliser un faible apport de chaleur pour éviter la déformation pendant le soudage SS310.

Les matériaux exposés à des températures élevées et sujets à la fragilisation sigma manqueront de ductilité. Ainsi, un préchauffage peut être appliqué à ces matériaux pour éviter les fissures pendant le soudage.

PWHT de SS310

Le PWHT de SS310 n’est pas requis. Le processus de traitement thermique utilisé uniquement est le recuit en solution à 1 832-2 101 °F (1000-1 150 °C) pour restaurer la ductilité du matériau et sa microstructure d’origine lorsqu’il est exposé à des températures élevées.

La fragilisation Sigma dans le SS310

Alliage SS310 lorsqu’il est exposé à une plage de températures de 1202 à 1742 °F (650 à 950 °C), la microstructure est sujette à la précipitation de la phase sigma (phase 𝜎) en raison de la teneur élevée en carbone du matériau. Les phases Sigma sont des microstructures dures qui réduisent la ductilité du matériau. Une grande quantité de précipitation sigma dans le matériau le rendra cassant et réduira la ténacité et le matériau peut facilement se fissurer si un impact est appliqué aux matériaux.

Pour surmonter l’effet de la fragilisation sigma, un traitement thermique connu sous le nom de traitement thermique de recuit en solution est appliqué au matériau à une plage de températures de 1100 à 1150 °C (2010-2100 °F) pour restaurer la ductilité et la ténacité du matériau arrière.