Acier inoxydable duplex 2205 / F60 : normes, composition et propriétés
UNS S32205, 1.4462
Le 2205 actuel est l'inox duplex UNS S32205, 22Cr-5Ni-3Mo-N, avec environ moitié ferrite et moitié austénite, une limite d'élasticité double de celle du 316L et une grande résistance à la corrosion sous contrainte par les chlorures. En pièces forgées et brides, c'est l'ASTM A182 F60 ; en tôle forte, barre et tube, S32205 ; en EN, 1.4462. Il a des teneurs minimales en chrome, molybdène et azote plus élevées que le S31803 (F51), ce qui garantit un PREN minimal d'environ 34. La plupart des tôles fortes, barres et tubes sont livrés en double certification S31803/S32205.
Une composition, plusieurs normes
La désignation change selon la forme du produit. Lors de la spécification, citez la norme, la nuance et la classe.
| Forme | ASTM/ASME | Nuance/classe | EN | ABNT/autres |
|---|---|---|---|---|
| Tôle forte, bobine, feuillard | A240 / SA-240 | S32205 | EN 10088-2, EN 10028-7 (1.4462) | NORSOK M-630 MDS D45 |
| Barre et profilé | A276; A479 / SA-479 | S32205 | EN 10088-3; EN 10272* (1.4462) | NORSOK M-630 MDS D47 (A479) |
| Pièce forgée et bride | A182 / SA-182 | F60 (S32205) | EN 10222-5*, EN 10250-4* (1.4462) | NORSOK MDS D44; ASME B16.5 group 2.8* |
| Pièce CIP (métallurgie des poudres) | A988 / SA-988 | S32205 | s.o. | s.o. |
| Tube sans soudure et soudé (tuyauterie) | A790 / SA-790 | S32205 | EN 10216-5 (sans soudure), EN 10217-7* (soudé) | NORSOK MDS D41 |
| Tube soudé avec métal d'apport | A928 / SA-928 | S32205 | s.o. | NORSOK MDS D42 |
| Tube d'échangeur de chaleur | A789 / SA-789 | S32205 | EN 10216-5 (1.4462) | NORSOK MDS D48 |
| Raccords à souder | A815 / SA-815 | WPS32205 (CRS for MSS) | EN 10253-4* (1.4462) | NORSOK MDS D43 |
| Pièce moulée | A890 (usage général) ; A995 / SA-995 (pression) | 4A = CD3MN (J92205) | EN 10213 / EN 10283 : 1.4470 GX2CrNiMoN22-5-3 | NORSOK MDS D46 |
| Produit d'apport de soudage | AWS A5.9 / A5.4 / A5.22 | ER2209, E2209-xx, E2209Tx | EN ISO 14343: 22 9 3 N L | ASME IX: P-No. 10H Gr 1 |
| Essai de phases nuisibles | A923 | Méthodes A, B, C | s.o. | ISO 17781* (alternative utilisée en pétrole et gaz) |
Un matériau S32205 (F60) satisfait aux commandes S31803 (F51), mais l'inverse n'est pas vrai. Spécifier S32205 ou F60 lorsque le projet exige un PREN minimal. Dans la NORSOK M-630, la séquence D41–D48 (22Cr) provient de la Rév. 2 ; D47 confirmé en Rév. 5 pour l'A479 S31803/S32205.
Tolérances et codes SH
- Barres forgées (rondes et carrées) : surépaisseur d'usinage de 2 mm (Ø 6–16 mm) à 24 mm (Ø 400–500 mm) sur le diamètre. Ex. : Ø 100–125 mm fini : +7 mm, tolérance +6 / −0 (longueur jusqu'à 3.500 mm).
- Disques forgés : surépaisseur de 4 à 9 mm sur le diamètre et de 3 à 11 mm sur la hauteur, tolérance en plus uniquement.
- Découpe et usinage : scie à ruban −0 / +5 à +15 mm en longueur ; jet d'eau +10 % de l'épaisseur sur le diamètre (min. 2 mm) ; pièces usinées −0 / +2 à +5 mm sur le diamètre. Voir les tableaux complets (INF 002 et INF 003, identiques pour tous les alliages).
| Forme | NCM (Brésil, 8 chiffres) | SH (international, 6 chiffres) | HTS (États-Unis, 10 chiffres)* | NC (Union européenne, 8 chiffres)* |
|---|---|---|---|---|
| Barre forgée | 7222.30.00 | 7222.30 | 7222.30.0024 | 7222 30 51 |
| Barre laminée à chaud | 7222.11.00 | 7222.11 | 7222.11.0059 | 7222 11 11 |
| Tôle (> 10 mm, largeur ≥ 600 mm) | 7219.21.00 | 7219.21 | 7219.21.0020 | 7219 21 10 |
| Tube sans soudure | 7304.41.90 | 7304.41 | 7304.41.6045 | 7304 41 00 |
| Tube soudé | 7306.40.00 | 7306.40 | 7306.40.5085 | 7306 40 80 |
| Bride et raccord | 7307.21.00 | 7307.21 | 7307.21.5000 | 7307 21 00 |
Classe tarifaire : acier inoxydable (selon la composition chimique, conformément aux Notes du Chapitre 72 et à la Note 5 de la Section XV).
* : codes américains et européens à titre indicatif. NCM selon la législation en vigueur (Règles générales pour l'interprétation, Notes des Chapitres 72, 74 et 75 et Note 5 de la Section XV). Confirmez le code définitif auprès de votre transitaire en douane selon la taille et la finition de l'article. SH = 6 premiers chiffres de la NCM.
Composition chimique par norme (%)
Les plages de chaque norme côte à côte, pour voir où elles diffèrent.
| Norme | C | Mn | P max. | S max. | Si max. | Cr | Ni | Mo | N | Autres |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| UNS S32205 (A240, A182 F60, A790) | 0,030 | 2,00 | 0,030 | 0,020 | 1,00 | 22,0–23,0 | 4,5–6,5 | 3,0–3,5 | 0,14–0,20 | s.o. |
| A890 / A995 4A (CD3MN, J92205) | 0,030 | 1,50 | 0,040 | 0,020 | 1,00 | 21,0–23,5 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,10–0,30 | Cu 1,00 |
| EN 1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 (EN 10088, EN 10216-5) | 0,030 | 2,00 | 0,035 | 0,015 | 1,00 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,10–0,22* | s.o. |
| EN 1.4470 GX2CrNiMoN22-5-3 (moulé) | 0,030 | 2,00 | 0,035 | 0,025 | 1,00 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,12–0,20* | s.o. |
| AISI 329 / S32900 (comparaison, PAS le 2205) | 0,08 | 1,00 | 0,040 | 0,030 | 0,75 | 23,0–28,0 | 2,0–5,0* | 1,0–2,0 | non spécifié | s.o. |
Calculer le PREN de Duplex 2205 / F60 / S32205 dans le calculateur de PREN →
Propriétés mécaniques par norme
Valeurs minimales à température ambiante, dans l'état de livraison indiqué.
| Norme et état | Rp0,2 min | Rm | Allong. | Striction | Dureté |
|---|---|---|---|---|---|
| PIÈCES FORGÉES | |||||
| A182 F60 (S32205), hypertrempé | 450 MPa (65 ksi) | 655 MPa min (95 ksi) | 25 % | 45 % | non spécifié dans le tableau* |
| LAMINÉS | |||||
| A240 S32205, tôle forte hypertrempée | 450 MPa (65 ksi) | 655 MPa min (95 ksi) | 25 % | s.o. | 293 HBW / 31 HRC max. |
| A479 / A276 S32205, barre | 450 MPa | 655 MPa min | 25 % | s.o. | 290 HBW max. |
| EN 10088-2 1.4462, tôle forte (P) | 460 MPa | 640–840 MPa | 25 % | s.o. | s.o. |
| EN 10088-3 1.4462, barre | 450 MPa | 650–880 MPa | 25 % | s.o. | 270 HB max.* |
| TUBES, RACCORDS ET PIÈCES MOULÉES | |||||
| A790 / A789 S32205, tube | 450 MPa | 655 MPa min | 25 % | s.o. | 290 HBW max. |
| A815 WPS32205, raccord | 450 MPa* | 655 MPa min | 20 % | s.o. | 290 HBW max. |
| EN 10216-5 1.4462, tube sans soudure | 450 MPa | 640–880 MPa | 22 %* | s.o. | KV 40 J à -40 °C* |
| A890 / A995 4A (CD3MN), moulé | 415 MPa (60 ksi)* | 620 MPa min. (90 ksi) | 25 % | s.o. | s.o. |
| EN 10213 1.4470, moulé | 420 MPa* | 600–800 MPa* | 20 %* | s.o. | s.o. |
Calculer le poids de la barre, de la tôle ou du tube en Duplex 2205 / F60 / S32205 →
F60 (S32205) et F51 (S31803) : quelle différence
Le S31803 est la désignation d'origine du duplex 22Cr ; avec les larges plages de Cr, Mo et N (N min. 0,08 %), une coulée pouvait avoir un PREN proche de 30. Le S32205 a été créé pour fixer le 2205 en haut de la plage : Cr 22,0–23,0, Mo 3,0–3,5 et N 0,14–0,20, PREN minimal ~34, et une Rm minimale plus élevée (655 contre 620 MPa). Presque toutes les tôles fortes, barres et tubes sont aujourd'hui livrés en double certification S31803/S32205. Un matériau S32205 (F60) peut être accepté là où du S31803 (F51) est commandé, mais pas l'inverse.
Traitements thermiques exigés par les normes
| Norme | État de livraison | Température |
|---|---|---|
| A240 / A790 / A789 (S32205) | Hypertrempé + refroidissement rapide (eau ou autre milieu rapide) | 1020–1100 °C (1870–2010 °F) |
| A182 F60 | Hypertrempé + trempé dans un liquide (eau), refroidi sous 260 °C | 1020–1100 °C (1870–2010 °F) |
| A276 / A479 | Hypertrempé + refroidissement rapide | 1020 °C min* |
| A815 WPS32205 | Hypertrempé + trempé à l'eau (obligatoire après formage/soudage) | 1020–1100 °C |
| A890 / A995 4A | Hypertrempé + trempé à l'eau ; ou refroidissement au four jusqu'à ≥ 1010 °C, maintien 15 min et trempe à l'eau | 1120 °C min (2050 °F) |
| EN 10088 / EN 10216-5 (1.4462) | Hypertrempé (+AT) + eau ou air pulsé | 1020–1100 °C (Outokumpu) ; 1050–1100 °C (DEW)* |
Planifier un forgeage libre en Duplex 2205 / F60 / S32205 : réduction, élancement et quantité de matière à fournir →Simuler le plan de découpe du lingot ou de la barre →
Variantes de la famille
| Variante | Normes | Différence | Rp0,2 / Rm |
|---|---|---|---|
| S31803 / F51 | A240, A479, A790, A182 F51 | Plage d'origine : Cr 21–23, Mo 2,5–3,5, N 0,08–0,20 | 450 / 620 MPa |
| S32205 / F60 | A240, A479, A790, A182 F60 | Plage restreinte : Cr 22–23, Mo 3,0–3,5, N 0,14–0,20 ; PREN min. ~34 | 450 / 655 MPa |
| Moulé 4A (CD3MN, J92205) | A890, A995, EN 1.4470 | Mn 1,50 max., N jusqu'à 0,30, Cu 1,00 ; hypertrempe à température plus élevée | 415 / 620 MPa |
| Duplex économique 2304 (S32304) / 2101 (S32101) | A240, A790 | Peu ou pas de Mo ; moins cher, PREN ~24–26 (ne remplace pas le 2205 en milieu chloruré)* | 400–450 / 600–650 MPa* |
| Super duplex 2507 (S32750, F53) | A240, A182 F53, A790, A995 5A | 25Cr-7Ni-4Mo-0.3N ; PREN ≥ 40, pour l'eau de mer | 550 / 795 MPa |
| AISI 329 (S32900) | A240, A789/A790 | Ancien duplex 25Cr-2/5Ni-1.5Mo sans N contrôlé ; PAS équivalent au 2205 | 485 / 620 MPa |
Corrosion, PREN et température
- PREN (Cr + 3,3 Mo + 16 N): ~35 typique ; au minimum de la norme, ~34 pour le S32205 (pour le S31803/F51, ~30,5).
- Corrosion par piqûres et caverneuse: CPT en FeCl3 à 6 % (G48) autour de 35 °C (Rolled Alloys ; Tubacex cite 45 °C)*. Bon en chlorures modérés ; pour l'eau de mer naturelle, utiliser un super duplex.
- Corrosion sous contrainte par les chlorures: très supérieure à celle des austénitiques 304/316L, l'une des principales raisons de son emploi.
- Température: L'ASME (II-D) limite l'emploi à 316 °C (600 °F) ; en dessous de −29 °C (−20 °F), le code exige l'essai de résilience Charpy*. Au-dessus d'environ 300 °C, la fragilisation à 475 °C (phase alpha prime) apparaît ; DEW la limite à 350 °C.
- Phase sigma et nitrures: précipitent entre ~700 et 950 °C* lors d'hypertrempes mal refroidies, de soudures à forte énergie ou de fortes épaisseurs ; elles font chuter la ténacité et la résistance à la piqûre (voir A923).
- NACE MR0175 / ISO 15156-3: hypertrempé et refroidi rapidement, 35–65 % de ferrite, sans limite de dureté ; accepté jusqu'à 232 °C avec pH2S ≤ 10 kPa (0,1 bar). NACE MR0103 : jusqu'à 28 HRC.
Comparer les alliages selon le milieu corrosif, la concentration et la température →
Essais exigés pour le duplex (ASTM A923, G48)
- A923 méthode A: Attaque à la soude (NaOH) et examen métallographique des phases intermétalliques ; utilisée seulement pour l'acceptation (un mauvais résultat conduit à la méthode B ou C).
- A923 méthode B (Charpy): -40 °C ; min. 54 J (40 ft-lbf) en métal de base et ZAT, 34 J (25 ft-lbf) en métal fondu (S32205, J92205).
- A923 méthode C (FeCl3): 25 °C pour le métal de base et 22 °C pour la soudure, 24 h, perte max. 10 mdd (1,0 g/m²). Ce tableau ne donne aucun critère pour la pièce moulée J92205.
- ASTM G48: Méthode A (piqûre) ou E (CPT) en FeCl3 à 6 % ; la température et le critère viennent du projet ou de la NORSOK, pas de la G48. Les projets pétrole et gaz acceptent généralement jusqu'à 4,0 g/m² dans les soudures*.
- NORSOK M-630 / ISO 17781: outre la G48, elles exigent en qualification l'essai Charpy à basse température et la teneur en ferrite ; valeurs selon la MDS et la révision du projet*.
- Mesure de la ferrite: le contrôle de la ferrite (typiquement 35–65 % en métal de base et 30–70 % en soudure*) est exigé en pétrole et gaz et en service en milieu acide.
Soudage
| Élément | Pratique usuelle |
|---|---|
| Produit d'apport | ER2209 (AWS A5.9), E2209-15/16/17 (A5.4), E2209T0/T1 (A5.22) ; EN ISO 14343 22 9 3 N L. Ni plus élevé que le métal de base pour équilibrer la ferrite. |
| Classification ASME IX | P-No. 10H, Group 1 |
| Préchauffage | Inutile (seulement sécher la pièce) |
| Interpasse | 150 °C max. (100 °C en faibles épaisseurs ou selon le projet)* |
| Énergie de soudage | ~0,5–2,5 kJ/mm ; DEW recommande 1–3 kJ/mm*. Trop bas, il donne un excès de ferrite ; trop haut, de la phase sigma. |
| Gaz | TIG : Ar ou Ar + 2 % N2 ; protection envers avec Ar ou Ar + N2 |
| TTAS | Pas de détensionnement ; seulement l'hypertrempe complète lorsque la norme l'exige (p. ex. raccords A815) |
Métal d'apport pour le soudage
La composition du fil n'est généralement pas identique à celle du matériau : chaque page explique pourquoi.
Équivalences internationales
| Système | Désignation |
|---|---|
| UNS | S32205; equivalent casting J92205 |
| ASTM forgé | F60 (S32205) |
| ASTM moulé | Nuance 4A / CD3MN (A890, A995) |
| EN / W.Nr. | X2CrNiMoN22-5-3 / 1.4462 ; moulé GX2CrNiMoN22-5-3 / 1.4470 |
| JIS | Pas d'équivalent exact (le SUS329J3L est plus proche du S31803 / F51) |
| GB | 022Cr23Ni5Mo3N (S22053)* |
| BS / AFNOR / SIS (anciennes) | 318S13 / Z3CND22-05Az / SS 2377 |
| ABNT | Aucune désignation propre confirmée dans la NBR 5601 ; on utilise UNS/ASTM* |
| Noms commerciaux | SAF 2205 (Alleima), Forta DX 2205 (Outokumpu), ATI 2205, UR 45N |
Le SUS329J3L (JIS) a un Cr jusqu'à 24 % et un N min. de 0,08 %, il est donc plus proche du S31803 (F51) que du S32205. Aucune désignation « 329 » sans le suffixe J3L ne correspond au 2205.
Applications typiques
| Forme ou secteur | Où il est utilisé |
|---|---|
| Pétrole et gaz offshore | Tuyauterie de procédé, collecteurs, brides F60, récipients et séparateurs |
| Chimie et pétrochimie | Échangeurs de chaleur (A789), réservoirs, lignes véhiculant des chlorures |
| Papier et cellulose | Lessiveurs, cuves de liqueur et de blanchiment |
| Chimiquiers | Citernes de cargaison et serpentins de chauffage |
| Pompes et vannes | Corps moulés 4A, arbres et tiges en barre A479 |
| Eau et assainissement | Dessalement (pièces non exposées à l'eau de mer chaude), tuyauterie d'effluents |
| Structures | Ponts, fixations et structures où la limite d'élasticité élevée sert à réduire l'épaisseur |
Questions fréquentes
Le F60 est-il trempant ?
Non. L'acier inoxydable duplex ne durcit pas par trempe. La « trempe » de l'ASTM A182 est seulement le refroidissement rapide après l'hypertrempe, dans l'eau, jusqu'à moins de 260 °C. Elle conserve l'équilibre ferrite/austénite et évite les phases sigma et chi. La résistance et la dureté viennent de la composition chimique et du travail à chaud, pas du traitement thermique.
Le 2205 est-il identique à l'inox 329 ou « 329A » ?
Non. L'AISI 329 (UNS S32900) est un ancien duplex 23–28Cr avec 1–2 % de Mo et sans azote spécifié. « 329A » n'est pas une désignation UNS, ASTM ou JIS reconnue. La confusion vient du SUS329J3L japonais, équivalent JIS du 2205. À l'achat, commander par UNS S31803/S32205 ou F51/F60.
Le F60 est-il identique au 2205 ?
Oui. Le F60 est la pièce forgée ASTM A182 du S32205, le 2205 actuel. Le F51 est le S31803, désignation d'origine, à plage de composition plus large. Un matériau F60 satisfait aux commandes F51, mais le F51 ne satisfait pas au F60.
Quelle est la différence entre l'A890 4A et l'A995 4A ?
La composition (CD3MN) est la même. L'A890 vise les pièces moulées d'usage général ; l'A995 vise les pièces sous pression (vannes, pompes) et entre dans l'ASME sous la référence SA-995.
Jusqu'à quelle température peut-on utiliser le 2205 ?
L'ASME limite le S32205 à 316 °C (600 °F) à cause de la fragilisation à 475 °C. À basse température, l'usage courant descend jusqu'à environ -40/-50 °C avec des valeurs Charpy démontrées.
