ASTM A182 F22 / P22 – acier 2¼Cr-1Mo : normes, composition et propriétés
Le 2¼Cr-1Mo est l'acier au chrome-molybdène le plus utilisé pour les services à haute température et sous hydrogène. La même composition reçoit des noms différents selon la forme du produit : F22 pour les pièces forgées, Gr 22 pour la tôle forte, P22 et T22 pour les tubes, WP22 pour les raccords et WC9 pour les pièces moulées. Cette page réunit toutes les normes, classes et traitements de la famille.
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 |
|---|---|---|---|---|
| Pièce forgée | A182 / SA-182 | F22 Cl.1, F22 Cl.3 | EN 10222-2 11CrMo9-10 (1.7383) | JIS G3203 SFVA F22* |
| Grosse pièce forgée | A336 / SA-336 | F22 Cl.1, F22 Cl.3 | EN 10222-2 11CrMo9-10 | — |
| Pièce forgée trempée | A508 / SA-508 | Gr 22 Cl.3 (aussi Cl.4, 5, 6 et 7) | — | Anciennement A541 Gr 22 (retirée) |
| Tôle forte | A387 / SA-387 | Gr 22 Cl.1, Gr 22 Cl.2, Gr 22L | EN 10028-2 10CrMo9-10 (1.7380) | JIS G4109 SCMV4-1, SCMV4-2 |
| Tube | A335 / SA-335 | P22 | EN 10216-2 10CrMo9-10 | JIS G3458 STPA24 |
| Tube de chaudière | A213 / SA-213 | T22 | EN 10216-2 10CrMo9-10 | JIS G3462 STBA24 |
| Barre | A739 | B22 | — | — |
| Raccords à souder bout à bout | A234 / SA-234 | WP22 Cl.1, WP22 Cl.3 | — | — |
| Pièce moulée | A217 / SA-217 | WC9 | EN 10213 G17CrMo9-10 (1.7379) | JIS G5151 SCPH32* |
| Service H₂S | NACE MR0175 / ISO 15156-2 | dureté ≤ 22 HRC | — | Exigences pour réacteurs : API RP 934-A |
L'ASTM A541 a été retirée et ses nuances, dont la Gr 22, ont été transférées à l'A508. « F22 » seul ne définit pas la résistance : citer la norme, la nuance et la classe.
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 | 7228.40.00 | 7228.40 | 7228.40.0000 | 7228 40 90 |
| Barre laminée à chaud | 7228.30.00 | 7228.30 | 7228.30.8041 | 7228 30 61 |
| Tôle (> 10 mm, largeur ≥ 600 mm) | 7225.40.90 | 7225.40 | 7225.40.3050 | 7225 40 40 |
| Tube sans soudure | 7304.19.00 | 7304.19 | 7304.19.5050 | 7304 19 10 |
| Tube soudé | 7306.19.00 | 7306.19 | 7306.19.5150 | 7306 19 00 |
| Bride et raccord | 7307.91.00 | 7307.91 | 7307.91.5030 | 7307 91 00 |
Classe tarifaire : acier allié (selon la composition chimique, conformément aux Notes du Chapitre 72 et à la Note 5 de la Section XV).
Tube : 7304.19 et 7306.19 correspondent aux tubes de conduite pour oléoducs et gazoducs ; les tubes de chaudière, d'échangeur de chaleur ou de procédé relèvent de 7304.39/7304.59 (sans soudure) et de 7306.30/7306.50 (soudés).
* : 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 | Mo | Autres |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A182 F22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,040 | 0,040 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,87–1,13 | — |
| A387 Gr 22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Gr 22L : C ≤ 0,10 |
| A335 P22 / A213 T22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,50 | 1,90–2,60 | 0,87–1,13 | — |
| A234 WP22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,040 | 0,040 | 0,50 | 1,90–2,60* | 0,87–1,13 | — |
| A217 WC9 | 0,05–0,18 | 0,40–0,70 | 0,04* | 0,045* | 0,60 | 2,00–2,75 | 0,90–1,20 | Cu ≤ 0,50 ; Ni ≤ 0,50 ; W ≤ 0,10 ; total ≤ 1,00 |
| EN 10028-2 10CrMo9-10 | 0,08–0,14 | 0,40–0,80 | 0,020 | 0,010 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Cu ≤ 0,30 |
| EN 10222-2 11CrMo9-10 | 0,08–0,15 | 0,40–0,80 | 0,025 | 0,015* | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Ni ≤ 0,30 ; Cu ≤ 0,30 |
Calculer le carbone équivalent de ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) pour le soudage →
Propriétés mécaniques par norme
Valeurs minimales à température ambiante, dans l'état de livraison indiqué.
| Norme et classe | Rp0,2 min | Rm | Allong. | Striction | Dureté |
|---|---|---|---|---|---|
| PIÈCES FORGÉES | |||||
| A182 F22 Cl.1 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 20 % | 35 % | ≤ 170 HBW |
| A182 F22 Cl.3 | 310 MPa | ≥ 515 MPa | 20 % | 30 % | 156–207 HBW |
| A336 F22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 20 % | 35 %* | — |
| A336 F22 Cl.3 | 310 MPa | 515–690 MPa | 18 % | 45 %* | — |
| A508 Gr 22 Cl.3 | 380 MPa | 585–760 MPa | 18 % | 45 %* | — |
| LAMINÉS | |||||
| A387 Gr 22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 18 % | 40 % | — |
| A387 Gr 22 Cl.2 | 310 MPa | 515–690 MPa | 18 % | 40 % | — |
| EN 10028-2 10CrMo9-10 (≤ 16 mm) | 310 MPa | 480–630 MPa | 18 % | — | — |
| A335 P22 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 30 % long. / 20 % transv. | — | — |
| A213 T22 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 30 % | — | ≤ 163 HBW |
| EN 10216-2 10CrMo9-10 (≤ 40 mm) | 280 MPa | 480–630 MPa | 22 % long. | — | — |
| A739 B22 | 310 MPa | 515–655 MPa | 18 % | — | — |
| RACCORDS ET PIÈCES MOULÉES | |||||
| A234 WP22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 20 %* | — | ≤ 197 HBW |
| A234 WP22 Cl.3 | 310 MPa | 520–690 MPa | 20 %* | — | ≤ 197 HBW |
| A217 WC9 | 275 MPa | 485–655 MPa | 20 % | 35 % | — |
| EN 10213 G17CrMo9-10 +QT | 400 MPa | 590–740 MPa | 18 % | — | — |
Calculer le poids de la barre, de la tôle ou du tube en ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) →
Classe 1, classe 2 et classe 3 : ce qui change
La composition est la même. La classe définit le niveau de résistance obtenu par traitement thermique. La classe 1 est recuite ou normalisée et revenue, avec une limite d'élasticité minimale de 205 MPa. La classe 3 des pièces forgées et des raccords, et la classe 2 des tôles fortes, atteignent 310 MPa et sont les plus spécifiées dans les projets de vapeur et de raffinerie. Dans l'A508, les classes 3, 4 et 5 sont trempées et ont une résistance encore plus élevée.
Traitements thermiques exigés par les normes
| Norme | État de livraison | Revenu minimal |
|---|---|---|
| A182 F22 | Recuit, normalisé et revenu, ou trempé et revenu (austénitisation ≥ 900 °C) | 675 °C |
| A336 F22 | Normalisé ou trempé en milieu liquide, suivi d'un revenu | 675 °C |
| A508 Gr 22 | Trempé (par aspersion ou immersion) et revenu, min. 0,5 h par pouce | 650 °C |
| A387 Gr 22 | Recuit ou normalisé et revenu ; trempé et revenu par accord | 675 °C* |
| A335 P22 / A213 T22 | Recuit complet ou isotherme, ou normalisé et revenu | 675 °C |
| A234 WP22 | Recuit, recuit isotherme ou normalisé et revenu | 675 °C |
| A739 B22 | Normalisé (927–982 °C) et revenu | 677 °C |
| A217 WC9 | Normalisé et revenu, ou trempé et revenu | 675 °C* |
| EN 10222-2 / 10028-2 | +NT (normalisé et revenu) ou +QT (trempé et revenu) | 650–750 °C |
| JIS STPA24 / STBA24 | Recuit ou normalisation, suivi d'un revenu | 650 °C |
Planifier un forgeage libre en ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) : 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 |
|---|---|---|---|
| 2¼Cr-1Mo-¼V (F22V, UNS K31835) | A182 F22V, A336 F22V, A508 Gr 22V, A542 Type D Cl.4a, A832 22V | V 0,25–0,35 %, C 0,11–0,15 %, résiduels contrôlés ; standard pour les réacteurs modernes | 415 / 585–760 MPa |
| 3Cr-1Mo (F21, UNS K31545) | A182 F21, A336 F21, A387 Gr 21, A335 P21 | Cr 2,70–3,30 % ; peu utilisé aujourd'hui | 310 / ≥ 515 MPa |
| F22 modifié (API 6A 75K) | API 6A, basé sur l'A182 F22 | Composition ajustée et trempe et revenu jusqu'à la classe 75K ; ce n'est pas une nuance ASTM | 517 / ≥ 655 MPa |
| A387 Gr 22L | A387 | Carbone ≤ 0,10 % pour la soudabilité et la ténacité | selon la classe |
Température de service et hydrogène
- Utilisation continue: jusqu'à environ 565–595 °C ; l'ASME II-D tabule des contraintes jusqu'à 649 °C, mais au-delà de 595 °C l'oxydation le limite.
- Fluage: commence à dimensionner la conception à partir d'environ 425–480 °C.
- Hydrogène (HTHA): sur la courbe de Nelson (API RP 941), le 2¼Cr-1Mo se situe bien au-dessus du C-½Mo et du 1¼Cr-½Mo ; la version au vanadium va plus loin.
- Graphitisation: ne se produit pas : le chrome stabilise les carbures.
- H₂S (NACE MR0175 / ISO 15156): accepté avec une dureté ≤ 22 HRC, y compris dans la soudure.
Fragilité de revenu
- Mécanisme: en service prolongé entre environ 370 et 565 °C, P, Sn, Sb et As ségrégent aux joints de grains et élèvent la température de transition ductile-fragile.
- Facteur J (Watanabe), métal de base: J = (Si + Mn) × (P + Sn) × 10⁴, en % en masse ; limite usuelle J ≤ 100.
- X̄ (Bruscato), métal fondu: X̄ = (10P + 5Sb + 4Sn + As) / 100, en ppm ; limite usuelle ≤ 15 ppm.
- Step cooling (refroidissement par paliers): vieillissement accéléré avec courbes Charpy avant et après ; le critère vient de la spécification de l'acheteur (API RP 934-A).
Soudage
| Élément | Pratique usuelle |
|---|---|
| Préchauffage | 150 à 250 °C |
| Produits d'apport | AWS A5.5 E9018-B3 / E9015-B3 (électrode), A5.28 ER90S-B3 (TIG/MIG) |
| Traitement thermique après soudage | Obligatoire, environ 690 à 750 °C |
| Hydrogène dans la soudure | Produits d'apport à bas hydrogène et postchauffage pour éviter la fissuration à froid |
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 |
|---|---|
| EN | 10CrMo9-10 (1.7380) tôle forte et tube · 11CrMo9-10 (1.7383) pièce forgée · G17CrMo9-10 (1.7379) pièce moulée |
| DIN ancienne | 10 CrMo 9 10 · GS-18 CrMo 9 10 |
| AFNOR ancienne | 10 CD 9.10 |
| JIS | SCMV4 (tôle forte) · STPA24 (tube) · STBA24 (tube de chaudière) |
| GB (Chine) | 12Cr2Mo1R (plate) · 12Cr2MoG (tube)* |
L'équivalence est approximative : carbone, résiduels et propriétés diffèrent. Ne pas substituer une norme à une autre sans revue de conception.
Applications typiques
| Forme | Où il est utilisé |
|---|---|
| Pièce forgée | Brides, tubulures et raccords pour réacteurs d'hydrotraitement et d'hydrocraquage ; anneaux et virolles forgés ; brides pour vapeur et hydrogène ; F22 75K en têtes de puits API 6A |
| Tôle forte | Virolles et fonds de récipients sous pression et de réacteurs, ballons de chaudière, séparateurs haute pression |
| Tube | P22 : vapeur principale et resurchauffée, lignes d'hydrogène · T22 : surchauffeurs, resurchauffeurs et échangeurs |
| Raccords | Coudes, tés, réductions et fonds WP22 assortis aux tubes P22 |
| Pièce moulée | Corps et chapeaux de vannes pour vapeur et hydrogène, enveloppes de turbines et de pompes |
Questions fréquentes
Le F22 et le P22 sont-ils le même acier ?
Oui, c'est la même famille 2¼Cr-1Mo. Le F22 est la pièce forgée (A182) et le P22 est le tube (A335). Le tube a une plage de chrome légèrement plus large (1,90–2,60 %).
Quelle est la différence entre F11, F22 et F91 ?
Le F11 (1¼Cr-½Mo) sert à des températures plus basses. Le F22 résiste mieux au fluage et à l'hydrogène. Le F91 (9Cr-1Mo-V) a une résistance au fluage bien supérieure et permet des parois plus minces, mais exige un soudage et un traitement thermique plus rigoureux.
Quand commander du F22V à la place du F22 ?
Dans les grands réacteurs d'hydrotraitement, où la résistance plus élevée du F22V réduit l'épaisseur et améliore la tenue à l'hydrogène.
Le F22 peut-il être utilisé en service H₂S ?
Oui, selon la NACE MR0175 / ISO 15156, tant que la dureté reste à 22 HRC ou moins, y compris dans la soudure.
