tuyau en acier inoxydable duplex 2205 : applications et avantages

le tuyau en acier inoxydable duplex 2205 est un matériau résistant et très performant face à la corrosion, utilisé dans de nombreux systèmes de tuyauterie. Il présente une forte résistance mécanique, une bonne aptitude à la mise en forme et des propriétés physiques favorables.

Grâce à ces caractéristiques, de nombreux secteurs font confiance à l’acier duplex 2205, notamment les installations pétrolières et gazières offshore, les usines chimiques et les systèmes marins. Il se comporte remarquablement bien en milieu marin, là où de nombreux autres aciers échouent. Par rapport à l’acier inoxydable 316L, il offre une limite élastique presque deux fois supérieure ainsi qu’une excellente résistance à la corrosion induite par les chlorures.

Toutefois, aucun matériau ne convient à toutes les situations. Les performances de l’acier 2205 dépendent de la manière dont il est utilisé et du contexte d’application. Connaître ses atouts et ses limites permet donc de le sélectionner judicieusement pour chaque usage spécifique et d’éviter ainsi des problèmes à long terme.

Qu’est-ce que l’acier inoxydable duplex 2205 ?

acier inoxydable duplex 2205 est un alliage biphasé contenant 50 % de ferrite et 50 % d’austénite. Contrairement aux aciers inoxydables de la série 300, ce matériau est résistant et offre une excellente résistance à la corrosion. Vous pouvez donc l’utiliser dans des environnements agressifs tels que les milieux marins, pétroliers et gaziers.

Notez toutefois que vous trouverez le 2205 dans deux spécifications différentes : la première est la nuance S31803, qui constitue la version originale ; la seconde est la nuance S32205, dont les teneurs en chrome, molybdène et azote sont soumises à des tolérances plus strictes. Ainsi, la S32205 est une version améliorée de la S31803, offrant par conséquent de meilleures performances.

En ce qui concerne la composition chimique, le duplex 2205 contient plusieurs éléments. Les plus courants sont indiqués dans le tableau ci-dessous :

Ces éléments agissent conjointement pour dépasser les capacités des microstructures monophasées. Par exemple, le chrome à 22 % assure la résistance à la corrosion générale, tandis que le molybdène à 3 % confère une résistance à la corrosion localisée (piqûres). D’autres éléments tels que autres produits les pourcentages stabilisent la phase austénitique, tandis que l'azote optimise l'équilibre ferrito-austénitique.

Quelles sont les propriétés mécaniques du tube en acier inoxydable duplex 2205 ?

le duplex 2205 possède des propriétés mécaniques impressionnantes, notamment une ténacité élevée, une limite élastique élevée et une résistance à la traction élevée, ce qui le rend particulièrement adapté aux environnements exigeants et difficiles.

• Résistance à la Traction : Le duplex 2205 présente une résistance à la traction comprise entre 620 et 655 MPa (90 à 95 ksi). Cette résistance à la traction élevée permet d’utiliser des parois plus minces tout en assurant une gestion sécurisée de la pression de service.
• Limite d'élasticité : l’acier inoxydable de nuance 2205 offre une limite élastique à 0,2 %, conforme aux spécifications minimales de 450 MPa (65 ksi). Il s’agit d’environ le double de la limite élastique de l’acier 316L, qui est de 170 MPa. Ainsi, il confère à vos composants d’excellentes performances structurelles.
• Allongement : Le duplex 2205 présente une valeur d’allongement supérieure à 25 % sur une longueur de mesure de 50 mm. Bien qu’elle soit inférieure aux 40 % observés dans les aciers austénitiques, elle reste suffisante, offrant un haut degré de ductilité. Ainsi, vous pouvez compter sur ce matériau pour des applications structurelles et de tuyauterie exigeant une grande sécurité.
• Dureté : Le duplex 2205 présente une dureté pouvant atteindre 293 HB (Brinell) ou 32 HRC (Rockwell C). Il est donc facile à usiner et offre une résistance exceptionnelle à l’usure.
• Résistance à la corrosion : Contrairement au 316L, le duplex 2205 offre une excellente résistance à la corrosion par piqûres, à la corrosion sous contrainte et à la corrosion sous dépôt. C’est pourquoi il peut être utilisé en milieu marin, pétrolier et gazier, sans risque de corrosion.
• Ténacité au choc : À température ambiante, le 2205 présente une ténacité au choc élevée, supérieure à 100 J (entaille en V Charpy). Cela signifie que votre composant ne se fracture pas facilement. Il offre également une ténacité stable et satisfaisante aux alentours de −50 °C (−58 °F), ce qui permet son utilisation dans des applications cryogéniques.

Quelles sont les principales applications des tubes en acier duplex 2205 ?

l'acier inoxydable duplex 2205 est utile dans de nombreux secteurs, notamment l’industrie pétrolière et gazière, la transformation chimique, le maritime et d’autres domaines. Voici comment vous pouvez utiliser ce métal dans chacun de ces secteurs :

1) Industrie pétrolière et gazière

Le secteur offshore pétrolier et gazier figure en tête de la liste des industries qui dépendent le plus des tubes duplex 2205. Vous pouvez utiliser ce matériau pour diverses applications, telles que la gestion des eaux produites, l’injection d’eau de mer et les lignes d’injection de produits chimiques. Cela s’explique par la capacité du 2205 à résister à la fissuration sous contrainte induite par les chlorures dans l’eau de mer, ainsi qu’à supporter de fortes charges mécaniques.

Et ce n’est pas tout : vous pouvez également utiliser le 2205 pour les lignes d’écoulement sous-marines et les colonnes montantes (risers) en eaux peu profondes. En outre, dans les services de gaz acide contenant du sulfure d’hydrogène, il se distingue par sa bonne résistance à la fissuration sous contrainte induite par les sulfures, conformément aux limites définies dans la norme NACE MR0175 / ISO 15156-1 .

2) Transformation chimique

Dans traitement chimique plantes, vous trouverez le 2205 dans les raccords des cuves de stockage, les tubes des échangeurs de chaleur et les orifices des récipients sous pression. Cela s’explique par la capacité du métal à résister à des conditions sévères telles que les acides organiques, les solutions chlorurées et les milieux oxydants comme les acides acétique et phosphorique.

Dans les récipients sous pression, vous pouvez concevoir des parois plus minces grâce à la forte limite élastique de l’acier duplex 2205. En conséquence, cela réduit la quantité de matériau utilisée et le temps de fabrication, tout en évitant la fissuration sous contrainte liée à la corrosion, phénomène fréquemment observé sur les aciers 304L et 316L en service chloruré.

3) Marine et offshore

Si vous êtes actif dans la construction navale, vous pouvez utiliser l’acier duplex 2205 pour les systèmes de refroidissement à eau de mer, les lignes de ballast et les systèmes de lutte contre l’incendie. Ainsi, les composants présentent une durée de vie prolongée, car le 2205 ne subit pas de corrosion dans l’eau de mer stagnante.

De même, vous pouvez employer le 2205 pour les canalisations d’alimentation à haute pression dans les installations de désalinisation fonctionnant par osmose inverse. En effet, ce métal résiste aussi bien à une forte teneur en chlorures, qu’aux températures élevées et aux contraintes mécaniques.

4) Industrie du papier et de la pâte à papier

le duplex 2205 résiste aux effets des chlorures, ce qui permet d’éviter la fissuration par corrosion sous contrainte. Vous pouvez donc l’utiliser dans l’industrie de la pâte et du papier pour les opérations de blanchiment.

En outre, si votre usine de blanchiment utilise de l’hypochlorite de sodium ou du dioxyde de chlore, ce matériau s’avère particulièrement utile — contrairement aux aciers inoxydables austénitiques, qui peuvent subir des piqûres prématurées.

5) Autres industries

Vous pouvez utiliser acier inoxydable 2205 dans de nombreuses autres industries exigeant une grande propreté et une forte résistance à la corrosion. Cela comprend notamment :

• Transformation Alimentaire : Vous pouvez utiliser le 2205 pour les conduites de saumure et les systèmes de nettoyage en place (CIP), car il résiste à la corrosion, garantissant ainsi l’hygiène alimentaire.
• Médicaments : Le duplex convient aux canalisations de process portant des ingrédients actifs dans des solvants agressifs. Ainsi, vous respectez non seulement les normes d’hygiène, mais bénéficiez également d’une excellente résistance mécanique.
• Contrôle de la pollution : Si vous évoluez dans le secteur de la maîtrise de la pollution, le duplex 2205 constitue un matériau économique. Il offre de bonnes performances dans les équipements exposés à l’acide sulfurique et à des effluents riches en chlorures, assurant ainsi une plus longue durée de vie.

Quelles sont les limitations des tubes en acier inoxydable duplex 2205 ?

Comme tout autre matériau, le duplex 2205 présente également des inconvénients. Tout d’abord, il n’est stable qu’à des températures allant jusqu’à 300 °C (572 °F). Cela signifie que, s’il est exposé à la chaleur sur de longues périodes, des phases sigma et chi se forment. En conséquence, cela crée des sites de corrosion localisée et rend le matériau fragile.

Ensuite, les températures basses inférieures à -50 °C posent des problèmes différents. Si vous travaillez avec ce matériau à de telles températures basses, la phase ferritique subit une transition ductile-fragile. Ce phénomène réduit sa ténacité aux chocs et augmente le risque de rupture fragile sous l’effet de charges dynamiques.

Un autre inconvénient du duplex 2205 est qu’il exige une plus grande prudence lors de la fabrication, contrairement aux nuances austénitiques. Dans le cas contraire, un pliage à froid médiocre augmentera le retour élastique (springback) et limitera la déformation possible du matériau avant recuit.

En outre, l'usinage de l'acier duplex 2205 s'effectue généralement environ 20 % plus lentement que celui de l'acier inoxydable 316L. Cela signifie que vos outils s’usent plus rapidement. Vous devez donc utiliser des plaquettes coupantes en carbure ou en céramique dotées de revêtements résistants à l’usure afin de maintenir les coûts de production à un niveau raisonnable.

Enfin, le soudage exige un contrôle plus strict. En résumé, vous devez employer des métaux d’apport contenant de l’azote, tels que l’ER2209, afin de conserver un équilibre entre les phases ferritique et austénitique et d’éviter la formation d’une quantité excessive de ferrite dans la zone soudée.

Questions fréquemment posées

Le tube en acier duplex 2205 est-il rentable ?

l’acier duplex 2205 peut vous permettre d’économiser sur le long terme. Par exemple, vous pouvez concevoir des parois plus minces, car ce matériau offre une résistance élevée, ce qui réduit à la fois les coûts liés aux matériaux et ceux de l’installation. Par ailleurs, sa capacité à résister à la corrosion signifie que vous pouvez utiliser ce tube pendant une longue période avec des coûts de maintenance réduits.

Quelle est la différence entre le tube en acier inoxydable 2205 et le tube en acier inoxydable 316 ?

Les aciers 2205 et 316 diffèrent principalement par leurs performances respectives. Le tube en acier duplex 2205 offre une résistance mécanique presque deux fois supérieure à celle du 316. En outre, il présente une meilleure résistance à la corrosion sous contrainte chlorurée, ce qui permet de l’utiliser dans des environnements corrosifs.

le tube en acier 316, quant à lui, offre une ductilité supérieure et supporte plus efficacement les températures élevées. Il convient donc bien aux applications où l’exposition à la corrosion est modérée et où la souplesse est un critère important.

Le tube en acier duplex 2205 peut-il être soudé ?

Oui, le 2205 duplex peut être soudé, à condition d’utiliser un métal d’apport adapté, tel que l’ER2209. Par ailleurs, il est essentiel de maîtriser l’apport de chaleur et de protéger le bain de fusion. Ainsi, la soudure conserve une résistance élevée et une résistance à la corrosion équivalente à celle du matériau de base.

Quel est le prix du tube en acier duplex 2205 ?

le tube duplex 2205 vous coûtera 1,5 à 2 fois plus cher qu’un tube en acier inoxydable 316L équivalent, au kilogramme. Les prix réels varient selon les conditions du marché, la taille de la commande, les dimensions et le fournisseur. Nous vous conseillons donc de contacter directement votre fournisseur pour obtenir un devis précis.

Conclusion

le tube en acier inoxydable duplex 2205 vous offre des performances supérieures et une meilleure résistance à la corrosion que les aciers austénitiques. Il présente même une limite élastique presque deux fois supérieure à celle du 316L. Ainsi, vous pouvez utiliser des parois plus fines tout en respectant les exigences de performance, ce qui réduit les coûts matériels et le poids global du système.

En outre, il offre une résistance exceptionnelle à la fissuration sous contrainte induite par les chlorures ainsi qu’à la piqûre. Que vous installiez des infrastructures offshore, des systèmes d’eau de mer ou des équipements de traitement chimique, l’utilisation du 2205 garantit une durée de service durable.

Toutefois, vous devez veiller à ce que vous achetiez les matériaux auprès d'un fournisseur fiable pour des performances garanties, grâce à Voyagemetal. Nous assurons la traçabilité des matériaux, le traitement thermique approprié et la conformité aux normes ASTM, ASME ou EN.