Brevet FR2264661A1 — publié le 19751017

La présente invention concerne un procédé pour l'obtention d'un produit résistant en meme temps aux sollicitations mécaniques et à la corrosion. L'invention est relative au problème d'obtention de ces prestations au moyen de la superposition de deux couches d'acier de composition et de structure différentes. Elle a plus précisément pour objet le procédé basé sur le principe qui consiste à soumettre à un seul traitement thermique le produit composite pour donner aux différentes couches qui le composent les propriétés désirées, c'est-à-dire de résistance aux sollicitations mécaniques et de résistance à la corrosion. L'obtention d'un produit en acier doté en meme temps d'une bonne résistance aux sollicitations mécaniques et à la corrosion est un problème fortement ressenti lors de-la construction de récipients soumis à la pression en général et en particulier de réacteurs pour l'industrie chimique. Dans ces cas-là se posent deux exigences qui sont au moins partiellement en contradiction.Il est en effet nécessaire de produire dans la couche superficielle obtenue au moyen de dépôt par fusion d'un acier inoxy dabe, une certaine quantité d'une phase métastable à température ambiante (ferrite 5) pour éviter les risques de criquage pendant le refroidissement de l'acier inoxydable et7 d'autre part, de maintenir à des valeurs très basses le pourcentage de celle-ci afin de reduire ses effets négatifs sur la résistance à la corrosion du produit manufacturé. Selon ltétat de la technique, on résolvait ce problème en soumettant une structure cylindrique d'acier au carbone faiblement allié (support) à un traitement qui comprenait essentiellement les phases suivantes: - austénisation à des températures aux environs de 9000C; - refroidissement à l'air ou dans un milieu de trempe; - chauffage à des températures aux environs de 600OC pour eliminer les tensions produites par le refroidissement drastique; - apport par fusion sur la paroi interne du cylindre d'une couche d'acier inoxydable; - traitement thermique pour éliminer les tensions qui se créent au cours du refroidissement du dépôt à l'interface entre ce dépôt et le métal de base. On notera qu'au cours du refroidissement de l'acier inoxydable fondu se crèent différentes phases qui sont métastables à température ambiante. Le traitement thermique ultérieur fait subir à cette phase méta- stable une transformation en composés qui sont eux aussi métastables à température ambiante. Tout cela a pour effet que l'interface entre la matrice austénitique de l'apport et les nouveaux composés métastables ainsi formés, est le siège de phénomènes accentués de corrosion lorsque la surface du produit se trouve en contact avec les produits chimiques traités dans le réacteur fini. La présente invention a pour but de procurer un procédé nouveau qui consiste en un traitement thermique capable de transformer complètement et d'une manière irréversible la phase métastable citée ci-dessus en un composé stable à température ambiante qui préserve la résistance à la corrosion du produit, même s'il est soumis à des traitements thermiques qui pourraient s' avérer nécessaires par la suite.Le procédé objet de la présente invention prévoit les opérations suivantes a) formage à chaud et soudage de tôles en acier au carbone normalisées ou à l'état brut de laminage et détendues (support); b) dépôt sur ces tôles d'une couche d'acier inoxydable (apport); c) chauffage du produit composite obtenu à une température comprise entre 800 et 10000C pendant des temps qui ne sont pas inférieurs à deux heu res afin de permettre l'austénisation de l'acier de support et la transformation irréversible, dans l'acier d'apport, de la phase méta stable en phase stable; d) refroidissement du produit composite suivi d'un revenu à des tempéra tures comprises entre 400 et 7000C pendant des temps qui ne sont pas inférieurs à 4 heures afin d'obtenir les caractéristiques mécaniques les meilleures de l'acier de support. Ce traitement thermique final ne nuit en rien aux propriétés de résistance à la corrosion de l'acier d'apport. Il convient de noter que les tôles d'acier au carbone peuvent être soumises au formage à chaud et à un soudage éventuel même après avoir été revêtues de l'acier d'apport. A la suite de cet exposé du caractère général des principes qui sont à la base de la présente invention, celle-ci sera décrite de manière plus détaillée en se référant à l'exemple suivant. Cet exemple a bien entendu un caractère explicatif mais ne limite en aucune manière le champ d'application des principes de la présente invention. EXEMPLE Une tôle d'acier du type ASTM A 201 GrB d'une ép-aisseur de 50 mm est soumise au cycle d'opérations suivant, après avoir été formée à chaud et soudée de manière à obtenir un cylindre - revêtement sur la paroi interne du cylindre, au moyen de plaquage par apport à l'aide d'un soudage à ruban, d'un acier inoxydable de la compo sition suivante (pourcentages en poids) C Si Mn Cr Ni Mo Nb Ti Gu Fe 0,03/ 0,85/ 1,47/ 17,74/ 11,73/ 2,70/ 0,01/ 0,01/ 0,07/ reste (%) - chauffage du produit composite à 91000 pendant deux heures; - refroidissement du produit composite à l'air à température- ambiante;; - chauffage du produit composite à 61000 pendant 6 heures. Afin de pouvoir prévoir le comportement à la corrosion de l'acier d'apport on s'est référé au profil des courbes de polarisation anodique obtenues en immergeant le matériel dans une solution de E2S04 à 20 % désaérée avec N2 et en enregistrant son comportement électrochimique par rapport à une électrode au sulfate de mercure saturé (E= + 645 mV). les caractéristiques les plus significatives qu'on a pu déduire des profils des courbes de polarisation anodique sont a) le maximum de densité de courant critique pour la passivation de l'a- cier ( Ic ); c b) la densité de courant de passivité ( I ). p Ces grandeurs sont inversement proportionnelles à la résistance à la corrosion de l'acier. Pour l'acier traité d'après notre invention on obtient les valeurs suivantes I 75 A c I 7,5 FA p Pour le même composite obtenu par apport de soudage surle matériel de support déjà chauffé à 91000 et refroidi à l'air, traité selon les procédés traditionnels pendant 2 heures à 7000C après la seule application du métal d'apport, on obtient les valeurs suivantes (indiquant des prestations anticorrosion bien plus réduites) in 265 A p 15 uA. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production de produits composites d'acier qui se composent d'une couche de support en acier résistant aux sollicitations mécaniques et d'une couche d'apport en acier résistant aux corrosions, caractérisé par la combinaison des étapes opératoires suivantes - formage d'une tôle en acier au carbone faiblement allié pour obtenir une forme appropriée à l'utilisation; - dépôt sur la tôle normalisée ou à l'état brut de laminage et détendue, d'une couche d'acier inoxydable fondu (apport); - chauffage du produitWcomposite ainsi obtenu après la solidification du métal d'apport, à une température comprise entre 800 et 100000 pendant un temps qui n'est pas inférieur à deux heures; - refroidissement du produit composite à vitesse contrôlée;; - chauffage du produit composite à une température comprise entre 450 et 700"C pendant un temps qui n'est pas inférieur à 4 heures; 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opé- ration de formage de la tôle est effectuée après le dépôt de la couche d'acier inoxydable fondu sur cette même tôle. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dépôt est un revêtement obtenu par plaquage d'un acier inoxydable au moyen d'un soudage au ruban sur le support. 4. Produits manufacturés caractérisés en ce qu'ils comportent une couche d'acier résistant à la corrosion et une couche d'acier résistant aux sollicitations mécaniquesi ces produits étant obtenus par le procédé comportant - le dépôt sur un acier au carbone faiblement allié, à l'état normalisé ou brut de laminage et détendu, 'une couche d'acier inoxydable fondu, - le chauffage du produit composite ainsi obtenu après solidification du métal d'apport, a une température comprise entre 850 et 950"C pendant un temps qui n'est pas inférieur à 2 heures; - refroidissement du produit composite à vitesse contrôlée, - chauffage du produit composite à une température comprise entre 400 et 700"C pendant un temps qui n'est pas inférieur à 4 heures. 5. Produits manufazturés obtenus par le procédé d'une quelconque des revendications 1 à 3.