Brevet FR2585370A1 — publié le 19870130

La présente invention concerne un acier réfractaire à 9 % de chrome ayant d'excellentes propriétés de ténacité et possédant une résistance élevée à la fissuration et une résistance élevée au fluage, dans un joint soudé. La construction des centrales nucléaires est main- tenant favorisée afin qu'elle satisfasse la demande d'éner- gie électrique qui augmente rapidement. La plupart des réacteurs nucléaires des centrales en fonctionnement actuel- lement sont des réacteurs à eau légère ayant, comme combus- tible, de l'uranium-235 contenu dans l'uranium naturel à raison de 0,7 % en poids seulement. La quantité des gise- ments naturels d'uranium est estimée à seulement cinq millions de tonnes environ dans le monde entier. Il existe donc une forte demande portant sur l'industrialisation complète d'une centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégénéra- teur qui permet une utilisation efficace de l'uranium natu- rel dont les gisements sont limités comme indiqué précédem- ment. Un réacteur surrégénérateur présente les avantages suivants. Il utilise, comme combustibles, le plutonium- 239 et l'uranium-238 contenus en grandes quantités dans l'uranium naturel. La fission nucléaire du plutonium-239 est provoquée par des neutrons rapides, et cette fission nucléaire produit de l'énergie thermique. Une fraction des neutrons rapides produits par fission nucléaire est absorbée dans l'uranium-238 et transforme celui-ci en pluto- nium-239. En conséquence, le plutonium-239 est formé en quantité supérieure à la quantité de plutonium-239 consommée par fission nucléaire dans le réacteur surrégénérateur. En conséquence, grâce à un tel réacteur, il est possible de produire de l'énergie thermique par fission nucléaire de plutonium-239 sur une longue période, sans renouvellement des combustibles. Cependant, une centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégénérateur a un coût de construction qui est plus du double de celui d'une centrale nucléaire à base d'un réacteur à eau légère. En conséquence, une réduc- tion du coût de construction est essentielle pour une industrialisation complète d'une centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégénérateur. La centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégé- nérateur comporte un réacteir surrégénérateur, un générateur de vapeur et une génératrice d'énergie électrique. L'énergie thermique produite par fission nucléaire du plutonium- 239 comme décrit précédemment, dans le réacteur surrégéné- rateur, échauffe du sodium liquide constituant un fluide de refroidissement qui circule dans le réacteur surrégéné- rateur, jusqu'à une température élevée. Le sodium liquide ainsi chauffé à haute température pénètre dans le générateur de vapeur qui comporte un surchauffeur et un évaporateur, et il chauffe de l'eau à haute pression circulant dans le surchauffeur et l'évaporateur, par échange de chaleur. En conséquence, l'eau à haute pression circulant dans le surchauffeur et l'évaporateur forme de la vapeur d'eau surchauffée. La vapeur d'eau surchauffée ainsi produite est transmise à une turbine de la génératrice d'énergie électrique et entraîne la turbine. L'entraînement de la turbine provoque la création d'énergie électrique. Le surchauffeur comporte une enceinte, des tubes d'échange de chaleur et des plaques à tubes, placés dans l'enceinte. La température du surchauffeur est portée à 550 C environ par la vapeur d'eau surchauffée qui circule dans les tubes d'échange de chaleur. En conséquence, on utilise habituellement de l'acier inoxydable austénitique SUS304 spécifié dans la norme industrielle japonaise JIS comme matériau pour les enceintes des surchauffeurs, et on utilise l'acier inoxydable austénitique SUS321 spécifié dans ces mêmes normes comme matériau pour les tubes d'échange de chaleur et les plaques à tubes du surchauffeur. L'évaporateur comporte aussi une enceinte ou cuve, des tubes d'échange de chaleur et des plaques à tubes placés dans l'enceinte. La température de l'évaporateur est infé- rieure à celle du surchauffeur. On utilise donc habituelle- ment un acier 2 1 Cr-lMo comme matériau pour l'enceinte, les tubes d'échange et les plaques à tubes de l'évaporateur. L'utilisation classique d'acier inoxydable austé- nitique coûteux comme matériau du surchauffeur donne un coût élevé de construction à la centrale nucléaire. En outre, le matériau du surchauffeur est différent de celui de l'évaporateur comme décrit précédemment. Lors du raccor- dement du surchauffeur à l'évaporateur par soudage, le problème suivant est alors posé par le joint soudé résul- tant. La quantité de carbone contenue dans l'acier inoxy- dable austénitique qui constitue le matériau du surchauffeur est inférieure à celle de l'acier 2 1 Cr-lMo qui est le matériau de l'évaporateur. L'activité du carbone de l'acier inoxydable austénitique dans le sodium liquide circulant dans le surchauffeur et l'évaporateur est différente de celle de l'acier 2 1 Cr-lMo. En conséquence, une décarbu- 4 1 ration apparait du côté de l'acier 2 - Cr-lMo,dans le joint soudé, pendant l'utilisation et une cémentation, c'est-à-dire une carburation, apparaît du côté de l'acier inoxydable austénitique dans le joint soudé, si bien que le joint soudé subit une détérioration. La résolution des problèmes précités nécessite la disponibilité d'un acier réfractaire de faible coût ayant une résistance au fluage comparable à celle de l'acier inoxydable austénitique précité, comme matériau commun au surchauffeur et à l'évaporateur. Les normes ASTM des Etats-Unis d'Amérique spécifient, comme acier réfractaire satisfaisant à ces critères, un acier réfractaire à 9 % de chrome (A213-T91) ayant la composition chimique indiquée dans le tableau I. Tableau I C Si Mn P S Cr Mo V Nb 0,10 0,39 0,38 0,002 0,006 8,30 0,93 0,21 0,08 Cependant, l'acier réfractaire à 9 % de chrome (A213-T91) ayant la composition chimique indiquée dans le tableau I pose les problèmes suivants. La quantité de carbone atteint 0,10 % en poids. La résistance à la fissu- ration à basse température, dans le joint soudé, est donc faible, et la production d'une phase i + y après solidifi- cation du métal fondu pendant le soudage donne une faible résistance à la fissuration à température élevée au joint soudé. En outre, comme la résistance au fluage -du métal de base devient excessivement élevée, il existe une impor- tante différence entre les résistances au fluage de la zone ramollie du joint soudé et le métal de base, -si bien que le joint soudé est détérioré. Les normes JIS spécifient, comme acier réfractaire peu coûteux ayant une résistance au fluage comparable à celle de l'acier inoxydable austénitique précité, un acier réfractaire à 9 % de chrome (STBA-27) ayant la composition chimique du tableau II (bien que celle-ci ne soit pas encore officiellement instituée). Tableau II C Si Mn P S Cr Mo 0,05 0,46 0,55 0,002 0,007 8,47 2,00 Cependant, l'acier réfractaire à 9 % de chrome (STBA-27) ayant la composition chimique du tableau II pose les problèmes suivants. La teneur en molybdène atteint 2,00 % en poids. Elle provoque une augmentation de la quan- tité de ferrite dans l'acier si bien que la ténacité est faible. En outre, après chauffage pendant une longue période en cours d'utilisation, la précipitation d'une phase de Laves (Fe2Mo) provoque une détérioration supplémentaire de la ténacité. La centrale nucléaire à base d'un réacteur surré- génateur impose donc un coût élevé de construction comme décrit précédemment. En conséquence, le temps de fonction- nement de la centrale sans accident doit être accru afin que le coût énorme de construction soit couvert et que le coût de l'énergie électrique créé soit réduit au-dessous de celui d'une centrale électrique à charbon, à pétrole ou à gaz naturel liquéfié. Dans ces conditions, la mise au point d'un acier réfractaire peu coûteux à 9 % de Cr, ayant une excellente ténacité et possédant une résistance élevée à la fissuration et une résistance élevée au fluage, dans un joint soudé, et convenant particulièrement bien comme matériau pour un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégénérateur, est donc très souhaitable, mais un tel acier réfractaire n'a pas encore été proposé. La présente invention a donc pour objet un acier réfractaire à 9 % de chrome ayant d'excellentes propriétés de ténacité et possédant une résistance élevée à la fissura- tion et une résistance élevée au fluage dans un joint soudé. La présente invention a aussi pour objet un acier réfractaire à 9 % de chrome qui est peu coûteux et convient comme matériau pour un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégénérateur. Selon une caractéristique de l'invention, un acier réfractaire à 9 % de chrome, ayant une excellente ténacité et possédant une résistance élevée à la fissuration et une résistance élevée au fluage dans un joint soudé, se caractérise en ce qu'il contient essentiellement carbone: de 0,04 à 0, 09 % en poids silicium: de 0,01 à 0,50 % en poids manganèse: de 0,25 à 1, 50 % en poids chrome: de 7,0 à 9,2 % en poids molybdène: de 0,50 à 1,50 % en poids aluminium soluble: de 0,005à0,060% en poids azote: de 0,001 à 0, 060 % en poids la quantité totale d'azote et de carbone étant au maximum égale à 0,13 % en poids, au moins un élément choisi dans le groupe qui comprend vanadium: de 0,01 à 0,30 % en poids et niobium: de 0,005 à 0,200 % en poids la quantité totale de vanadium et 1,5 fois celle du niobium étant au maximum de 0,30 % en poids, et le reste étant formé de fer et des impuretés inévitables, et la quantité de ferrite ( ôF) contenue dans l'acier réfrac- taire à 9 % de chrome pouvant atteindre - 5 % en poids, lorsqu'elle est calculée par la formule suivante: 6F (% en poids) = -104 - 555 (C + 7N) + 32,9Si - 49,5Mn + 12,1Cr + 39,1Mo + 46,1V + 83,5Nb. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un graphique représentant l'effet de la teneur en chrome sur la résistance à la fissuration à température élevée dans un joint soudé; la figure 2 est un graphique représentant l'effet des teneurs en vanadium et en nobium sur la résistance à la fissuration à température élevée dans un joint soudé; la figure 3 est un graphique représentant la résis- tance au fluage d'un joint soudé d'un spécimen de l'acier selon l'invention; et la figure 4 est un graphique représentant la résis- tance au fluage d'un joint soudé d'un spécimen d'acier n'entrant pas dans le cadre de l'invention, à titre compara- tif. Des études poussées ont été réalisées, dans le cadre indiqué précédemment, pour la mise au point d'un acier réfractaire à 9 % de chrome qui soit peu coûteux, qui possède une excellente ténacité et qui possède une résistance élevée à la fissuration et une résistance élevée au fluage dans un joint soudé, et qui convient en particu- lier comme matériau d'un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégénérateur. Les décou- vertes suivantes ont été réalisées. (1) Il est possible d'augmenter la ténacité et d'accroître la résistance au fluage dans un joint soudé sans réduction de la résistance à la fissuration du joint soudé par limitation de la teneur en carbone dans la plage comprise entre 0,04 et 0,09 % en poids. (2) Il est possible d'augmenter la résistance au fluage dans le joint soudé sans réduction de la téna- cité par limitation de la teneur en molybdène à la plage comprise entre 0,50 et 1,50 % en poids. (3) Il est aussi possible d'augmenter la résistance au fluage dans le joint soudé sans réduction de la résis- tance à la fissuration à haute température par addition d'au moins 0,01 à 0,30 % en poids de vanadium ou de 0,005 à 0,200 % en poids de niobium afin que la quantité totale de vanadium et de 1 fois et demie la quantité de niobium atteigne au maximum 0,30 % en poids. (4) Il est possible d'éviter la détérioration de la ténacité par limitation de la quantité de ferrite (6 F) d'un acier réfractaire à 9 % de chrome à une valeur au maximum égale à - 5 % en poids, calculée par la formule suivante 6 F (% en poids) = -104 - 555 (C + yN) + 32,9Si - 49,5Mn + 12,1Cr + 39,1Mo + 46,1V + 83,5Nb. L'invention a été effectuée sur la base des décou- vertes précédentes, et l'acier réfractaire à 9 % de chrome selon l'invention se caractérise en ce qu'il contient essentiellement carbone: de 0,04 à 0,09 % en poids silicone: de 0,01 à 0,50 % en poids manganèse: de 0,25 à 1,50 % en poids chrome: de 7,0 à 9,2 % en poids molybdène: de 0, 50 à 1,50 % en poids aluminiumsoluble: de 0,005 à 0,060 % en poids azote: de 0,001 à 0,060 % en poids la quantité totale d'azote et de carbone étant au maximum égale à 0,13 % en poids, au moins un élément choisi dans le groupe qui comprend vanadium: de 0,01 à 0,30 % en poids et niobium: de 0,005 à 0,200 % en poids la quantité totale de vanadium et de 1,5 fois celle du niobium pouvant atteindre 0,30 % en poids au maximum, et le reste étant formé de fer et d'impuretés inévitables, et la quantité de ferrite ( F) de l'acier réfractaire à 9% de chrome pouvant atteindre au maximum - 5 % en -poids, calculée par la formule suivante F (% en poids) = -104 - 555 (C + vN) + 32,9Si - 49,5Mn + 12,1Cr + 39,1Mo + 46,1V + 83,5Nb. Les raisons pour lesquelles la composition chimique de l'acier réfractaire à 9 % de chrome et la quantité de ferrite ( 1F) de cet acier selon l'invention sont limitées dans les plages précitées, sont indiquées dans la suite. (1) Carbone Le carbone a pour rôle d'augmenter la résistance au fluage par création de carbures obtenus par combinaison avec du chrome, du molybdène, du vanadium et du niobium, de même que l'augmentation de la ténacité par la réduction de la quantité de ferrite dans l'acier. Cependant, lorsque la teneur en carbone est inférieure à 0,04 ' en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en carbone dépasse 0,09 % en poids d'autre part, la résistance à la fissuration à basse température et la résistance à la fissuration à haute température du joint soudé se détériorent. En conséquence, la teneur en carbone doit être limitée à la plage comprise entre 0,04 et 0,09 % en poids. (2) Silicium Le silicium a un effet désoxydant et la fonction d'augmenter l'aptitude au durcissement. Cependant, lorsque la teneur en silicium est inférieure à 0,01 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en silicium dépasse 0,50 % en poids d'autre part, la quantité de ferrite contenue dans l'acier augmente, si bien que la ténacité est réduite. En conséquence, la teneur en silicium doit être limitée à la plage comprise entre 0,01 et 0,50 % en poids. (3) Manganèse Le manganèse a un effet désoxydant et pour fonction d'augmenter l'aptitude au durcissement et la résistance mécanique. Cependant, lorsque la teneur en manganèse est inférieure à 0,25 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en manganèse dépasse 1,50 % en poids d'autre part, l'acier devient excessivement dur, et la résistance à la fissuration à basse température du joint soudé se détériore. En conséquence, la teneur en manganèse doit être limitée à la plage comprise entre 0,25 et 1,50 % en poids. (4) Chrome Le chrome a pour fonction d'améliorer la résistance à l'oxydation. Cependant, lorsque la teneur en chrome est inférieure à 7,0 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en chrome dépasse 9,2 % en poids d'autre part, la résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé diminue et la quantité de ferrite dans l'acier augmente si bien que la ténacité est réduite. On a étudié l'effet de la teneur en chrome sur la résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé, d'après l'essai à contrainte transversale variable tel que décrit dans la suite. Les surfaces des éprouvettes ayant chacune l'épaisseur prescrite, ont été partiellement soudées. Les joints soudés des éprouvettes pendant le soudage ont été pliés à force avec une déforma- tion augmentée de 1 % et la somme des longueurs des fissures à haute température produites dans chacun des joints soudés a été mesurée. Les résultats de cet essai sont représentés sur la figure 1 sur laquelle les abscisses représentent la teneur en chrome en pourcentage et les ordonnées la somme des longueurs des fissures à haute température pour une contrainte augmentée de 1 %, en millimètres. Sur la figure 1, les cercles clairs représentent la somme des longueurs des fissures formées à haute température dans les éprouvettes d'acier au chrome ayant des teneurs en chrome différentes et contenant 0,24 % en poids de vanadium et 0,11 % en poids de niobium, et les points sombres repré- sentent la somme des longueurs des fissures formées à haute température dans les éprouvettes d'acier au chrome qui ont des teneurs différentes en chrome et contiennent 0,17 % en poids de vanadium et 0,22 % en poids de niobium. Comme l'indique clairement la figure 1, une teneur en chrome supérieure à 9,2 % en poids augmente la somme des longueurs des fissures formées à haute température et donne une plus faible résistance à la fissuration à haute température aux joints soudés. En conséquence, la teneur en chrome doit être limitée à la plage comprise entre 7,0 et 9,2% en poids. (5) Molybdène Le molybdène a pour rôle d'augmenter la résistance au fluage dans le joint soudé. Cependant, lorsque la teneur en molybdène est inférieure à 0,50 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en molybdène dépasse 1,50 % en poids d'autre part, l'augmen- tation de la quantité de ferrite dans l'acier diminue la ténacité et, après chauffage pendant une longue période en cours d'utilisation, la précipitation d'une phase de Laves (Fe2Mo) réduit encore la ténacité. En conséquence, la teneur en molybdène doit être limitée à la plage comprise entre 0,50 et 1,50 % en poids. (6) Aluminium soluble L'aluminium soluble a pour rôle d'augmenter la ténacité par empêchement du grossissement des grains austéni- tiques et lorsque du bore décrit dans la suite est ajouté, il augmente l'effet d'accroissement de l'aptitude au durcis- sement donnée par le bore. Cependant, lorsque la teneur en aluminium soluble est inférieure à 0,005 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en aluminium soluble dépasse 0,060 % en poids d'autre part, la plus grande quantité de ferrite dans l'acier réduit la ténacité. En conséquence, la teneur en aluminium soluble doit être limitée à la plage comprise entre 0,005 et 0,060 % en poids. (7) Azote: L'azote a pour rôle de réduire la quantité de ferrite dans l'acier et ainsi d'augmenter la ténacité. Cependant, lorsque la teneur en azote est inférieure à 0,001 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en azote dépasse 0,060 % en poids d'autre part, l'aptitude au durcissement augmente excessi- vement. En conséquence, la teneur en azote doit être limitée à la plage comprise entre 0,00let 0,060 % en poids. Lorsque la quantité totale d'azote et de carbone dépasse 0,13% en poids, la résistance à la fissuration à basse température et la résistance à la fissuration à température élevée dans le joint soudé diminuent. En conséquence, la quantité totale d'azote et de carbone doit être limitée à 0,13 % en poids au maximum. (8) Vanadium Le vanadium a pour rôle de former des carbures par combinaison avec le carbone et d'augmenter ainsi la résistance au fluage. Cependant, lorsque la teneur en vana- dium est inférieure à 0,01 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en vanadium dépasse 0,30 % en poids d'autre part, la température du traitement thermique appliquée pour la dissolution des carbures produits par combinaison avec le carbone, doit être augmentée et l'augmentation de la quantité de ferrite présente dans l'acier diminue non seulement la ténacité mais aussi la résistance à la fissuration à haute température du joint soudé. En conséquence, la teneur en vanadium doit être limitée à la plaque comprise entre 0,01 et 0,30 % en poids. (9) Niobium Le niobium, comme le vanadium, a pour fonction de former des carbures par combinaison avec le carbone et d'augmenter ainsi la résistance au fluage. Pour les mêmes raisons que dans le cas du vanadium, la teneur en niobium doit être limitée à la plage comprise entre 0,005 et 0,200 % en poids. Le vanadium et le niobium ont pour rôle d'augmenter la résistance au fluage comme décrit précédemment et l'addi- tion simultanée de vanadium et de niobium rend plus remar- quable l'effet précité. Cependant, les teneurs en vanadium et en niobium affectent beaucoup la résistance à la fissuration à haute température du joint soudé. On a donc étudié l'effet des teneurs en vanadium et en niobium sur la résistance à la fissuration à haute température du joint soudé dans l'essai à contrainte transversale variable décrit dans la suite. Les surfaces des éprouvettes d'acier au chrome, ayant chacune une épaisseur prescrite et ayant les différentes teneurs en vanadium et en niobium et contenant 0,05 % en poids de carbone, 9 % en poids de chrome et 1 % en poids de molyb- dène, ont été partiellement soudées. Les joints soudés des éprouvettes pendant le soudage ont été repliés à force avec une déformation augmentée de 1 %, et la somme des longueurs de fissuration à haute température obtenues dans chacun des joints soudés a été mesurée. Le résultat de l'essai est indiqué sur la figure 2. Sur celle-ci, les cercles noircis dans le quadrant supérieur droit repré- sentent le cas dans lequel la somme des longueurs des fissu- res à haute température est inférieure à 0,5 mm, les points ayant une partie droite sombre représentent le cas dans lequel la somme des longueurs des fissures à haute tempéra- ture est supérieure à 0,5 mm et inférieure à 1,0 mm, et les points ayant un quadrant supérieur gauche clair repré- sentent le cas dans lequel la somme des longueurs des fissu- res à haute température est d'au moins 1,0 mm. Sur la figure 2,1a région (I) délimitée par une oblique est la région dans laquelle la somme des longueurs des fissures à haute température est inférieure à 0,5 mm, la région (II) délimitée par deux obliques représente la région dans laquelle la somme des longueurs des fissures à haute température est supérieure à 0,5 mm et inférieure à 1,0 mm, et la région restante (III) est celle dans laquelle la somme des longueurs des fissures à haute température est au moins égale à 1,Omm. La région (I) contient aussi la somme des longueurs des fissures à haute température qui est inférieure à 0,5 mm pour l'acier inoxydable austénétique précité SUS 304, spéci- fié dans les normes JIS et qui ne pose pas de problème de résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé. La quantité totale de vanadium et de 1,5 fois celle du niobium doit être au maximum égale à 0,30 % en poids afin que les conditions de la région (I) soient satis- faites. En conséquence, la somme de la quantité de vanadium et de 1,5 fois la quantité de niobium doit être limitée à 0,30 % en poids au maximum. (10) Cuivre Le cuivre a pour rôle d'augmenter la résistance mécanique. Dans l'acier selon l'invention, le cuivre est donc ajouté éventuellement. Cependant, lorsque la teneur en cuivre est inférieure à 0,01 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en cuivre dépasse 0,50 % en poids d'autre part, l'ouvrabilité à chaud est réduite et la résistance à la fissuration à haute tempé- rature dans le joint soudé diminue. En conséquence, la teneur en cuivre doit être limitée à la plage comprise entre 0,01 et 0,50 % en poids. (11) Nickel Le nickel a pour rôle d'augmenter l'aptitude au durcissement et de réduire la quantité de ferrite dans l'acier, si bien que la ténacité est accrue. Dans l'acier selon l'invention, le nickel est donc ajouté éventuellement en quantité nécessaire. Cependant, lorsque la teneur en nickel est inférieure à 0,01 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en nickel dépasse 0,50 % en poids d'autre part, la dureté de la zone affectée par la chaleur à proximité du joint soudé augmente excessivement et donne une plus faible résistance à la fissuration à basse température dans le joint soudé. En conséquence, la teneur en nickel doit être limitée à la plage comprise entre 0,01 et 0,50 % en poids. (12) Bore Le bore a pour rôle d'augmenter l'aptitude au durcissement. Dans l'acier selon l'invention, le bore est donc ajouté éventuellement. Cependant, lorsque la teneur en bore est inférieure à 0,0003 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en bore dépasse 0,0030 % en poids d'autre part, la résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé diminue. En conséquence, la teneur en bore doit être limitée à la plage comprise entre 0,0003 et 0,0030 % en poids. (13) Titane Le titane a pour rôle de former des carbures par combinaison avec le carbone, avec augmentation de la résis- tance au fluage et, lorsque du bore est ajouté, il augmente l'effet d'accroissement de l'aptitude au durcissement donné par le bore. Dans l'acier selon l'invention, le titane est donc ajouté éventuellement. Cependant, lorsque la teneur en titane est inférieure à 0,005 % en poids, l'effet précité voulu ne peut pas être obtenu. Lorsque la teneur en titane dépasse 0,030 % en poids d'autre part, la plus grande quantité de ferrite contenue par l'acier réduit la ténacité. En conséquence, la teneur en titane doit être limitée à la plage comprise entre 0,005 et 0, 030% en poids. (14) Quantité de ferrite (tF) dans l'acier Dans la zone à grain grossier de la région affectée par la chaleur à proximité du joint soudé, la ferrite existe en quantité supérieure à celle du métal de base car la ferrite se forme à température élevée pendant le soudage. En outre, lors d'un recuit de normalisation d'une plaque d'acier au chrome ayant une àpaisseur de 300 mm par exemple, la plaque d'acier au chrome chauffée à une température d'environ 800 C est alors refroidie jusqu'à une température d'environ 500 C avec une faible vitesse de refroidissement d'environ 2 0C/min. Ce recuit de normali- sation provoque une transformation de Ar3 et provoque donc la formation de ferrite dans l'acier. La ferrite provoque une réduction de la ténacité. En conséquence, la quantité de ferrite ( tF) dans l'acier, calculée par la formule suivante A ou B, doit être limitée à une valeur maximale de - 5% en poids. A. Lorsque l'acier ne contient ni nickel ni bore comme élément éventuel et supplémentaire: 6F (% en poids) = -104 - 555 (C +.N) + 32,9Si - 49,5Mn F7 + 12,1Cr + 39,1Mo + 46,1V + 83,5Nb B. Lorsque l'acier contient au moins l'un des éléments nickel et bore comme élément supplémentaire éventuel F (% en poids) = -104 - 555 (C + -N) + 32,9Si - 49,5Mn - 28;7Ni + 12,1Cr + 39,1Mo + 46,1V + 83,5Nb - 697B On décrit maintenant en détail un acier selon l'invention dans un exemple, avec une comparaison avec des aciers n'entrant pas dans le cadre de l'invention. EXEMPLE Des éprouvettes d'acier selon l'invention (appe- lées dans la suite "échantillons selon l'invention") n s 1 à 9, ayant une composition chimique et une quantité de ferrite (6F) entrant toutes deux dans le cadre de l'inven- tion comme l'indique le tableau III, ont été préparées. A titre comparatif, des éprouvettes d'acier (appelées dans la suite "échantillons de comparaison") n s 1 à 4, ayant une composition chimique et une quantité de ferrite (SF) dont l'une au moins était en dehors du cadre de l'in- vention, ont aussi été préparées. Les échantillons compa- ratifs n s 1 et 2 avaient à la fois une composition chimique et une quantité de ferrite ( dF) en dehors du cadre de l'invention comme l'indique le tableau III. Les échantillons comparatifs n s 3 et 4 avaient une composition chimique en dehors du cadre de l'invention, et la quantité de ferrite (6F) entrant dans le cadre de l'invention comme l'indique le tableau III. A titre de référence, la composition chimi- que de l'acier inoxydable austénitique SUS304 spécifié dans les normes JIS est aussi indiquée dans le tableau III. La résistance à la fissuration à basse température d'un joint soudé (les grandeurs Hv10max et yTstop, spéci- fiées dans les normes JIS), la résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé et la ténacité du métal de base et du joint soudé ont été étudiées sur les échantillons selon l'invention n l à 9 et comparatifs n l à 4, par mise en oeuvre de divers essais tels que décrits dans la suite. Les résultats de ces essais figurent dans le tableau IV. Tableau III No épais- Composition chimique (% en poids) seur (mm) C Si Mn P S Cu Ni Cr Mo V Nb 1 20 0,07 0,31 0,51 0,003 0,005 - - 8,30 1,05 0,21 0,05 2 30 0,06 0,30 0,55 0,005 0,002 - 0,05 8,16 0,95 0,16 0,06 3 50 0,06 0,29 0,56 0,002 0,003 - 0,10 8,05 1,03 0,17 0,08 ô 4 300 0,08 0,22 0,60 0,005 0,001 - 0,08 8,32 0,96 0,22 0,04 6 250 0,07 0,10 0,62 0,007 0,001 - - 7,05 1,06 0,23 0,03 o - 7 50 0,09 0,05 0,55 0,002 0,002 - - 9,01 1,25 0,28 - 8 50 0,09 0,35 0,66 0,009 0,001 - 0,45 8,98 1,11 - 0,11 9 250 0,05 0,05 1,35 0,011 0,001 - - 8,16 0,77 0,22 0,04 l-s cô 1 i 50 0,07 0,28 0,62 0,006 0,005 - - 8,85 2,24 - - - t12 15 0,09 0,35 0,54 0,008 0,006 - - 9,29 1,07 0,17 0,21 3 15 0,10 0,39 0,38 0,002 0,006 - - 8,30 0,93 0,21 0,08 o 4 15 0,10 0,33 0,52 0,009 0,004 - - 8,97 1,05 - - SUS 304 15 0,05 0,62 1,79 0,022 0,011 - 8,87 18,75 0,11 - - ru1 Ln Un Lo -J Tableau III (suite) N0 épais- Composition chimique (% en poids) Quantité de ferrite ( F) seur -- (% en poids) (mm) Ti B N Sol.Al 0, 012 m 0,022 0,007 0,00 09 0,0011 0,0015 0,0122 0,0116 0,0119 0,0139 0,0129 0,0144 0,0295 0,0330 0,0048 0,016 0,014 0,016 0,015 0,021 0,026 0,033 0,026 0,022 - 8,8 -12,9 -11,9 28,2 -17,1 -33,8 -22,8 -43,2 -56,5 1 50 - 0,0141 0,016 -23,7 2 15 - - 0,0102 0,011 6,4 3 15 - - 0,0329 0,014 -30,0 4 15 - - - - -29,6 SUS 304 15 - - 0,0170 - - * Ln oo o VI >4 Tab]eau IV Résistance à la fissuration Résistance à la fissuration Ténacité (vE) à basse température à haute tempéerature no Hv lom YT Smcme des longueurs des fissures Métal de Joint stop à haute température avec défor- base soudé ( C) mation augmentée de 1 % (nm) (kg. f.m) (kg.f.m) c 4- c a) H c o c o'J 4-> -- -,- 0,1 0,3 0,1 0,3 0,5 0,1 0, 5 0,7 0,3 > 30 > 30 17,5 21,2 ,5 > 30 > 30 24,4 26,9 24,8 27,4 29,2 ,1 27, 2 ,5 21,1 21,7 c 1 331 100 0 16,4 3,4 a 2 376 150 3,1 20,2 6,5 t t 3 C 433 150 2,4 > 30 17,4 oU 4 429 150 1,5 15,5 10,6 r- r%) Ln Ln. o (1) Résistance à la fissuration à basse température (HVlomax) La résistance à la fissuration à basse température (HV1omax) dans le joint soudé a été mesurée par l'essai de dureté maximale spécifié par la norme JIS Z3101, cet essai comprenant le soudage partiel de la surface d'un échan- tillon dans des conditions prescrites, puis la mesure de la valeur maximale de la dureté dans la zone affectée par la chaleur de soudage, à l'aide de l'essai de dureté Vickers, sous une charge de 98,1N. (2) Résistance à la fissuration à basse température (yTstop) La résistance à la fissuration à basse température (yTstop) dans le joint soudé a été mesurée par l'essai de fissuration d'une fente en Y telle que spécifiée dans la norme japonaise JIS Z3158, comprenant la formation d'une gorge diagonale en Y dans un échantillon, le préchauffage de l'échantillon ayant la gorge ainsi formée, à diverses températures, le soudage de la gorge dans des conditions prescrites, et la détermination de la température de pré- chauffage pour laquelle une fissuration du pied n'apparaît pas. Dans cet essai, des échantillons ayant chacun une épais- seur de 50 mm sont utilisés pour les échantillons n 4,5,6 et 9 selon l'invention. (3) Résistance à la fissuration à haute température La résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé a été mesurée à l'aide de l'essai d'appli- cation de contraintes transversales variables qui comportent le soudage partiel de la surface d'un échantillon, ayant une épaisseur de 8 mm, dans les conditions suivantes, le pliage à force du joint soudé de l'échantillon pendant le soudage avec une déformation augmentée de 1 %, et la mesure de la somme des longueurs des fissures formées à haute tempé- rature dans le joint soudé: procédé de soudage: soudage à l'arc à électrode de tungstène sous gaz protec- teur courant de soudage: 150 A tension de l'arc: 15 V vitesse de soudage: 7 cm/minute (4) Ténacité (vEo) La ténacité du métal de base et celle du joint soudé ont été mesurées par l'essai de choc qui comprend le soudage partiel de la surface d'un échantillon dans les conditions suivantes, la formation d'une encoche en V à la fois sur le métal de base et sur la zone affectée par la chaleur de soudage, à 2 mm de la ligne de jonction de la soudure, et la mesure de la valeur du choc à 0 C à la fois pour le métal de base et pour la zone affectée par la chaleur de soudage: procédé de soudage: soudage à l'arc avec électrode de tungstène sous gaz protec- teur fil de soudage: même composition chimique que le métal de base température de préchauffage et température de l'échantillon entre les passes: 150 C, chaleur fournie pour le soudage: 14,4 kJ/cm, température de traitement thermique après sou- dage: 710 C durée du traitement thermique après soudage: 8,5h. Il est évident d'après les tableaux III et IV que l'échantillon de comparaison n l, ayant une teneur élevée en molybdène n'entrant pas dans le cadre de l'invention, qui ne contient ni vanadium, ni niobium et qui a une grande quantité de ferrite (%F) qui sort du cadre de l'invention, possède une faible ténacité dans le joint soudé. L'échan- tillon comparatif n 2 ayant une teneur élevée en chrome, une somme importante de la quantité de vanadium et de 1,5 fois celle de niobium et une quantité importante de ferrite (6F) dans l'acier, toutes ces valeurs sortant du cadre de l'invention, présentent une faible résistance à la fissura- tion à haute température et une faible ténacité dans le joint soudé. L'échantillon comparatif n 3 qui a une teneur élevée en carbone et une valeur élevée de la somme de la teneur en vanadium et de 1,5 fois la teneur en niobium, ces deux paramètres étant en dehors du cadre de l'invention, possède une faible résistance à la fissuration à basse température (Hv 1omax) et une faible résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé. L'échantillon comparatif n 4 qui a une teneur élevée en carbone sortant du cadre de l'invention et qui ne contient ni vanadium ni niobium, a une faible résistance à la fissuration à basse température (Hv 1omax) et une faible résistance à la fissuration à haute température dans le joint soudé. Tous les échantillons selon l'invention n s 1 à 9 possèdent au contraire une résistance élevée à la fissura- tion à basse température (Hv10max et yTstop), une résistance élevée à la fissuration à haute température et une ténacité élevée dans le joint soudé. La résistance au fluage dans le joint soudé a alors été étudiée sur les échantillons selon l'invention et les échantillons de comparaison. La figure 3 est un graphique donnant les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé des échantillons selon l'invention n s 1, 3 et 4. Sur la figure 3, les trian- gles représentent les valeurs de la résistance au fluage dans le joint soudé pour les échantillons selon l'invention soudés par soudage à l'arc avec électrode métallique sous gaz protecteur et les cercles représentent les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé dans les échantillons selon l'invention soudés par soudage à l'arc avec électrode de tungstène et sous gaz protecteur. Sur la figure 3, les signes clairs représentent le cas o la température d'essai de fluage est de 500 C, les signes à moitié sombres corres- pondent à une température d'essai de fluage de 550 C, les signes presque totalement sombres correspondent à une tempé- rature d'essai de fluage de 600 C et les signes complètement sombres correspondent à une température d'essai de fluage de 650 C. Sûr la figure 3, la région délimitée par les deux traits pleins représente les valeurs de la résistance au fluage du métal de base des échantillons selon l'invention, et la région délimitée par les deux traits interrompus repré- sente les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé dans le cas des échantillons selon l'invention. La figure 4 est un graphique représentant les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé de l'échan- tillon comparatif n l. Sur la figure 4, les triangles repré- sentent les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé dans le cas d'échantillons comparatifs soudés par soudage à l'arc avec électrode de tungstène et sous gaz protecteur, et les cercles représentent les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé dans le cas d'échan- tillons comparatifs soudés par soudage à l'arc avec élec- trode métallique et sous protection gazeuse. Sur la- figure 4, les cercles clairs correspondent à une température d'essai de fluage de 550 C, les signes à moitié sombres correspondent à une température d'essai de fluage de 600 C, les cercles aux trois-quarts sombres correspondent à une température d'essai de fluage de 650 C et les cercles som- bres à une température d'essai de fluage de 700 C. Sur la figure 4, la région délimitée par les deux traits pleins représente la valeur de la résistance au fluage du métal de base dans les échantillons comparatifs, et la région délimitée par les deux traits interrompus représente les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé dans les échantillons comparatifs. Sur les figures 3 et 4, les abscisses représentent un paramètre qui exprime globalement la température de résistance au fluage (T) et le temps de rupture en cas de fluage (tr) suivant la formule |T x (30 + log tr) x 10-3|; et les ordonnées indiquent la valeur de la résistance au fluage. Le repère en forme de parallélélogramme des figures 3 et 4 permet la détermination du paramètre décrit précédem- ment à partir de la température d'essai de fluage et du temps de rupture par fluage. Comme l'indique la figure 3, presque toutes les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé des échan- tillons selon l'invention n s 1, 3 et 4 se trouvent dans la région délimitée par les traits pleins qui représentent les valeurs de la résistance au fluage du métal de base, c'est-à-dire ont des valeurs correspondant à celles du métal de base. Bien que la figure 3 ne l'indique pas, les autres échantillons n s 2 et 5 à 9 selon l'invention présentent aussi des tendances analogues à celles des échantillons n s 1, 3 et 4 selon l'invention, décrits précédemment. Au contraire, comme l'indique la figure 4, presque toutes les valeurs de la résistance au fluage dans le joint soudé de l'échantillon comparatif n l se trouvent à la limite inférieure de la région délimitée par les deux traits pleins ou au-dessous de cette région qui représente les valeurs de la résistance au fluage du métal de base, c'est-à-dire que les valeurs obtenues sont inférieures à celles du métal de base. En outre, dans la plage de températures comprise entre 500 et 5500C qui correspond à la plage de températures du surchauffeur du générateur de vapeur, les valeurs de la résistance au fluage du joint soudé de l'échantillon comparatif n l sont inférieures à celles du joint soudé des échantillons selon l'invention n S 1,3 et 4. Bien que la figure 4 ne l'indique pas, les autres échantillons compa- ratifs n S 2 à 4 ont aussi des tendances analogues à celles de l'échantillon comparatif n l décrit précédemment. Comme indiqué précédemment, l'acier réfractaire à 9 % de chrome selon l'invention possède une excellente ténacité, a une résistance élevée à la fissuration et possède une résistance élevée au fluage dans le joint soudé, il convient particulièrement bien comme matériau pour la réali- sation d'un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire à base d'un réacteur surrégénérateur, et il permet la réduc- tion du coût de construction d'une telle centrale et présente donc de nombreux effets utiles industriellement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux aciers qui viennent d'être décrits à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Acier réfractaire à 9 % de chrome ayant une excellente ténacité et une résistance élevée à la fissuration ainsi qu'une résistance élevée au fluage dans un joint soudé, caractérisé en ce qu'il est essentiellement formé des éléments suivants: carbone: silicium: manganèse: chrome: molybdène: aluminium soluble: azote la quantité totale d'azote égale à 0, 13 % en poids, au moins un élément choisi vanadium: niobium: 0,04 0,01 0, 25 7,0 0,50 à 0,09 % à 0,50 % à 1,50 % à 9,2 % à 1,50 % en poids en poids en poids en poids en poids 0,005 à 0,060 % en poids 0, 001 à 0,060 % en poids et de carbone étant au maximum dans le groupe qui comprend 0,01 à 0,30 % en poids 0,005 à 0,200 % en poids la somme de la teneur en vanadium et de 1,5 fois la teneur en niobium étant au maximum égale à 0,30 % en poids et éventuellement au moins un élément choisi dans le groupe qui comprend les éléments suivants: cuivre: 0,01 à 0,50 % en poids nickel: 0,01 à 0,50 % en poids- bore: 0,0003 à 0,0030 % en poids titane: 0,005 à 0,030 % en poids et le reste étant formé de fer et d'impûretés inévitables, et la quantité de ferrite (&F) de l'acier réfractaire à 9 % de chrome étant au maximum égale à - 5 % en poids, lorsqu'elle est calculée par la formule suivante: SF (% en poids) = -104 - 555 (C + - N) + 32,9Si - 49,5Mn + 28,7Ni + 12, 1Cr + 39,1Mo + 46,1V + 83,5Nb - 697B.