Les boulons en acier inoxydable rouillent lorsque l'échangeur thermique fonctionne à une température normale de 1000°F (environ 283°C) ! Comment cela se fait-il ? Il s'avère qu'à des températures plus élevées, le cycle thermique transforme une partie de l'acier inoxydable en acier non inoxydable. Vous devez donc être prudent dans le choix des matériaux de fixation afin d'éviter les accidents.
Historique de l'acier inoxydable :

Par définition, l'acier inoxydable ne doit pas contenir moins de 10,5% de chrome, mais les auteurs estiment que cette teneur est encore faible. Pour éviter que l'acier inoxydable ne rouille à température ambiante, la teneur en chrome de la matrice d'acier inoxydable devrait être d'environ 12 %.
Contrairement à l'opinion générale, l'acier inoxydable ne sera pas toujours inoxydable. Les cycles thermiques font baisser la teneur en chrome de certains aciers inoxydables à un niveau qui les fait rouiller. Cependant, il existe de nombreux types d'acier inoxydable, de sorte que l'un d'entre eux peut généralement être sélectionné pour répondre à une application particulière.

Acier inoxydable de la série 300
L'acier inoxydable de la série 300, également appelé acier 18-8, est le matériau le plus couramment utilisé pour les fixations, les raccords, les tubes et les tuyaux. L'acier inoxydable de type 304 est le matériau le plus courant pour les fixations en acier inoxydable. L'acier 18-8 correspond à la teneur nominale en chrome et en nickel de l'acier inoxydable de la série 300. Ces matériaux ont une bonne résistance à la corrosion sur la surface, mais l'acier inoxydable 304 sera chauffé au-dessus de 850 ° F (environ 199 ° C), en raison du rôle du dépôt de carbone. La teneur en chrome diminue. La haute température du chrome et du carbone combinés pour former du carbure de chrome, et le carbure de chrome n'est pas résistant à la rouille. Le problème peut être atténué en utilisant l'acier inoxydable 304L, qui contient 1/3 du carbone de l'acier inoxydable de type 304. L'acier inoxydable 321 ou l'acier inoxydable 347 peuvent éliminer la formation de carbure de chrome. L'acier inoxydable 321 et l'acier inoxydable 347 contiennent respectivement du titane et du niobium, qui sont très stables dans la nature. L'affinité du titane et du niobium pour le carbone étant supérieure à celle du chrome, ils forment respectivement du carbure de titane et du carbure de niobium avec le carbone à haute température, retenant ainsi le chrome. Les aciers inoxydables de la série 300 pour les boulons de la norme ASTMAl93 sont les aciers inoxydables 304, 321 et 347.

Comme la résistance de l'acier inoxydable de la série 300 n'est renforcée que pendant le formage à froid, le cycle thermique réduit la résistance de la fixation à un état recuit lorsque les températures atteignent 1000°F (environ 283°C). Si la baisse de résistance est inacceptable, les matériaux stables 321 ou 347 sont également insatisfaisants. D'autres matériaux doivent donc être envisagés.

Acier inoxydable de la série 400
L'acier inoxydable de la série 400 a une teneur en chrome inférieure à celle de l'acier inoxydable de la série 300, mais ne présente pas de problèmes de dépôt de carbone comme la série 300, et peut être traité thermiquement et utilisé dans des environnements de travail avec des températures allant jusqu'à 1200°F (environ 393°C). Mais parce que la teneur en chrome n'est que de 12% à 14%, dans une atmosphère chimique grave sera utilisé dans l'environnement de la corrosion, et la série 300 contient 16% à 20% de chrome, ne se corrodera pas. L'acier inoxydable de la série 300 et l'acier inoxydable de la série 400 ont la même résistance. L'acier inoxydable de la série 300 est non magnétique, tandis que l'acier inoxydable de la série 400 est magnétique. Selon la norme ASTMF593, l'acier inoxydable de la série 400 se décline en séries 410, 416 et 430 pour les éléments de fixation.

Les matériaux à base de nickel tels que la série lnconel (fournie par lnconel International) ou la série Haynes (par Haynes International) sont excellents pour les applications à haute température. La plupart de ces aciers alliés contiennent au moins 16 % de chrome et sont utilisés pour la protection contre la corrosion. Ils peuvent également être traités thermiquement. Très résistant à haute température, l'acier allié 718 est bien sûr probablement le matériau le plus utilisé pour les fixations et constitue la fixation à dents fines standard dans les vaisseaux spatiaux. Le Monel (environ 65 % de nickel et 33 % de cuivre) est également utilisé pour les fixations, mais sa résistance est très faible. Haynes International a baptisé son matériau Haslelloy ou HaynesXX. Inconel et Haynes offrent tous deux certains des mêmes matériaux de fixation tels que 718 et X-750.

Acier inoxydable A-286
C'est l'un des aciers inoxydables les plus utilisés dans l'industrie aérospatiale. Il s'agit d'un acier inoxydable à base de fer contenant 15 % de chrome et pouvant être traité thermiquement et durci à froid. La résistance à la traction est de 140-180ksi sans écrouissage et peut atteindre 220ksi avec un traitement thermique et un écrouissage, mais l'allongement est trop faible pour la charge de fatigue. Presque tous les fournisseurs d'éléments de fixation pour l'industrie aérospatiale sont en mesure de fournir des éléments de fixation A-286.

MP35N et MPl59
Les matériaux MP35N et MPl59 de SPS Technologies sont de très bons matériaux pour les applications dans des environnements à haute température et corrosifs et contiennent 19 % de chrome. Ces matériaux sont considérés comme chers, même dans l'industrie aérospatiale, et le Waspalloy est un autre matériau de ce groupe pour les très hautes températures. Ces matériaux ne sont utilisés que lorsqu'il n'y a pas d'alternative, et ils sont à la fois chers et difficiles à trouver.

Résumé
Dans un environnement de travail à 1000 °F (283 ° C), l'utilisation de l'acier inoxydable 304 n'est pas judicieuse, comme le déclin de la résistance du matériau proche de l'état recuit acceptable, on peut choisir des matériaux stables comme l'acier inoxydable 321 ou 347 : comme les exigences de résistance élevée, et la corrosion environnementale n'est pas très grave, on peut utiliser l'acier inoxydable de la série 400 devrait être en mesure de répondre aux exigences. Si les aciers inoxydables des séries 300 et 400 ne peuvent pas résoudre le problème, l'utilisation de A-286. Inconel, Haynes, MP35N et MPl59 sont de très bons matériaux, mais leur coût est élevé. Et il n'est pas facile de les obtenir. La règle générale de conception est la suivante : utiliser des matériaux coûteux uniquement lorsque cela est nécessaire pour obtenir des performances satisfaisantes.