FICHE TECHNIQUE

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Numéro 81 - mai/juin 2014

Dans ce numéro :

Matériau centenaire !!!

L'acier inoxydable au début e

de son 2 siècle!

L’acier inoxydable et la corrosion

Fiche technique

L'ACIER INOXYDABLE ET LA CORROSION

Bien qu'on les qualifie d'inoxydables, ces aciers ne sont pas exempts d'une possibilité de corrosion. Le chrome, à des teneurs supérieures à 10.5%, rend l'acier résistant à la corrosion en permettant la formation d'un film passif à sa surface. Différents facteurs peuvent restreindre cette résistance : le milieu (nature chimique, impuretés, dépôts solides, PH, etc.), le matériel (composition, élaboration, états métallurgiques, etc.), la

conception (formes, types d'assemblage, sollicitation mécanique, etc.) et le temps (vieillissement, tensions, revêtements, entretien, etc.).

L'apparition de rouille sur les aciers inoxydables est le résultat de deux effets : La couche passive n’a pas pu se former:

Où, elle a été détruite

Le tableau qui suit décrit les différents types de corrosion des aciers inoxydables:

L’acier inoxydable : un alliage en constante évolution

L'acier inoxydable n'est pas « arrivé au monde » d'un coup sec ! C'est le résultat d'une série de travaux de r e c h e r c h e q u i o n t progressivement conduit au matériau qu'on connaît aujourd'hui. Les premières observations des propriétés « inoxydables » du fer allié au chrome ont été réalisées par le français Berthier, dès 1821.

Pa r con t re , l a quas i -impossibilité d'abaisser la teneur en carbone de l'alliage, teneur qui a pour effet d'inhiber la résistance à la corrosion, va demander encore plusieurs décennies de développement. Ce n'est qu'au début du 20e siècle, e n 1 9 0 4 , q u e s e r o n t publiées en France une série d'études relatives à la structure et aux propriétés des alliages fer-chrome couvrant les nuances martensitiques à 13 % de chrome et les nuances ferritiques à 17 % de chrome.

S i 2 0 1 2 s o u l i g n e l e 1 0 0 e anniversaire, c'est que le 18 octobre 1912 marque la date de brevetage déposé par l'Anglais Harry Brearley des laboratoires Brown-Firth (Sheffield, Angleterre). Travaillant sur l'érosion dans les canons d'armes à feu, il avait mis au point un acier qui présente une « capacité de résistance élevée contre l'attaque d'acides ».

Et si la production industrielle de l'inox a connu une croissance extraordinaire par la suite, cela est dû beaucoup à la disponibilité à grande échelle des métaux entrant dans leur composition, c'est-à-dire le chrome, le nickel, le molybdène et le manganèse. Encore fallait-il q u e c e s m é t a u x s o i e n t économiquement rentables de manière à pouvoir produire l'acier inoxydable à un coût compétitif.

Afin de répondre adéquatement aux opportunités de développement d'affaires qui s'ouvrent, les équipes professionnelles du Groupe IAI affichent déjà une marque distinctive en faisant appel à une panoplie d'outils de travail pour accé lérer les tâches de concept ion, de programmation et de validation tout au long du cycle de développement des technologies de procédés livrées sur le marché que nous desservons.

La production mondiale d'acier inoxydable a connu un taux moyen de croissance de l'ordre de 6% par année depuis 1980. C'est le double de la valeur moyenne enregistrée pour l'ensemble des métaux majeurs. Le marché asiatique, notamment celui de la Chine, explique une large part de la croissance enregistrée.

Pareille tendance se traduit nécessairement par une pression sur les prix, puisque le cours de l'acier inoxydable est fortement tributaire de ceux des éléments qui le composent, notamment du nickel. Or les réserves mondiales du nickel sont à la baisse, si bien que le marché a dû réagir en introduisant une surcharge, dite la « valeur des écarts d'alliage », au prix de base de l'acier inoxydable pour compenser ces fluctuations.

Cette prévision mérite d'être nuancée pour tenir compte d'une caractéristique très importante de l'acier inoxydable : c'est un matériau recyclable dont les résidus sont de plus en plus valorisés. N'eût été, d'ailleurs, de cette caractéristique, il aurait été impossible de répondre à l'augmentation mondiale de la demande pour ces aciers. Depuis quelques décennies, l'exportation de résidus d'inox vers ces marchés s'est accrû beaucoup et il est plausible d'anticiper que la tendance sera maintenue, compte tenu des stocks immenses de matières résiduelles valorisables.

Rendu au stade industriel, la table est mise pour une utilisation croissante d'un matériau for prometteur : excellente résistance à la corrosion, esthétique, hygiénique, facile à entretenir, recyclable, etc.

L'inox offre une grande variété d'aspects : il existe de nos jour plus de cent nuances, ou grades d'acier inoxydable. Elles sont classées en quatre « familles » principales correspondant à des structures métallurgiques précises :

À ces quatre familles s'ajoutent quelques catégories d'alliages spécialisés pour utilisation dans des conditions spéciales, dont : les austénitiques à bas nickel (inférieur à 5%) et les austénitiques réfractaires (0,2 % maximum de carbone, 20 à 25 % de chrome, 10 à 20 % de nickel).

Cette variété de nuances explique l'éventail immense des domaines d'utilisation potentielle du matériau. Nous présentons ici certaines de nos réalisations pour illustrer, bien qu'en partie, l'étendue d'applications réalisées.

À chacune de ces famil les correspondent des caractéristiques bien spécifiques. Aussi le choix d'un type d'acier inoxydable va tenir compte de plusieurs facteurs. D'abord et avant tout, des performances attendues en égard aux propriétés spécifiques d'une nuance donnée : sa résistance à la corrosion, ses caractéristiques mécaniques, son apt i tude à la déformation, à l'assemblage, son magnétisme…

Autre considération : l'environnement et les conditions d'utilisation (température, pression, concentration de poussières ou de produits toxiques, etc. À ces facteurs s'ajoute le critère économique (prix de la matière première, coûts de mise en oeuvre et de maintenance, durée de service…). Un élément certes critique pour l'industrie.

A cette perspective de croissance de la demande mondiale d'acier inoxydable se greffe une autre tendance : l'intégration de systèmes d'automatisation et de contrôle de plus en plus sophistiqués dans la conception de l 'équipement de même qu'une propension à la personnalisation des technologies livrées pour la majorité des secteurs industriels. Dans le domaine de la fabrication où le Groupe IAI exerce un rôle de premier plan, notre fonction s'apparente de plus en plus à celle d'intégrateur technologique. Ce rôle prends forme dès la phase de conception préliminaire et comporte son lot d'exigences et de responsabilités : veille technologique permanente, adoption d'un mode opérationnel selon les meilleures pratiques de gestion pour diminuer les coûts de production tout en augmentant la qualité des produits et services, recherche de matériaux de substitution, etc.

Ainsi le défi crucial pour le fabricant-intégrateur que nous sommes, est de pouvoir concilier les impératifs économiques de réduction des coûts tout en procurant le niveau de personnalisation de machines automatisées de plus en plus efficaces. Ce type d'équipement nécessite des analyses beaucoup plus poussées de la dynamique des procédés mécaniques, d'où le recours essentiel à des outils de calcul et de simulation.

Développement fulgurant du matériau

Considérations économiques

Positionnement du Groupe iAi

Cuve chauffanteHastelloy C22

Injecteur d’acier

sulfurique

Inox 316 Hastelloy

B22-B3

Corps d’un distillateur - Inox 310

Fusion NucléaireInconel 900

Ÿ Austénitique : 0,015 à 0,10 % de carbone, 16 à 18 % de chrome, 8 à 13 % de nickel et 0 à 4 % de molybdène. La présence de nickel améliore la résistance à la corrosion et rend l'inox plus ductile. Les inox austénitiques représentent 70 % de la production mondiale;

Ÿ Martensitique : 0,1 % de carbone, 10,5 à 17 % de chrome. Ces inox sont surtout utilisés dans l'outillage, les outils de coupe, les ressorts, etc.

Ÿ Ferritique : 0,02 à 0,06 % de carbone,10,5 à 29 % de chrome, 0 à 4 % de molybdène. Ces nuances, utilisées de façon courante en intérieur, sont désormais développées pour des produits d'enveloppe et de structure;

Ÿ Austéno-ferritique (ou “duplex”) avec, par exemple : 0,02 % de carbone, 3 % de molybdène, 5,5 % de nickel et 22 % de chrome. Avant tout utilisées dans les usines chimiques et dans la tuyauterie.