ASTM A213/A213M : Alliages ferritiques et austénitiques sans soudure-Chaudière, surchauffeur et échangeur de chaleur en acier-Tubes d'échangeur de chaleur
1. Présentation et application principale
ASTMA213est la spécification pourtubes en acier sans soudure en alliages ferritiques et austénitiques-conçu pourchaudières, surchauffeurs et échangeurs de chaleur. Ces tubes sont destinés à un service où des températures élevées, des pressions élevées et une résistance à la corrosion sont des exigences critiques.
Concept clé :Les tubes A213 sontpression-forteet conçu pourapplications de transfert de chaleurdans des systèmes fermés. Leur diamètre est généralement plus petit que celui des canalisations et sont souvent utilisés dans les faisceaux de tubes.
2. Catégories et classification standard
A213 couvre à la fois les aciers alliés ferritiques (martensitiques) et les aciers inoxydables austénitiques, organisés par désignations « T » (tube) et « TP » (tube, austénitique).
Nuances d'acier allié ferritique
| Grade | Numéro UNS. | Composition typique | Caractéristiques clés |
|---|---|---|---|
| T2 | K11547 | 0,5Cr-0,5Mo | Faiblement allié, économique |
| T5 | K41545 | 5Cr-0,5Mo | Chrome moyen, bonne résistance à l'oxydation |
| T5c | K41245 | 5Cr-0,5Mo-Si | Silicium-modifié pour une meilleure oxydation |
| T9 | S50400 | 9Cr-1Mo | Haute teneur en chrome, résistance améliorée |
| T11 | K11597 | 1,25Cr-0,5Mo | Cr-Mo standard pour températures modérées |
| T12 | K11562 | 1Cr-0,5Mo | Semblable au T11, Cr légèrement inférieur |
| T22 | K21590 | 2,25Cr-1Mo | Qualité la plus courante, excellentes propriétés |
| T91 | K90901 | 9Cr-1Mo-V-Nb | Haute résistance-avancée, résistance au fluage |
| T92 | K92460 | 9Cr-2W-0,5Mo-V-Nb | Capacité de température plus élevée que le T91 |
Nuances d'acier inoxydable austénitique
| Grade | Numéro UNS. | Composition typique | Caractéristiques clés |
|---|---|---|---|
| TP304 | S30400 | 18Cr-8Ni | Austénitique basique, usage général |
| TP304H | S30409 | 18Cr-8Ni (haute teneur en carbone) | Résistance à haute température |
| TP304L | S30403 | 18Cr-8Ni (faible teneur en carbone) | Résistance à la corrosion améliorée |
| TP316 | S31600 | 16Cr-12Ni-2,5Mo | Meilleure résistance à la corrosion, fluage |
| TP316L | S31603 | 16Cr-12Ni-2,5Mo (faible C) | Résistance supérieure à la corrosion |
| TP321 | S32100 | 18Cr-10Ni-Ti | Stabilisé contre la sensibilisation |
| TP321H | S32109 | 18Cr-10Ni-Ti (C élevé) | Qualité stabilisée haute température |
| TP347 | S34700 | 18Cr-11Ni-Nb | Stabilisé, bonne résistance à haute température |
| TP347H | S34709 | 18Cr-11Ni-Nb (C élevé) | Application à haute température |
3. Exigences en matière de composition chimique (catégories clés sélectionnées)
| Grade | CMax (%) | Mn Max (%) | Si Max (%) | Cr (%) | Ni (%) | Mo (%) | Autre |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| T11 | 0.05-0.15 | 0.30-0.60 | 0.50-1.00 | 1.00-1.50 | - | 0.44-0.65 | - |
| T22 | 0.05-0.15 | 0.30-0.60 | 0.50 | 1.90-2.60 | - | 0.87-1.13 | - |
| T91 | 0.08-0.12 | 0.30-0.60 | 0.20-0.50 | 8.00-9.50 | 0,40 maximum | 0.85-1.05 | V, Nb, N |
| TP304H | 0.04-0.10 | 2.00 | 1.00 | 18.0-20.0 | 8.0-11.0 | - | - |
| TP316L | 0.035 | 2.00 | 1.00 | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.0-3.0 | - |
| TP321H | 0.04-0.10 | 2.00 | 1.00 | 17.0-20.0 | 9.0-12.0 | - | Ti 5xC min |
4. Exigences de fabrication et de traitement thermique
| Processus | Exigence | But |
|---|---|---|
| Fabrication | Processus transparent uniquement | S'assurer qu'il n'y a pas de soudure longitudinale |
| Nuances ferritiques | Complètement recuit, normalisé et revenu, ou normalisé et revenu | Atteindre la microstructure requise |
| Nuances austénitiques | Solution recuite (minimum 1900 degrés F/1040 degrés) + refroidissement rapide | Dissoudre les carbures, maintenir la résistance à la corrosion |
| T91/T92 | Normalisé (1900-2000 degrés F) et trempé (1350-1470 degrés F) | Structure en martensite trempée |
| Travail à froid | Autorisé pour l'ajustement de la taille, suivi d'un traitement thermique approprié | Atteindre les dimensions finales |
5. Propriétés mécaniques (température ambiante)
| Grade | Résistance à la traction minimale (MPa) | Limite d'élasticité minimale (MPa) | Allongement Min (%) | Dureté maximale |
|---|---|---|---|---|
| T11, T12 | 415 | 205 | 30 | 163 HB |
| T22 | 415 | 205 | 30 | 163 HB |
| T91 | 585 | 415 | 20 | 250 HB |
| T92 | 620 | 440 | 20 | 250 HB |
| TP304/304H | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
| TP316/316L | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
| TP321/321H | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
| TP347/347H | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
6. Caractéristiques dimensionnelles et tolérances
Les tubes A213 onttolérances plus strictesque les spécifications générales de tuyauterie, adapté aux plaques tubulaires et aux joints expansés.
| Dimension | Tubes étirés à froid | Tubes finis à chaud |
|---|---|---|
| Diamètre extérieur | ±0,10 mm à ±0,40 mm | ±0,75 % ou ±0,4 mm (selon la valeur la plus élevée) |
| Épaisseur de paroi | +20 %/-0 % (min. mur contrôlé) | +22 %/-0 % (min. mur contrôlé) |
| Ovalité | Plus rigoureux | Moins rigoureux que l'étirage à froid |
| Longueur | +3mm/-0 pour aléatoire ; exact par commande | Même |
| Finition de surface | Fluide, sans évolutivité- | Peut avoir une légère échelle |
Gamme de tailles standard :
DO :1,6 mm (1/16") à 127 mm (5") généralement
Épaisseur de paroi :0,8 mm à 12,7 mm (annexes 5S à XXS)
7. Tests et exigences de qualité
| Type d'essai | Exigence | Référence standard | But |
|---|---|---|---|
| Essai hydrostatique | Chaque tubetesté sauf remplacement par NDE | A450 | Intégrité de la pression |
| Test non destructif | Obligatoire- Courants de Foucault ou ultrasons | A450/E213/E309 | Détecter les défauts longitudinaux |
| Essai de traction | Chaque chaleur, chaque lot de traitement thermique | A370 | Vérifier les propriétés mécaniques |
| Essai de dureté | Chaque lot | E10/E18 | Vérifier le traitement thermique |
| Test d'aplatissement | Un tube par lot | A450 | Vérifier la ductilité |
| Aplatissement inversé | Un tube par lot (pour les extrémités expansées à froid) | A450 | Test de ductilité supplémentaire |
| Corrosion intergranulaire | Nuances austénitiques comme spécifié | A262 Pratique E | Vérifier la sensibilisation |
8. Applications clés par secteur
| Industrie | Application | Notes typiques |
|---|---|---|
| Production d'énergie | Murs d'eau de chaudière, surchauffeurs, réchauffeurs, économiseurs | T11, T22, T91, T92, TP304H, TP347H |
| Pétrochimique | Échangeurs de chaleur, tubes de reformage, tubes de craqueur | T5, T9, T22, TP321, TP347 |
| Raffinage | Échangeurs de chaleur, tubes de four, lignes de transfert | T5, T9, T22, TP321 |
| Traitement chimique | Échangeurs de chaleur, condenseurs, réacteurs | TP304/304L, TP316/316L, TP321 |
| Nucléaire | Générateurs de vapeur, échangeurs de chaleur | TP304, TP316, alliage 800H |
9. Comparaison avec les spécifications associées
| Spécification | Utilisation principale | Différence clé par rapport à l'A213 |
|---|---|---|
| ASTMA213 | Tubes de chaudière/surchauffeur | Transfert de chaleur, pression-serrée, petit diamètre extérieur, NDE obligatoire |
| ASTMA335 | Température-élevéeTuyauterie | Diamètres plus grands, systèmes de tuyauterie (pas de faisceaux de tubes) |
| ASTMA269 | Tubes austénitiques de service général | Non spécifiquement destiné aux chaudières, peut être soudé ou sans soudure |
| ASTMA312 | Tuyau austénitique | Tailles de tuyaux, non optimisées pour le transfert de chaleur |
| ASME SA213 | Identiqueselon ASTM A213 | Version du code ASME pour l'utilisation d'appareils sous pression |
10. Avantages et considérations matérielles
Qualités ferritiques (série T-) :
✅ Mieuxconductivité thermiqueque les austénitiques
✅ Inférieurdilatation thermiquecoefficient
✅ Coût des matériaux réduit
❌ Plus basrésistance à la corrosion
❌ Nécessitetraitement thermique après-soudure
Nuances austénitiques (série TP-) :
✅Excellentrésistance à la corrosion
✅Bienrésistance à haute-température
✅ Généralementnon-magnétique
❌ Plus hautdilatation thermique(peut causer du stress)
❌ Plus basconductivité thermique
❌ Sensibilisationrisque dans les zones de soudure (aide aux grades L)
11. Informations d'achat et de commande
Éléments essentiels de spécification :
Spécification:ASTMA213/A213M
Grade:T11, T22, TP304H, etc.
Taille:OD x épaisseur de paroi minimale (ou calendrier)
Longueur:Aléatoire (généralement 6-7 m) ou coupé à la longueur
Condition:
A(Recuit) - pour les ferritiques
SA(Solution recuite) - pour les austénitiques
N&T(Normalisé et trempé) - pour T91/T92
Fin Finition :Plaine, biseautée, spéciale
Essai:Pression hydrostatique, type NDE
Attestation :Obligatoire (CMTR - Rapport de test d'usine certifiée)
Exemple de désignation de commande :
ASTM A213 T22, 2,0" OD x 0,200" Min Wall, longueurs aléatoires, recuit, hydrotesté 3000 psi, testé par courants de Foucault, numéro ASME S-
12. Exigences en matière de traitement thermique (détaillées)
| Catégorie scolaire | Traitement thermique requis | Plage de température | Méthode de refroidissement |
|---|---|---|---|
| Ferritique (T11, T22) | Recuit complet ou normalisation et trempe | 1600-1700 degrés F (870-925 degrés) | Refroidissement du four ou refroidissement à l'air + température |
| T91/T92 | Normaliser et tempérer | 1900-2000 degrés FN, 1350-1470 degrés FT | Air frais + tempéré |
| Austénitique (TP304/316) | Recuit de solution | 1900 degrés F min (1040 degrés) | Trempe à l'eau ou refroidissement rapide à l'air |
| Stabilisé (TP321/347) | Recuit de solution | 1950 degrés F min (1065 degrés) | Trempe à l'eau ou refroidissement rapide à l'air |
13. Équivalents et normes mondiaux
| Catégorie ASTM A213 | Équivalent EN/DIN | Équivalent ISO | Équivalent JIS |
|---|---|---|---|
| T22 | 10CrMo9-10 | 12CrMo9-10 | STBA24 |
| T91 | X10CrMoVNb9-1 | - | STBA28 |
| TP304H | X6CrNi18-10 | 06Cr19Ni10 | SUS304H |
| TP316L | X2CrNiMo17-12-2 | 022Cr17Ni12Mo2 | SUS316L |
| TP321H | X6CrNiTi18-10 | 06Cr18Ni11Ti | SUS321H |
14. Notes importantes pour la conception et la fabrication
Joints de tube-à-plaque tubulaire :Souvent expansé, soudé ou les deux
Pliage :Cintrage à froid autorisé avec des procédures appropriées
Soudage:Nécessite des procédures qualifiées ; les ferritiques ont besoin de PWHT
Inspection:Ressuage (PT) souvent utilisé pour l'examen des soudures
Nettoyage:Propreté interne essentielle pour les applications de chaudières
Marquage:Chaque tube est marqué de la spécification, de la qualité, du numéro de chaleur et du fabricant.
15. Exigences supplémentaires communes
S1:Test par ultrasons au lieu de l'hydrostatique
S2:Analyse du produit (vérification chimique supplémentaire)
S3:Essai de corrosion intergranulaire pour les austénitiques
S5:Test hydrostatique à pression plus élevée
S6:Test hydrostatique avec temps de maintien
S8:Électropolissage (pour les applications ultra-propres)
Les tubes ASTM A213 sont lesépine dorsale de l'équipement de transfert de chaleurdans les industries-à haute température. Leurs exigences strictes en matière de fabrication, de tests et de qualité garantissent des performances fiables dans les applications critiques où la panne n'est pas une option. Lorsqu'ils sont spécifiés pour la construction du code ASME, ils deviennentSA213et porter le cachet du code approprié.
