Tuyaux en acier ASTM A519 8650 : composition, traitement thermique et utilisations

Qu'est-ce qu'un tuyau en acier ASTM A519 8650 ?

ASTM A519 est la spécification américaine pour les tubes mécaniques sans soudure et en acier au carbone et allié DOM. Il couvre les tuyaux destinés à l'ingénierie mécanique, aux services hydrauliques et sous pression plutôt qu'au transport par pipeline, et il laisse le choix de la qualité et du traitement thermique à l'acheteur. La nuance 8650 est l'une des nuances d'alliage répertoriées dans cette spécification : un acier au chrome-nickel-molybdène avec une teneur en carbone relativement élevée qui est normalement fourni à l'état trempé et revenu.

Étant donné que la spécification est une norme générale pour les tubes mécaniques, les niveaux de propriétés qui comptent sont ceux inscrits dans le bon de commande : - la qualité, les conditions de traitement thermique, les exigences en matière de propriétés mécaniques et la classe d'examen non destructif-.

Composition chimique de qualité 8650

La nuance 8650 est un acier allié à durcissement complet-. L'ajout de nickel améliore la ténacité et la trempabilité, le chrome et le molybdène augmentent la trempabilité et la résistance au revenu, et le niveau de carbone d'environ 0,5 % soutient le niveau de résistance obtenu après trempe et revenu. Les limites typiques d’analyse en poche sont indiquées ci-dessous.

Propriétés mécaniques et traitement thermique

Les tubes de cette nuance sont presque toujours commandés trempés et revenus, car l'état une fois laminé -ne développe pas la combinaison de résistance et de ténacité pour laquelle la nuance est choisie. L'austénitisation est effectuée dans la plage de 845 à 870 degrés C, suivie d'une trempe à l'huile, et la température de revenu est ensuite sélectionnée en fonction du niveau de dureté et de résistance requis.

Trempe : austénitiser à 845-870 degrés C, trempe à l'huile.

Température : sélectionnez la température adaptée à l'application ; un revenu proche de 540 degrés C produit généralement une dureté d'environ 28 à 32 HRC.

Limite d'élasticité minimale typique pour les tubes trempés et revenus : 620 MPa.

Résistance à la traction typique : 795 MPa et plus, selon la température de revenu choisie.

Étant donné que le niveau de résistance est défini par l'étape de revenu, la température de revenu utilisée dans la production doit être enregistrée sur le certificat de matériau et adaptée aux résultats des tests mécaniques.

8650 et 4 140 comparés

Les deux qualités sont des aciers alliés au chrome-molybdène utilisés pour les composants mécaniques à haute-résistance, mais l'équilibre des propriétés est différent.

Carbone:8650 contient environ 0,48 à 0,53 % de carbone contre environ 0,38 à 0,43 % pour le 4140, ce qui donne à 8650 la résistance et la dureté les plus élevées possibles après traitement thermique.

Nickel:8650 contient 0,40-0,70 % de nickel tandis que le 4140 n'a aucun ajout intentionnel de nickel, donc 8650 offre une meilleure ténacité à basse température.

Chrome:4140 utilise une gamme de chrome plus élevée d'environ 0,80 à 1,10 %, tandis que 8650 en utilise environ 0,40 à 0,60 %.

Sélection:8650 convient aux pièces soumises à des contraintes de fatigue et d'impact, telles que les équipements de forage et les composants hydrauliques ; Le 4140 est le choix le plus économique pour les structures générales à haute résistance-.

Tests et inspection lors de l'achat

Les exigences d'inspection doivent être écrites dans la commande, car la norme ASTM A519 autorise plusieurs niveaux d'examen non-destructif.

Examen par ultrasons pour détecter les défauts internes tels que les coutures, les inclusions et la porosité.

Tests de dureté à Brinell ou Rockwell, rapportés aux conditions de revenu.

Essais de traction confirmant une limite d'élasticité minimale de 620 MPa lorsque ce niveau est spécifié.

Test d'impact Charpy V-encoche, couramment demandé à moins 40 degrés C pour un service à basse-température.

Analyse chimique et vérification dimensionnelle par rapport à la taille et à l'épaisseur de paroi commandées.

Les certificats de matériaux comportent de plus en plus un support de données numériques pour la traçabilité, permettant de relier le numéro de chaleur au dossier de test original. Les acheteurs de composants hydrauliques et de forage critiques doivent convenir du format du certificat et de la procédure d'inspection par un tiers avant le début de la production.

Modes de défaillance courants et mesures préventives

Les tubes en alliage à haute-carbone nécessitent une attention particulière dans trois domaines lors du traitement et de l'entretien.

Fragilisation par l'hydrogène :Les opérations de décapage et de galvanoplastie doivent être contrôlées et suivies d'une cuisson adéquate, car la teneur élevée en carbone rend l'acier sensible à la fissuration induite par l'hydrogène-.

Fracture de fatigue :Le grenaillage de surface introduit une contrainte résiduelle de compression et constitue un moyen pratique de prolonger la durée de vie en fatigue des pièces chargées dynamiquement.

Soudage:préchauffer au-dessus de 260 degrés C avant le soudage et procéder à une détente après le soudage pour éviter les fissures à froid dans la zone affectée par la chaleur.

Lorsque la résistance à la corrosion plutôt que la résistance est le facteur limitant, une qualité d'acier inoxydable ou d'alliage supérieur-peut être plus économique pendant la durée de vie du composant, même à un prix d'achat plus élevé.

FAQ

Q : Qu'est-ce qu'un tuyau en acier ASTM A519 8650 ?
Il s'agit d'un tube mécanique sans soudure ou DOM produit selon la spécification ASTM A519 en qualité d'alliage 8650, un acier au chrome-nickel-molybdène normalement fourni trempé et revenu pour une résistance et une ténacité élevées.

Q : Quelle est la composition chimique de l'acier 8650 ?
Les limites typiques sont de 0,48 à 0,53 % de carbone, de 0,75 à 1,00 % de manganèse, de 0,40 à 0,70 % de nickel, de 0,40 à 0,60 % de chrome et de 0,15 à 0,25 % de molybdène, avec du silicium entre 0,15 % et 0,35 %.

Q : Comment les tuyaux en acier 8650 sont-ils traités thermiquement ?
Il est austénitisé à 845-870 degrés C, trempé à l'huile, puis revenu à une température choisie pour atteindre la dureté requise, avec environ 540 degrés C donnant environ 28-32 HRC.

Q : Quelle est la différence entre 8650 et 4 140 ?
8650 contient plus de carbone et un ajout de nickel, ce qui donne une résistance plus élevée et une meilleure ténacité à basse -température, tandis que le 4140 utilise plus de chrome et constitue généralement l'option la moins coûteuse-pour les pièces générales à haute résistance-.

Q : Quelles industries utilisent des tubes en acier 8650 ?
Il est largement utilisé pour les vérins hydrauliques, les arbres de transmission, les composants de train de tiges de forage et d'autres pièces mécaniques à haute résistance soumises à la fatigue et aux chocs.

Q : Les tuyaux en acier 8650 peuvent-ils être soudés ?
C'est possible, mais un préchauffage au-dessus de 260 degrés C et un soulagement des contraintes après-soudage sont nécessaires car la teneur élevée en carbone rend la zone affectée par la chaleur-vulnérable à la fissuration à froid.