FR2633698A1 - Tube a deux couches empechant le depot de carbone, destine a la manutention des composes carbones - Google Patents
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Abstract
Le tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés, à une température non inférieure à 500 degre(s)C, est caractérisé en ce qu'il comprend : (a) une couche destinée à être exposée aux composés carbonés, réalisée en un alliage composé de chrome, de nickel et de fer, selon des proportions situées dans une région triangulaire I d'un diagramme d'équilibre; (b) une autre couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, réalisée en un alliage composé de chrome, de nickel et de fer, selon des proportions situées dans une région pentagonale II du diagramme d'équilibre.
Description
Tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, destiné à la
manutention des composés carbonés La présente invention est relative à un tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, utilisé pour lamanutentionde composés carbonés, tels que des hydrocarbures, lueurs dérivés, du monoxyde de carbone, ou- analogue, à des températures supérieures à environ
500 OC.
Jusqu'à maintenant, les tubes utilisés pour lamanu-
tention de composés carbonés, tels que les hydrocarbures, leurs dérivés, le monoxyde de carbone ou analogue, ont généralement été réalisés à partir d'aciers ou d'alliages à base de nickel. Le carbone se dépose fréquemment sur des organes, tels que les tubes de chauffage, les canalisations, les colonnes de fractionnement, les échangeurs de chaleur et - analogue, qui sont exposés à des fluides à
température élevée, contenant des composés carbonés.
Les dépôts de carbone, entraînent des effets non souhaitables, tels qu'une chute de pression accrue, une diminution de l'efficacité de transfert de chaleur, et, analogue, de sorte qu'il est fréquemment - nécessaire d'effectuer un décokage. Le décokage est un obstable pour un fonctionnement stationnaire, il augmente le coût du procédé, et il fait apparaître plusieurs inconvénients eu égard a.;x matériaux de
construction de l'installation.
Eu égard à la résistance & la corrosion, on ajoute habituellement du chrome dans les matériaux des tubes classiques, consistant en. aciers ou en alliages à base de nickel. La quantité de chrome ajoutée, dans ces matériaux, est inférieure à 28 % en poids, et les aciers ou les alliages résistant à la chaleur, contiennent habituellement environ 25 % en poids de chrome. Dans la première phase d'utilisation, un film d'oxyde protecteur, tel qu'un film de Cr203, se dépose sur les surfaces des tubes classiques. Puisque des conditions de mise en oeuvre normales, comprennent une atmosphère carburante et oxydante avec des cycles thermiques, le chrome situé juste sous la surface du tube classique, est progressivement consommé de cette façon, ce qui
endommage la surface. Dans cette description, le
terme "atmosphère carburante et oxydante", qualifie une atmosphère dans laquelle certains éléments sont carburés, et d'autres éléments sont oxydés, en fonction des concentrations en carbone et en oxygène
de l'atmosphère. Dans la présente description, le
terme "dégradation de la surface du tube dans une atmosphère carburante et oxydante", qualifie un
phénomène apparaissant dans le cas o le film d'oxyde-
protecteur, est rompu, et o le carbone pénètre et diffuse à partir de la surface, à l'intérieur de la paroi tubulaire, pour réagir avec le chrome présent dans l'alliage formant le matériau du tube, en consommant le chrome et en formant des carbures de chrome, de sorte que la teneur en chrome de la' matrice, devient faible, et la surface peut être facilement oxydée, de sorte que la corrosion progresse rapidement par carburation et oxydation de la surface. Dans ce cas, le film d'oxyde protecteur, notamment en Cr203, est détruit, et des couches d'oxyde, consistant principalement en fer et en nickel, se forment à sa place. Des oxydes de fer, tels que Fe203, des oxydes de nickel, tels que NiO, ou des oxydes de type spinelle, tels que NiFe204, FeCr204, NiCr204, et analogue, apparaissent sur la surface extérieure du tube. Les oxydes de fer et les oxydes de nickel, sont facilement réduits par des composés carbonés, en fer et en nickel métalliques qui agissent comme catalyseurs en provoquant le dépôt
de carbone.
Un dispositif de manutention de composés carbonés, réalisé en un alliage à base de fer, à base de nickel, à base de cobalt, ou à base de leur mélange ne contenant pas moins de 28 % en poids de chrome-, a été élaboré par les présents Demandeurs. Le dispositif réalisé en un alliage riche en chrome, est décrit dans la première publication de demande de brevet japonais "Kokai" 63-31535. L'alliage riche en chrome ne contenant pas moins de 28 % en poids de chrome, a, aux températures élevées, une résistance inférieure que les alliages classiques, notamment un
acier coulé 25Cr-2ONi ou un acier coulé 25Cr-
Ni. En conséquence, l'épaisseur de paroi du tube, doit être accrue dans la pratique, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité du transfert de chaleur, et un accroissement des contraintes thermiques dues à la différence de température entre
les surfaces extérieure et intérieure.
Un but de la présente invention, consiste en conséquence à surmonter les problèmes précités, et à procurer un tube empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés, tels que des hydrocarbures, leurs dérivés, du monoxyde de carbone, ou analogue, à des températures supérieures à environ 500 C, celui-ci pouvant également être réalisé avec
une paroi mince et une résistance élevée.
Afin d'atteindre le but précité, la présente invention procure un tube empêchant le dépôt de carbone, comportant deux couches, une couche étant exposée aux composés carbonés, et comprenant un alliage riche en chrome ne comportant pas moins de 28 % en poids de chrome, et l'autre couche n'étant pas exposée aux composés carbonés, et comprenant un alliage résistant à la chaleur et ayant une résistance élevée. Par ailleurs, les domaines des compositions chimiques des deux couches, sont ajustés de façon à éviter la fragilisation du joint entre les
deux couches, et leur séparation.
La présente invention a en conséquence pour objet, un tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés à une température qui n'est pas inférieure à 500 C, le tube à deux couches, comprenant: (a) une couche destinée à être exposée aux composés carbonés, réalisée en un alliage composé de chrome, de nickel et de fer, selon des proportions situées dans la région triangulaire I d'un diagramme d'équilibre (figure 1), la région I étant délimitée par une ligne allant d'un point A (Cr: 52 % en poids, Ni: 48 % en poids, Fe: 0 % en poids) à un point B (Cr: 28 % en poids, Ni: 36 % en poids, Fe: 36 % en poids), par une ligne allant du point B à un point C (Cr: 28 % en poids, Ni: 72 % en poids, Fe: 0 % en poids), et par une ligne allant du point C au point A; et (b) une autre couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, réalisée en un alliage composé de chrome, de nickel et de fer, selon des proportions situées dans une région pentagonale II du diagramme d'équilibre, la région II étant délimitée par une ligne allant du point B au point C, par une ligne allant du point C à un point F (Cr: 0 % en poids, Ni: 100 % en poids, Fe: 0 % en poids), par une ligne allant du point F à un point E (Cr: 0 % en poids, Ni: 90 % en poids, Fe: 10 % en poids), par une ligne allant du point E à un-point D (Cr: 20 % en poids, Ni: 30 % en poids, Fe: 50 % en poids), et par une ligne allant du point D au point B. Conformément à la présente invention, la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, est réalisée à partir d'un alliage CrNi-Fe, dont la composition correspond aux proportions situées dans la région triangulaire I de la figure 1, la région I étant limitée par une ligne allant du point A au point B, par une ligne allant du point D au point C, et par une ligne allant du point C au point A. La ligne BC est déterminée de façon à délimiter une région dans laquelle la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, ne contient pas moins de 28 % en poids de chrome, la couche empêchant les composants dérivés du fer et du nickel, d'apparaître sur la surface du tube, à l'aide d'un film de Cr203 résistant et stable, formé sur la surface, et empêchant ainsi le dépôt de carbone. Les compositions -chimiques de la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, sont en conséquence ajustées de façon à ce qu'elles ne contiennent pas moins de 28 % en poids de chrome. La ligne AB est déterminée en fonction des résultats d'un essai de cycle thermique décrit ci-dessous. Tant la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, que la couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, doivent avoir la même structure d'alliage, correspondant principalement à une phase austénitique, dans la mesure o la différence entre le coefficient de dilatation thermique de la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, et le coefficient de dilatation thermique de la couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, est importante à des températures élevées. Cette différence accroît la contrainte thermique, et cette contrainte thermique peut entraîner la séparation des deux couches l'une de l'autre. Les alliages Cr-Ni-Fe correspondant aux compositions chimiques illustrées. dans la région hachurée sur la figure 1, tendent à entraîner une fragilisation à 550-980 C en raison de la précipitation d'une phase a. Afin d'éviter cette fragilisation, les compositions chimiques des deux couches et de leurs zones de joint, doivent être situées à l'extérieur de la région hachurée sur la figure 1. En conséquence, la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, doit avoir des compositions riches en nickel, ainsi que cela est illustré sur la partie riche en nickel de la ligne AB
de la figure 1.
De plus, les compositions de la couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, sont également ajustées de façon à ce qu'elles soient situées à l'extérieur de la région hachurée du diagramme de la figure 1, afin d'éviter la fragilisation en raison de la précipitation d'une phase a, et elles sont situées vers les compositions riches en nickel qui sont illustrées sur la partie riche en nickel de la ligne BD. En outre, la composition de la couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, est déterminée par la région riche en chrome illustrée au-dessus de la ligne DE sur la figure 1, en fonction des résultats d'un "essai d'oxydation à température élevée, à
1100 C dans l'air" des alliages Cr-Ni-Fe.
Conformément à la présente invention, les compositions chimiques de la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, et de la couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, sont déterminées respectivement dans chaque domaine, de sorte que le tube de la présente invention présente l'avantage que la phase a, ne précipite pas dans chacune des couches, et également dans la région de joint entre les deux couches, dans la mesure o les points A, B et D sont situés sur une ligne droite, et o une ligne reliant un point arbitraire dans la région I et un autre point arbitraire dans la région II, s'étend à l'extérieur des compositions illustrées par la région hachurée de la figure 1, dans laquelle
la phase a précipite.
Il est par ailleurs souhaitable d'un point de vue pratique, que le matériau de construction du tube de la présente invention, contienne, dans sa
composition, les éléments de base suivants.
(1) Carbone: pas plus de 0,6 % en poids.
La présence du carbone est nettement bénéfique pour accroître la résistance mécanique à des températures élevées, et abaisser le point de fusion, ce qui améliore ainsi l'aptitude au coulage. Dans le cas o le carbone est présent à raison de plus de 0,6 % en poids, la quantité de chrome dissous dans la matrice des alliages, devient réduite, car le carbone a tendance à se combiner avec le chrome contenu dans les alliages, de sorte qu'il devient difficile de
former un film de Cr203 stable.
(2) Silicium: pas plus de 3,0 %,en poids.
La présence du silicium améliore nettement la résistance à l'oxydation de la même façon que le chrome. Dans le cas o la teneur en silicium, est supérieure à 3,0 % en poids, on obtient des effets nuisibles, notamment une fragilisation favorisée par la phase a, la dégradation de la soudabilité, et analogue.
(3) Manganèse: pas plus de 3,0 % en poids.
Le manganèse est un élément formant une phase austénitique, qui est stable aux températures élevées. Dans le cas o la teneur en manganèse, est supérieure à 3,0 % en poids, la résistance à l'oxydation de la surface du tube, est réduite, et la dégradation de la surface du tube, est facilement favorisée. Ces trois éléments, à savoir le carbone, le silicium et le manganèse, sont indispensables en tant qu'éléments de base pour des tubes ordinaires. Selon la présente invention, on ajoute les autres éléments suivants, afin d'accroître l'adhérence du film de Cr203 qui empêche le dépôt de carbone, et de maintenir la résistance à des températures élevées
sur de longues périodes.
(4) Niobium, titane et zirconium: pas plus de 3,0 %
en poids de chacun.
Ces éléments forment facilement des carbures, et ils permettent ainsi, de fixer le carbone contenu dans les alliages, en empêchant la précipitation de carbures de chrome. En d'autres termes, ces éléments sont efficaces pour maintenir, à une teneur élevée, le chrome dissous dans la matrice des alliages des couches, ce qui améliore ainsi les propriétés des matériaux de construction du tube de la présente invention. Une quantité non supérieure à 3,0 % en poids, de chacun de ces éléments, est suffisante pour
obtenir pleinement les effets précités.
(5) Tungstène, molybdène et cobalt: pas plus de
3,0 % en poids chacun.
Ces éléments permettent d'accroître la résistance à température élevée de l'alliage, par durcissement en solution solide. Dans le cas o la teneur de n'importe lequel de ceux-ci, est supérieure à 3,0 % en poids, l'aptitude au façonnage à chaud, et la résistance à l'oxydation de l'alliage, sont dégradées.
(6) Bore: pas plus de 0,01 % en poids.
Le bore contribue à accroître la résistance à la rupture par fluage. Dans le cas o la teneur en bore est supérieure à 0,01 % en poids, la soudabilité est dégradée. (7) Eléments de terre rare: pas plus de 1,0 % en
poids en totalité.
Ces éléments servent à améliorer l'adhérence du film de Cr203 sur la surface, en contribuant à accroître la résistance à la dégradation par carburation et oxydation. La présence de ces éléments est efficace pour améliorer l'aptitude au façonnage à chaud du matériau. Dans le cas o la teneur totale des éléments de terre rare, est supérieure à 1,0 % en poids, le matériau devient cassant, mais l'aptitude
au façonnage est affectée de manière nuisible.
Eu égard au tube à deux couches de la présente invention, c'est la teneur en chrome qui est la plus importante. Dans ces conditions, on remarquera qu'une partie du fer et/ou du nickel, doit être remplacée par les éléments d'addition qui sont éventuellement utilisés. Ces alliages contiennent, de manière inévitable, des impuretés telles que P, S et analogues. La couche destinée à être exposée aux composés carbonés, et la couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, du tube de la présente invention, sont associées pour former un tube à deux couches en mettant en oeuvre des opérations de fabrication, telles qu'un coulage, un forgeage, un laminage, une extrusion, un étirage, un moulage de poudre, et
analogue. Dans' cette description, le terme
"austénitique", signifie que bien qu'une proportion majeure de la matrice des alliages des couches, comprenne une phase austénitique, une faible quantité de phases différentes, telles qu'une phase ferritique, des carbures, et analogues, peuvent être incorporés. La présente invention va être mieux comprise à
la lecture de la description suivante, faite en
référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un graphique illustrant les domaines de composition chimique d'un tube à deux couches de la présente invention, dans le diagramme d'équilibre des alliages FeNi-Cr à 900 C; la figure 2 est un graphique illustrant la relation entre le nombre de répétitions du traitement carburant et oxydant, et le gain de poids dû au dépôt de carbone, dans le cas des exemples d'essai de dépôt de carbone, en employant du benzène; la figure 3 est un graphique illustrant les résultats d'un essai de cycle thermique, pour évaluer la tendance des tubes à deux couches, à se fissurer; et la figure 4 est un graphique illustrant les résultats d'un essai d'oxydation des alliages Fe- Ni-Cr
à 1100 C dans l'air.
On a préparé des tubes à deux couches selon la présente invention, pour effectuer des essais. Chacun des procédés de fabrication, et les tailles des tubes à deux couches de la présente invention, sont décrits dans le tableau, et les compositions chimiques sont mentionnées dans le tableau 2. Chacun des tubes à deux couches des exemples 1 à 3, comprend une couche intérieure ayant une composition chimique située dans la région I de la figure 1, et une couche extérieure ayant une composition chimique située dans la région II de la figure 1. Chacun des tubes à deux couches selon les exemples 4 à 6, comprend une couche intérieure ayant une composition chimique qui est située dans la région II de la figure 1, et une couche extérieure ayant une composition chimique située dans la région I de la figure 1. Pour effectuer l'essai de cycle thermique, on a préparé, par extrusion à chaud, d'autres tubes d'une longueur d'environ 1 m et comportant une couche extérieure d'alliage 25Cr-38Ni-0,15C-Fe et une couche intérieure d'alliage Cr-Ni-Fe ayant diverses compositions chimiques, dans lesquels on a découpé des éprouvettes. Les tubes à deux couches qui ont été soumis à ces essais, ont été fabriqués par extrusion à chaud et coulage par-centrifugation, chacun de ces procédés étant décrit en détail ci-dessous. Pour l'extrusion à chaud, on a découpé des lingots de chaque matériau,
on les a forgés et usinés pour former des billettes.
Chaque billette destinée à former la couche intérieure, a été ajustée dans chaque billette destinée à former la couche extérieure. Les doubles billettes ainsi obtenue, ont été extrudées à chaud selon un procéde classique. Dans le cas du moulage de poudre, on a fritté une poudre de mélange d'alliage ayant une composition prédéterminée, pour former chaque billette. Afin d'améliorer l'adhérence entre la couche intérieure et la couche extérieure, et d'empêcher l'interdiffusion des éléments de chaque couche à des températures élevées, on peut former préalablement une très mince couche de nickel, entre la couche intérieure et la couche extérieure (dans ce cas, la surface extérieure de la billette formant couche intérieure, est revêtue de nickel). Le diamètre extérieur des tubes, a été déterminé par l'ouverture de la filière, et le diamètre intérieur des tubes, a été déterminé par le diamètre du mandrin. Le rapport de l'épaisseur de la couche intérieure, à l'épaisseur de la couche extérieure, a été déterminé, de manière générale, proportionnellement au rapport de l'épaisseur de paroi de chaque billette. Afin d'obtenir un tube ayant un plus petit diamètre, on a en plus mis en oeuvre une opération d'étirage à froid. Lorsque les étapes de formage étaient répétées, l'aptitude au façonnage a été maintenue par recuit du tube afin d'éliminer le durcissement à froid. Dans le cas du coulage par centrifugation, la masse fondue formant la couche intérieure, a été versée sur la couche extérieure lorsque la surface intérieure de la couche extérieure était encore à demi fondue, après que la masse fondue de la couche extérieure ait été versée dans le moule métallique en rotation. Dans ce cas, les parties non résistantes qui se sont formées de manière inévitable, ont été éliminées par usinage (pas moins de 1 mm sur la surface extérieure du tube, et pas moins de 2,5 mm sur la surface intérieure du
tube) pour obtenir la taille de tube finale.
Les tubes des exemples de la présente invention, et des exemples comparatifs, ont été soumis à un essai de dépôt de carbone, ainsi qu'à un essai de cycle thermique pour évaluer la résistance du joint entre les couches intérieure et extérieure. Les procédés d'essai et les résultats d'essai, sont
mentionnés ci-dessous.
(1) Essai de dépôt de carbone avec traitement de
carburation et d'oxydation.
On a préparé six types de matériaux d'essai, comprenant ceux formés par les tubes à deux couches
de la présente invention.
* Matériaux d'essai: Acier coulé 25Cr-35Ni (EHP) Acier coulé 25Cr-35Ni-NbW (HP + Nb + W) Acier coulé 25Cr-20Ni (EK40) Les matériaux de couche intérieure des tubes à deux couches conformes à la présente
invention (exemples 1 à 3).
* Eprouvettes: Chacun des matériaux d'essai, a été découpé en éprouvettes présentant la forme d'une plaque (2,5 x ' 10 x 40 mm). Les surfaces de ces éprouvettes, ont été finies avec du papier émeri n 120, avant d'être
soumises à l'essai.
* Procédés d'essai: Ces éprouvettes ont été soumises, de manière répétée, à un traitement carburant/oxydant dans les conditions mentionnées cidessous. La tendance du carbone à se déposer après la dégradation de la surface du matériau, a été étudiée dans chaque cycle du traitement carburant/oxydant. Le dépôt de carbone - a été évalué par la valeur obtenue en divisant la variation de poids de l'éprouvette, due au dépôt de
carbone, par la surface géométrique.
a. Traitement carburant/oxydant: Les éprouvettes ont été chauffées à 1100 C dans un dispositif de carburation en milieu solide (KG-30) pendant une heure, et elles. ont ensuite été refroidies à l'air. Les éprouvettes refroidies à l'air, ont ensuite été chauffées à 1100 OC dans l'air pendant une heure, et elles ont été ensuite
refroidies à l'eau.
b. Essai de dépôt de carbone: Les éprouvettes ont été maintenues à 800 C pendant 6 heures dans un mélange de gaz, composé de benzène et d'argon (15 moles % de benzène selon un
débit d'alimentation de 0,5 g/h).
* Résultats d'essai: Les résultats d'essais sont mentionnés sur la figure 2. On a déterminé d'après les résultats d'essai décrits ci-dessus, que les surfaces des éprouvettes en alliage 30Cr-55Ni-Fe, 30Cr-50Ni-Fe et Cr46Ni-Fe, prélevées à partir de la couche intérieure des tubes à deux couches de la présente invention, n'étaient pas dégradées lorsqu'elles avaient été soumises à un traitement répété de carburation et d'oxydation, et que leur capacité à empêcher le dépôt de carbone, était nettement plus
importante que dans le cas des exemples comparatifs.
(2) Essai de cycle thermique: On a soumis à un essai de cycle thermique, des tubes à deux couches réalisés par extrusion à chaud,
comprenant une couche extérieure en alliage 25Cr-
38Ni-0,15C-Fe et une couche intérieure en alliage Cr-
Ni-Fe ayant différentes compositions chimiques.
Chacune des éprouvettes a été préparée avec une forme annulaire selon un diamètre extérieur de 95 mm, une épaisseur de 12 mm (couche intérieure: 3 mm, couche extérieure: 9 mm) et une longueur de 50 mm. Les surfaces intérieure et extérieure, et les surfaces d'extrémité, ont été finies de façon à obtenir une rugosité superficielle correspondant à une valeur Rmax (rugosité maximum entre pics etvallées), d'environ 12,5 pim, et les arêtes ont été arrondies selon un rayon de 1 mm. L'essai a été effectué en répétant 30 fois le chauffage des éprouvettes à 1100 C pendant 30 minutes, et leur refroidissement à l'eau. Les résultats sont illustrés sur la figure 3. Sur la figure 3, le symbole * signifie que les éprouvettes étaient exemptes de fissures, le symbole à signifie que les éprouvettes comportaient quelques microfissures, et le symbole x signifie que les éprouvettes étaient fissurées. Dans le cas o la composition chimique de la couche intérieure, était plus riche en chrome que la région triangulaire ABC de la figure 1, des fissures se sont principalement formées au voisinage du joint entre les couches intérieure et extérieure, et dans certaines zones, les deux couches se sont séparées. Lorsque la composition chimique de la couche intérieure était plus riche en chrome que la région triangulaire ABC, on a supposé. que la proportion de phase ferritique dans la microstructure, a augmenté, et le coefficient de dilatation thermique de la couche intérieure est devenu plus faible que celui de la couche extérieure, de sorte que la contrainte thermique au niveau du joint, est devenue plus importante en provoquant la
formation de fissures.
(3) Essai d'oxydation à température élevée dans l'air. Chacun des différents alliages Fe-Cr-Ni, a été fondu sous vide en le chauffant par induction à haute-fréquence, pour préparer des lingots d'environ g en forme de bouton. Les lingots ont été mis sous la forme de disques ayant une épaisseur d'environ 8 mm, par pressage à 1100 C, et on les a ensuite homogénéisés par chauffage à 1100 0C pendant 24 heures. Les éprouvettes ont ensuite été découpées à partir des disques, et la totalité des surfaces a été finie à l'aide de papier émeri n 600. Les éprouvettes ont été chauffées à 1100 C pendant 100 heures, et on a mesuré, pour chaque éprouvette, la quantité de métal perdu par oxydation. Les résultats sont mentionnés sur la figure 4. La perte de métal due à l'oxydation, était très importante dans le cas des éprouvettes ayant des compositions chimiques pauvres en chrome, situées sous la ligne périphérique DE sur la figure 1, et la perte de métal due à l'oxydation, était faible dans le cas des éprouvettes ayant des compositions chimiques riches en chrome, situées au-dessus de la ligne périphérique DE sur la figure 1. ii
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Tableau 1
Tube à deux couches Procédé de fabrication du tube Taille Exemple 1 Extrusion à chaud/traitement Diamètye extérieur: 95 mm/ épaisseur: 13 mm/ longueur: 7,5 m thermique en solution Couche intérieure (alliage riche en Cr): 3,2 mm Couche extérieure: 9,8 mm Exemple 2 Extrusion à chaud/étirage à Diamètre extérieur: 85 mm/ épaisseur 8 mm/ longueur: 10,0 m froid/traitement thermique en Couche intérieure (alliage riche en Cr): 2, 5 mm solution Couche extérieure: 5,5 mm Exemple 3 Coulage par Centrifugation Diamètre extérieur: 102 mm/ épaisseur: 10 mm/ longueur: 3, 5m (surfaces intérieure et exté- Couche intérieure-(alliage riche en cr): 1,5 à 3,5 mm rieure, usinées) Couche extérieure: 8,5 à 6,5 mm Exemple 4 Moulage de poudre/extrusion à Diamètre extérieur: 95 mm/ épaisseur: 13 mm/ longueur: 10,5m chaud/traitement thermique en Couche intérieure: 10,2 mm solution Couche extérieure (alliage riche en Cr): 2,8 mm Exemple 5 Moulage de poudre/extrusion à Diamètre extérieur: 85 mm/ épaisseur: 8 mm/ longueur: 10,5 m chaud/étirage à froid/traite- Couche intérieure: 6,3 mm ment thermique en solution Couche extérieure (alliage riche en Cr): 1,7 mm Exemple 6 Coulage par centrifugation Diamètre extérieur: 102 mm/ épaisseur: 10 mm/ longueur: 3,0m (surfaces intérieure et exté- Couche intérieure: 6,5 à 8,0 mm rieure, usinées) Couche extérieure (alliage riche en Cr) 3,5 A 2,0 mm Conditions de température: extrusion à chaud: 1150 'C; traitement thermique en solution: 1200 DC moulage de poudre: 1050 'C; coulage par centrifugation: 1400 à 1500 'C (temp6ratufe de coulée) W Co
Tableau 2
Tube & deux couches Composition chimique (% en poids) Cr Ni Fe C Si Mn Nb Ti Zr W Mo Co B MischmetaUL
Exemple 1:
Couche int. (région I) 30,33 55,25 reste 0,017 0,15 1,02 - - - - - - Addition de 0,05%
Couche ext. (région II) 25,32 38,14 reste 0,16 1,73 0,99 0,83 0,04 0,003 1,52 - 0,004 -
Exemple 2: Couche int. (région l) 40,21 50,07 reste 0,023 0,19 0,97 - - - - - - -
Couche ext. (région I) 24,97 37,86 reste 0,15 1,64 1,05 - 0,05 - 1,01 1, 18 - 0,005 -
Exemple 3:
Couche int. (région I) 50,43 reste 1,03 0,061 0,82 0,03 1,59 - - - - - - -
Couche ext. (réglon II) 27 21 48,59 reste 0,24 1,51 0 97 - - - 2,18 - 2, 30 -
Exemple 4
Couche int. (r&gion II) 26,27 41,52 reste 0,18 1,65 1,04 - 0,06 0,004 - 1, 24 - 0,003 -
Couche ext. (r&gion I) 35,28 54,70 reste 0,027 0,29 1,15 - 0,05 - - - - Addition de 0,05%
Exemple 5:
Couche int. (r6gion I1) 24,97 37,88 reste 0,19 1,81 1,14 0,97 1,52 - - - - 0,005 Addition de 0,08%
Couche ext. (r&gLon I) 41,33 49,96 reste 0,018 0,23 0,18.- - - - - - -
Exemple 6:
Couche int. (région II) 23,59 44,31 reste 0,21 0,83 1,31 - - - 0,21 0,89 1,03 - -
Couche ext. (région 1) 51,93 reste 1,57 0,17 0,98 0,14 1,63 - - - - - - -
Exemples comparatifs:
HP 23,53 35,41 reste 0,51 1,36 1,37 - - - - 0,21 -
HP + Nb - W 25,58 21,04 reste 0,42 1,42 1,23 - - - - 0,15 -
HK40 26,11 36,57 reste 0,48 1,52 1,40 1,53 - - 1,07 0,33 - - -
cr tw Co 0% O
Claims (5)
1. Tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés à une température non inférieure à 500 C, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une couche destinée à être exposée aux composés carbonés, réalisée en un alliage composé de chrome, de nickel et de fer, selon des proportions situées dans une région triangulaire I d'un diagramme d'équilibre, la région I étant délimitée par une ligne allant d'un point A (Cr: 52 % en poids, Ni: 48 % en poids, Fe: 0 % en poids) à un point B (Cr: 28 % en poids, Ni: 36 % en poids, Fe: 36 % en poids), par une ligne allant du point B à un point C (Cr: 28 % en poids, Ni 72 % en poids, Fe: 0 % en poids), et par une ligne allant du point C au point A; et (b) une autre couche qui n'est pas exposée aux composés carbonés, réalisée en un alliage composé de chrome, de nickel et de fer, selon des proportions situées dans une région pentagonale II du diagramme d'équilibre, la région II étant délimitée par une ligne allant du point B au point C, par une ligne allant du point C à un point F (Cr: 0 % en poids, Ni: 100 % en poids, Fe: 0 % en poids), par une ligne allant du point F à un point E (Cr: 0 % en poids, Ni: 90 % en poids, Fe: 10 % en poids), par une ligne allant du point E à un point D (Cr: 20 % en poids, Ni: 30 % en poids, Fe: 50 % en poids), et par une ligne allant du point D au point B.
2. Tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du fer et/ou du nickel, est éventuellement remplacée par au moins un composant ne contenant pas plus de 0,6 % en poids de carbone, pas plus de 3,0 % en poids de silicium et pas plus de 3,0 % en poids de manganèse.
3. Tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une partie du fer et/ou du nickel, est éventuellement substituée par au moins un composant ne contenant pas plus de 3,0 % en poids de niobium, pas plus de 3,0 % en poids de titane, pas plus de 3,0 % en poids de zirconium, pas plus de 3,0 % en poids de tungstène, pas plus de 3,0 % en poids de molybdène, pas plus de 3,0 % en poids de cobalt, pas plus de 0,01 % en poids de bore, et pas plus de 1,0 %
en poids de métaux de terre rare en totalité.
4. Tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés, selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, forme la couche intérieure, et en ce que l'autre couche qui n'est pas exposée aux composés
carbonés, forme la couche extérieure.
5. Tube à deux couches empêchant le dépôt de carbone, pour la manutention de composés carbonés, selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la couche destinée à être exposée aux composés carbonés, forme la couche extérieure, et en ce que l'autre couche qui n'est pas exposée aux composés
carbonés, forme la couche intérieure.
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