Cornières en super duplex 1.4410 pour les environnements chlorurés des papeteries
La fabrication du papier comprend deux zones de procédé distinctes : la partie humide, où la pâte perd son eau et où la feuille humide se forme, et la sécherie, où la feuille est séchée, lissée et enroulée sur une bobine. La sécherie fonctionne dans un environnement fortement chloruré, et les petits profils d’angle utilisés dans les enrouleuses de bobines de papier de cette zone sont exposés en permanence aux conditions chimiquement agressives du procédé. Un client de l’industrie des pâtes et papiers avait besoin de cornières 25×25×3 mm dans un matériau capable de résister de manière fiable à cet environnement pendant toute la durée de vie de la machine. Les nuances austénitiques standard étaient insuffisantes pour les teneurs en chlorures présentes, et le super duplex 1.4410 (2507) a été prescrit pour sa résistance exceptionnelle à la corrosion par piqûres, à la corrosion caverneuse et à la corrosion sous contrainte en milieu fortement chloruré. Montanstahl a produit les profils par soudage laser avec des paramètres précisément contrôlés, afin de préserver à la fois la tenue à la corrosion et la rectitude d’une section de très petite taille.
Pourquoi le super duplex 1.4410 plutôt que le 316L standard pour cette application
L’industrie des pâtes et papiers utilise des agents de blanchiment et des produits chimiques à base de chlore qui créent des conditions fortement chlorurées dans toute la sécherie de la machine. Dans cet environnement, les nuances austénitiques standard, y compris le 316L, sont sensibles à la corrosion par piqûres, à la corrosion caverneuse et à la corrosion sous contrainte aux températures de service, en particulier pour les faibles épaisseurs, où le rapport entre surface et volume de matière accélère l’attaque. Le super duplex 1.4410 (S32750 / 2507) contient davantage de chrome, de molybdène et d’azote que les nuances austénitiques standard et duplex, ce qui lui confère un indice de résistance à la piqûre (PREN) supérieur à 40. Il se situe ainsi dans une classe de résistance à la corrosion qui reste stable dans les environnements de procédé des sécheries de papeterie, où les nuances standard devraient être remplacées fréquemment. Sa microstructure biphasée austéno-ferritique offre en outre une limite d’élasticité environ deux fois supérieure à celle du 316L, un atout pour les petites sections qui doivent supporter des charges mécaniques sans se déformer. Une comparaison détaillée des nuances duplex et super duplex et de leurs applications est disponible sur le blog de Montanstahl.
Deux défis techniques : intégrité de la zone soudée et vrillage d’une section de 25×25×3 mm
Le soudage laser de l’acier inoxydable super duplex pose un défi spécifique qui ne concerne pas de la même manière les nuances austénitiques : l’apport de chaleur pendant le soudage modifie l’équilibre des phases austénite-ferrite dans la zone affectée thermiquement et, s’il n’est pas maîtrisé avec précision, ce déséquilibre réduit la résistance à la corrosion de la zone soudée en dessous de celle du métal de base. Pour une section prescrite en super duplex précisément pour sa résistance à la corrosion, toute dégradation au niveau de la soudure annule l’intérêt du choix du matériau. Le second défi était géométrique : avec 25×25×3 mm, la section est extrêmement petite (comparable en coupe à une pièce d’un euro), et les contraintes thermiques du soudage peuvent provoquer un vrillage aléatoire sur la longueur de la barre, impossible à corriger mécaniquement sans risquer de déformer la section elle-même. Montanstahl a résolu les deux problèmes en calibrant précisément la puissance laser et la vitesse de soudage, réduisant l’apport de chaleur au niveau qui préserve l’équilibre des phases tout en garantissant une soudure régulière qui maintient la barre droite sur toute sa longueur.
Contexte d’application
Ce projet s’inscrit dans le segment pâtes et papiers de Montanstahl, où des cornières en acier inoxydable soudées au laser en nuances duplex et super duplex sont prescrites pour des composants de machines, des éléments structurels et des pièces d’usure fonctionnant dans des environnements de procédé fortement chlorurés. L’industrie papetière est l’un des principaux secteurs pour le super duplex 1.4410, en raison de la combinaison de l’exposition aux chlorures, des produits chimiques acides et des longs intervalles de maintenance des machines, qui font du choix d’un matériau résistant à la corrosion une mesure directe de réduction des coûts. Montanstahl produit des cornières soudées au laser sur mesure en 1.4410 et autres nuances duplex, dans toutes les dimensions, des très petites sections jusqu’à 1 000 mm de hauteur, livrées aux constructeurs de machines pour pâtes et papiers du monde entier.