nouvelles de l'entreprise La métallurgie des boulons: le partenaire inconnu de l'intégrité des brides

Bien que le bride métallique et le joint d'étanchéité occupent souvent le devant de la scène dans les discussions sur les assemblages boulonnés, l'intégrité de l'ensemble de la connexion repose absolument sur la performance de sa boulonnerie. Les écrous et les boulons sont les partenaires méconnus, fournissant la force de serrage cruciale qui comprime le joint et sécurise l'assemblage. Leur fiabilité est dictée par leur métallurgie, qui doit être soigneusement sélectionnée pour correspondre au matériau de la bride et aux conditions de fonctionnement du système.

Les boulons pour brides industrielles ne sont pas de simples fixations génériques ; ce sont des composants hautement techniques fabriqués à partir d'aciers alliés spécifiques, conçus pour résister à des contraintes de traction élevées, souvent à des températures extrêmes, et résister à diverses formes de dégradation.

Principales propriétés métallurgiques pour la boulonnerie :

1. Résistance à la traction et limite d'élasticité élevées :

   • Les boulons doivent être suffisamment solides pour être serrés à une précharge élevée sans céder (s'étirer de façon permanente). Cette précharge est ce qui comprime le joint.

   • Trempe et revenu : De nombreux boulons à haute résistance subissent ce traitement thermique. La trempe (refroidissement rapide) durcit l'acier, et le revenu (chauffage à une température spécifique) améliore ensuite sa ténacité et sa ductilité tout en maintenant sa résistance.

2. Résistance au fluage :

   • Pour les applications à haute température, les boulons doivent résister au fluage, qui est l'étirement ou la déformation progressive sous contrainte soutenue à des températures élevées. Si les boulons fluent, ils perdent leur précharge, ce qui entraîne le relâchement du joint et des fuites. Des éléments d'alliage comme le chrome et le molybdène améliorent la résistance au fluage.

3. Résistance à la relaxation des contraintes :

   • Similaire au fluage, mais se réfère spécifiquement à la réduction de la contrainte dans un matériau au fil du temps à déformation constante (c'est-à-dire que le boulon conserve sa longueur mais perd sa force de serrage). Ceci est essentiel pour maintenir la compression du joint.

4. Ténacité (résistance aux chocs) :

   • Les boulons, en particulier pour les applications à basse température ou dynamiques, doivent posséder une bonne ténacité pour résister à la rupture fragile sous des chocs soudains ou des concentrations de contraintes. Des essais de choc (par exemple, entaille en V de Charpy) sont effectués à la température de fonctionnement la plus basse prévue.

5. Résistance à la corrosion :

   • Corrosion externe : Les boulons exposés sont vulnérables à la corrosion atmosphérique, ce qui peut affaiblir le boulon et rendre son retrait difficile. Des revêtements (par exemple, galvanisation à chaud, fluoropolymères) ou des matériaux intrinsèquement résistants à la corrosion (par exemple, acier inoxydable, acier inoxydable super duplex, alliages de nickel) sont utilisés.

   • Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) : Une combinaison de contrainte de traction, d'un matériau sensible et d'un environnement corrosif spécifique (par exemple, chlorures pour l'acier inoxydable) peut entraîner une fissuration. Les matériaux des boulons doivent être choisis pour résister à la SCC dans leur environnement de service.

   • Fragilisation par l'hydrogène : Dans les services en gaz corrosif (contenant H2S) ou les environnements où de l'hydrogène peut être généré, l'hydrogène peut se diffuser dans les aciers à haute résistance sensibles, provoquant une rupture fragile. Les normes NACE MR0175/ISO 15156 spécifient les limites de matériau et de dureté pour atténuer ce problème.

Matériaux de boulonnerie courants et leurs applications (normes ASTM) :

• ASTM A193 Grade B7 : Il s'agit du matériau de boulon en acier au carbone le plus courant pour les services généraux à haute température jusqu'à 450 °C (850 °F). Il s'agit d'acier au chrome-molybdène trempé et revenu. Les écrous sont généralement de qualité A194 Grade 2H.

• ASTM A193 Grade B8/B8M : Boulons en acier inoxydable austénitique (équivalent 304/316) pour la résistance à la corrosion. B8M (316) offre une résistance supérieure à la corrosion par piqûres et à la corrosion caverneuse. Utilisé dans des environnements corrosifs ou lorsque la compatibilité spécifique des matériaux est nécessaire.

• ASTM A320 Grade L7 : Acier faiblement allié (similaire à B7) mais spécialement testé pour les services à basse température jusqu'à -101 °C (-150 °F), assurant une bonne ténacité à des températures cryogéniques. Les écrous sont généralement de qualité A194 Grade 7.

• ASTM A193 Grade B16 : Un acier allié au chrome-molybdène-vanadium pour les services à très haute température et à haute pression, offrant une excellente résistance au fluage.

• Alliages spéciaux : Pour les environnements extrêmement agressifs (par exemple, service corrosif, très fortes concentrations de chlorures), une boulonnerie en aciers inoxydables super duplex (par exemple, UNS S32750) ou en alliages de nickel (par exemple, Alloy 625, Alloy 718) peut être nécessaire.

La métallurgie de la boulonnerie est un domaine complexe et critique. La sélection, la fabrication et l'installation minutieuses des boulons sont aussi importantes que la bride et le joint eux-mêmes. En fournissant la force de serrage inébranlable qui est l'essence même d'un assemblage boulonné, une boulonnerie de haute qualité assure l'intégrité et la sécurité à long terme des systèmes de tuyauterie industriels dans le monde entier.