Qu'est-ce qui différencie l'alliage ?
Le Type 304 (UNS S30400) est l'acier inoxydable chrome-nickel « 18-8 » classique. Le Type 316L (UNS S31603) contient un peu moins de chrome, plus de nickel, et 2–3 % de molybdène, avec un taux de carbone limité à 0.030 % maximum. Les limites ci-dessous proviennent de la norme ASTM A240, la spécification pour les tôles, feuilles et bandes, telle qu'indiquée dans les fiches techniques des producteurs.
| Élément | 304 (S30400) | 316L (S31603) |
|---|---|---|
| Chrome | 17.5–19.5 | 16.0–18.0 |
| Nickel | 8.0–10.5 | 10.0–14.0 |
| Molybdène | aucun spécifié | 2.00–3.00 |
| Carbone, max | 0.07 | 0.030 |
| Azote, max. | 0.10 | 0.10 |
Un moyen courant de comparer la résistance aux piqûres est le nombre équivalent de résistance aux piqûres (PREN) : PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Le molybdène compte 3.3 fois plus que le chrome. D'après la comparaison de l'International Molybdenum Association, le 304/304L est d'environ 20 et le 316/316L d'environ 24 ; plus le nombre est élevé, meilleure est la résistance aux piqûres par chlorures.
Pourquoi les chlorures déterminent-ils la nuance ?
L'acier inoxydable reste inoxydable grâce à un mince film passif riche en chrome à sa surface. Les chlorures attaquent ce film localement. Il en résulte une corrosion par piqûres (petits trous profonds sur les surfaces ouvertes) et une corrosion caverneuse (sous les dépôts, les joints, les étiquettes ou les fixations). Le molybdène présent dans 316L sert précisément à améliorer la résistance à cette corrosion saline (chlorures) ; l'Australian Stainless Steel Development Association décrit l'avantage principal de 316 sur 304 comme étant sa capacité accrue à résister à la corrosion par piqûres et à la corrosion caverneuse.
Les chlorures proviennent d'autres sources que la mer :
- L'air salin sur les sites côtiers et marins, et le sel de déneigement des routes et des trottoirs.
- Saumure, saumurage et aliments salés ou acides.
- Eau chlorée et désinfectants à base de chlore (hypochlorite).
- Eaux usées, locaux de piscines et nombreux processus chimiques.
Combien de chlorure est trop ?
Pour l'eau, l'industrie de l'acier inoxydable donne des limites de chlorure par nuance. Les directives du Nickel Institute pour les eaux à température ambiante partent du constat que la teneur en chlorure de l'eau « est le paramètre le plus important dans le choix de la nuance en raison de son influence sur la corrosion localisée – corrosion dans les recoins en particulier ». ppm signifie ici parties par million en poids, soit mg/L dans l'eau.
| Chlorures dans l'eau | Nuances appropriées |
|---|---|
| Moins de 200 ppm | 304, 304L, 316L |
| 200 à 1000 ppm | 316L (ou duplex 2205) |
| 1000 à 3600 ppm | Duplex 2205, 6 % Mo superausténitique, superduplex |
| Plus de 3600 ppm, et l'eau de mer | 6% Mo superausténitique, superduplex |
Pour l'eau chaude, ou lorsque des directives plus conservatrices sont nécessaires, la même source donne des limites supérieures de 50 ppm pour 304L et 250 ppm pour 316L. L'Association australienne pour le développement de l'acier inoxydable, présentant les mêmes directives, ajoute qu'elles supposent une exposition continue à pH neutre et à température ambiante, tiennent compte des recoins, supposent une surface passivée, et que des températures plus élevées réduisent le niveau de chlorure admissible.
Le chlore, le désinfectant, est une substance différente et bien plus agressive que le chlorure, le sel. L'ASSDA cite les recommandations du Nickel Institute pour une exposition continue à température ambiante et pH neutre à environ 2 ppm de chlore pour 304 et environ 5 ppm pour 316, et note qu'une attaque au chlore peut survenir là où l'eau de lavage à haute pression chargée d'eau de Javel stagne. C'est pourquoi les désinfectants chlorés sont rincés plutôt que laissés sur la surface.
Un fabricant de coffrets utilise des chiffres plus ronds dans son livre blanc sur les coffrets en acier inoxydable : le 304 « peut résister à la corrosion dans des eaux contenant jusqu'à environ 100 ppm de chlorure, tandis que l'acier inoxydable de type 316 présentera cette résistance jusqu'à 1000 ppm de chlorure ». Il ajoute que le 316 « ne résistera pas à une exposition prolongée à l'eau de mer (19,000 ppm de chlorure), mais qu'il convient dans les applications où l'exposition se limite à des brouillards salins occasionnels », et que les espaces confinés à faible circulation d'air, au pH plus bas ou aux températures plus élevées peuvent exiger des limites plus strictes.
Sur un coffret, l'eau qui importe est celle qui y reste : l'eau de rinçage au jet, les solutions de nettoyage, les projections et le condensat. L'eau qui sèche sur la surface laisse ses chlorures ; ainsi, le rinçage à l'eau propre et le séchage sont essentiels pour les deux nuances, et les embruns marins dépassent ce que l'une ou l'autre nuance peut supporter durablement.
Sites côtiers et en extérieur
L'International Molybdenum Association considère les sites situés à environ 8 à 16 km (5 à 10 miles) de l'eau salée comme côtiers, et note que le vent peut transporter le sel beaucoup plus loin. Ses recommandations indiquent que dans un rayon de cinq à dix miles d'une grande étendue d'eau salée, ou là où des sels de déglaçage sont utilisés, 316 est généralement le meilleur choix. Son système d'évaluation des sites prend également en compte la pollution, le lavage par la pluie, le fini de surface et la fréquence de nettoyage de l'acier, et recommande de consulter un spécialiste de la corrosion pour les combinaisons de facteurs les plus sévères. Le livre blanc du fabricant de coffrets sur les coffrets en acier inoxydable donne une règle empirique plus courte, selon laquelle 304 « ne devrait pas être utilisé à moins de 5 miles de la côte », tout en notant que la distance réelle à laquelle la corrosion peut se produire dépend des conditions météorologiques locales.
Sur les sites côtiers, le premier signe de problème est généralement le tea staining, une décoloration de surface brun clair qui marque le début de la corrosion. Trois facteurs permettent de le réduire :
- Nuance : 316/316L au lieu de 304.
- Finition et orientation : les finitions plus lisses retiennent moins de dépôts ; les recommandations publiées préconisent une rugosité de surface de Ra 0.5 µm ou moins, avec des stries de polissage orientées verticalement pour que la pluie s'écoule au lieu de s'accumuler le long du grain.
- Lavage : Les surfaces lavées par la pluie restent plus propres ; les surfaces abritées, comme sous un avancé de toit, doivent être lavées à la main. Pour 304 dans des environnements plus corrosifs, l'IMOA suggère un nettoyage quatre fois par an ou plus.
Sel de déneigement : le littoral qui remonte à l'intérieur des terres
Le sel de déneigement est la source de chlorure la plus souvent négligée sur les sites continentaux. L'article de l'IMOA sur le sel de déneigement fait état d'accumulations saisonnières de sel documentées jusqu'à 1.9 km (1.2 miles) des routes fréquentées et atteignant jusqu'au 59the étage d'un immeuble de grande hauteur. La distance parcourue dépend de la gouttelette :
- Zone de projection. Les grosses gouttelettes d'eau salée retombent relativement près des routes, généralement à moins de 15 m (49 ft).
- Près de la route. Les sites situés à moins de 100 m (328 ft) de voies très fréquentées sont les plus susceptibles de présenter des accumulations de sel comparables à celles des zones côtières modérées à sévères.
- Plus loin. Les plus petites gouttelettes et les particules de sel séché se propagent beaucoup plus loin de la route.
Le document indique que tous les sels (chlorures) utilisés pour le déglaçage sont corrosifs, et il remet en question les mélanges de chlorure de magnésium présentés comme non corrosifs. Le livre blanc du fabricant de coffrets cité ci-dessus fait la même remarque pour les coffrets : dans les régions froides où les chlorures sont utilisés pour le déglaçage, ils « peuvent également provoquer des piqûres importantes dans le type 304 », donc 304 n'est pas recommandé dans ces conditions sans un programme de nettoyage régulier. L'IMOA conseille également de consulter un expert en corrosion de l'acier inoxydable lorsqu'un composant est exposé à des éclaboussures, des projections ou une immersion dans l'eau de mer ou le sel de déglaçage. Pour un coffret situé à côté d'une route salée, d'un quai de chargement ou d'une structure de stationnement, cela signifie 316L, monté hors de portée des éclaboussures si possible, et lavé après la saison hivernale.
Produits de nettoyage et produits de procédé : 304 contre 316L
Alleima, un producteur d'acier inoxydable (anciennement membre de Sandvik), publie des tableaux de corrosion en laboratoire pour ses nuances, notamment Alleima 3R12 (ASTM TP304L / TP304) et 3R60 (ASTM TP316L / TP316). Les lignes ci-dessous présentent des produits chimiques que l'on trouve à proximité des coffrets dans les usines : désinfectants, acides de nettoyage, agents caustiques et acides de procédé.
| Produit chimique, concentration, température | 304 | 316L |
|---|---|---|
| Hypochlorite de sodium (eau de Javel) 5 %, 20 °C | 1p | 1p |
| Acide chlorhydrique 0.2%, 20 °C | 1p | 0p |
| Acide chlorhydrique 5%, 20 °C | 2 | 2 |
| Acide sulfurique 5 %, 20 °C | 1 | 0 |
| Acide citrique 25%, 85 °C | 1 | 0 |
| Acide lactique 25 %, 75–90 °C | 1 | 0 |
| Acide acétique 10 %, bouillant | 1 | 0 |
| Acide formique 10%, 60 °C | 1 | 0 |
| Acide phosphorique 30%, 100 °C | 1 | 0 |
| Acide nitrique 10%, 20 °C jusqu'à ébullition | 0 | 0 |
| Hydroxyde de sodium (caustique) 10%, 20 °C jusqu'à l'ébullition | 0 | 0 |
| Hydroxyde de sodium 30%, ébullition | 1s | 0s |
| Peroxyde d'hydrogène 5–30%, 20–80 °C | 0 | 0 |
Légende : 0 = vitesse de corrosion inférieure à 0.1 mm/an, « résistant à la corrosion » ; 1 = 0.1 à 1.0 mm/an, « non résistant à la corrosion, mais utile dans certains cas » ; 2 = supérieure à 1.0 mm/an, « corrosion sévère » ; p = risque de corrosion par piqûres et caverneuse ; s = risque de fissuration par corrosion sous contrainte.
Trois points se distinguent. L'eau de Javel présente un risque de piqûration pour les deux nuances, même à température ambiante ; un désinfectant laissé à sécher pose donc problème, quelle que soit la nuance choisie : rincez-le. Les acides organiques chauds (citrique, lactique, acétique, formique) et l'acide sulfurique dilué sont les domaines où 316L l'emporte nettement. La soude, l'acide nitrique et le peroxyde d'hydrogène à ces concentrations sont classés 0 pour les deux.
Les données d'Alleima proviennent d'essais en laboratoire réalisés avec des produits chimiques purs dans de l'eau presque saturée en air, sur un matériau recuit aux surfaces propres. Les produits de nettoyage du commerce sont des mélanges, et les dépôts, les interstices et le séchage rendent les conditions plus sévères ; veuillez donc lire ce tableau comme un guide indicatif et consulter les recommandations du fabricant du nettoyant pour l'acier inoxydable.
Lavage à haute pression, désinfectants et usines agroalimentaires
Les deux nuances sont des matériaux standards dans les usines agroalimentaires. L'association européenne de développement de l'acier inoxydable décrit le 316 comme étant particulièrement résistant aux taux élevés de chlorure et adapté aux aliments salés ainsi qu'aux milieux agressifs. En pratique :
- Lavage de routine à haute pression avec de l'eau et des détergents doux, rincés après utilisation : 304 est le choix habituel.
- Saumure, produit salé ou acide, ou désinfectants à base de chlore : 316L. Les directives chimiques pour les usines agroalimentaires avertissent que les chlorures combinés à un pH faible provoquent la corrosion par piqûres de l'acier inoxydable, recommandent 316 pour les saumures et insistent sur un rinçage à l'eau douce.
- Toutes les nuances : ne laissez pas de nettoyants contenant des chlorures sur la surface ; rincez-les. N'utilisez jamais d'acide chlorhydrique (muriatique) sur ou à proximité de l'acier inoxydable.
Les équipements de procédés pharmaceutiques et biotechnologiques sont couramment fabriqués en 316L ; les publications de l'ASME sur les équipements de bioprocédés (BPE) se concentrent sur le tubage en 316L (UNS S31603).
Chaud et humide : fissuration sous contrainte due aux chlorures
Un mode de défaillance que 316L ne résout pas : la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures. La Specialty Steel Industry of North America note qu'elle est rare en dessous d'environ 60 °C (140 °F), et que les nuances 304/304L et 316/316L sont toutes deux très sensibles au-dessus de ce seuil. Un coffret à température ambiante normale ne court aucun risque. Un coffret monté sur un équipement chaud, humide et chargé en chlorures l'est, quelle que soit la nuance utilisée.
Le « L » : faible teneur en carbone et soudures
Le L signifie faible teneur en carbone. L'acier standard 316 autorise jusqu'à 0.08 % de carbone ; le 316L autorise 0.030 %. Lorsque l'acier inoxydable est soudé, le carbone peut se combiner au chrome aux joints de grains près de la soudure (sensibilisation), laissant ces zones exposées à la corrosion intergranulaire en service corrosif. Le faible taux de carbone réduit ce risque et améliore la résistance à la corrosion des soudures, c'est pourquoi les nuances L sont préférées pour les constructions soudées.
Pourquoi l'acier inoxydable présente des taches de rouille et comment les éviter
Les taches brunes sur un coffret en acier inoxydable neuf sont presque toujours du fer, et non l'acier inoxydable lui-même. L'IMOA énumère les sources habituelles : outils ou médias abrasifs contaminés, laine d'acier ou brosses en acier au carbone, particules d'acier en suspension dans l'air provenant de meulage à proximité, et rayures. Une fois le fer à la surface, la corrosion « est rapide et peut apparaître en quelques jours ».
- Percez, découpez et ébavurez l'acier inoxydable uniquement avec des outils réservés à cet effet. Ne le nettoyez jamais avec de la laine d'acier ou une brosse en acier au carbone.
- Protéger les coffrets installés des étincelles de meulage et de la poussière d'acier pendant la construction.
- Nettoyer dans le sens du grain brossé avec un chiffon doux ou un tampon non abrasif, rincer à l'eau claire et sécher.
- Les pièces contaminées peuvent être restaurées par nettoyage chimique et passivation ; l'ASTM A380 et l'ASTM A967 décrivent les pratiques de nettoyage, de décapage et de passivation, y compris le test de fer libre.
Un aimant peut-il distinguer 304 de 316L ?
Non. Les deux sont des aciers inoxydables austénitiques. Dans l'état recuit, ils sont essentiellement non magnétiques, et l'un ou l'autre peut devenir légèrement magnétique là où il a été travaillé au froid, par exemple aux courbes. Pour les distinguer, il faut une analyse chimique ou le certificat de l'usine, pas un aimant. Un analyseur X-ray portable (XRF) peut détecter le molybdène qui caractérise 316 mais ne peut pas mesurer le carbone, donc il ne peut pas confirmer le L ; choisir 304 ou 316L pour les pièces usinées explique cette vérification.
Coût
316L est plus coûteux que 304 ; il contient du molybdène et davantage de nickel. En présence de chlorures, la nuance la moins chère s'avère généralement plus coûteuse sur la durée de vie du coffret en raison du nettoyage, des taches et du remplacement ; en leur absence, 316L n'apporte que peu de valeur.
Quelle nuance pour quel emplacement ?
| Localisation | Notre recommandation |
|---|---|
| Intérieur sec ou poussiéreux, nettoyage léger | 304 |
| Intérieur, lavage à haute pression à l'eau et aux détergents doux | 304 |
| Extérieur, zone continentale, sans sel de déglaçage à proximité | 304 |
| Nettoyants chlorés ou désinfectants, saumure, produit salé ou acide | 316L |
| Dans un rayon de 5–10 miles (8–16 km) de l'eau salée, ou exposé au sel de déneigement | 316L |
| À environ 100 m (330 ft) d'une route passante salée, d'un quai de chargement ou d'un parking couvert | 316L, lavé après la saison saline |
| Eau de rinçage ou de procédé au-delà d'environ 200 ppm de chlorure, ou eau chaude au-delà d'environ 50 ppm | 316L (ses propres limites : environ 1000 ppm en ambiance, 250 ppm à chaud) |
| Stations d'épuration, zones chimiques, locaux des piscines, industrie pharmaceutique | 316L |
| Littoral, zone d'embruns ou forte pollution industrielle | 316L, et consultez un spécialiste de la corrosion |
Nos coffrets 304 et 316L
Chaque taille de coffret mural NEMA4 Enclosure est fabriquée dans les deux nuances, avec un fini brossé #4, un joint continu et une plaque de montage amovible : 65 tailles de 6 × 4 × 4 po à 60 × 36 × 16 po (H × L × P). Les coffrets HMI pour panel PC IMD sont 304. Les coffrets muraux, dans l'une ou l'autre nuance, possèdent l'indice déclaré par le fabricant NEMA 4X / IP66 ; non homologué UL. Pour la version courte de cette page, voir 304 ou 316L en un coup d'œil.
Foire aux questions
L'acier inoxydable 304 est-il adapté pour des coffrets d'extérieur ?
À l'intérieur des terres, généralement oui. Dans un rayon d'environ 5 à 10 miles de l'eau salée, ou là où du sel de déneigement est utilisé, 316L est généralement le meilleur choix, et les surfaces abritées doivent être lavées régulièrement avec l'une ou l'autre nuance.
Quelle est la différence entre 316 et 316L ?
La limite de carbone : maximum 0.08 % pour 316 et 0.030 % pour 316L. Le faible taux de carbone réduit la sensibilisation aux soudures et améliore la résistance à la corrosion des soudures ; la teneur en molybdène et la résistance aux chlorures se situent par ailleurs dans la même plage.
Quelle nuance pour les désinfectants au chlore dans une usine agroalimentaire ?
316L, avec un rinçage à l'eau douce après la désinfection. Les chlorures laissés sur la surface, surtout à faible pH, provoquent de la corrosion par piqûres sur l'acier inoxydable, et 316L résiste mieux à la corrosion par piqûres que 304.
Quelle quantité de chlorure l'acier inoxydable 304 peut-il supporter ?
Dans l'eau à température ambiante, les directives du Nickel Institute situent le 304 en deçà d'environ 200 ppm de chlorure et le 316L jusqu'à environ 1000 ppm, avec des limites inférieures de 50 et 250 ppm pour l'eau chaude. Le livre blanc d'un fabricant de coffrets retient environ 100 ppm pour le 304 et 1000 ppm pour le 316.
Le sel de déneigement affecte-t-il les coffrets en acier inoxydable à l'intérieur des terres ?
Oui. IMOA signale des accumulations de sel de déverglaçage jusqu'à 1.9 km (1.2 miles des routes passantes, et les sites situés à moins de 100 m d'une route passante peuvent présenter des niveaux de sel comparables à ceux des zones côtières modérées à sévères. Choisissez 316L dans ces conditions et lavez-le après la saison du salage.
Un coffret 316L peut-il un jour rouiller ?
Il peut se tacher si une contamination ferreuse ou des dépôts de chlorure sont laissés sur la surface, par exemple à cause de la laine d'acier, de la poussière de meulage ou de nettoyants non rincés. Nettoyez avec des outils exclusivement réservés à l'acier inoxydable et des chiffons doux, rincez, et passez une passivation en cas de contamination.
L'acier inoxydable 316L est-il magnétique ?
L'acier 316L recuit, comme le 304, est essentiellement non magnétique, et l'un ou l'autre peut devenir légèrement magnétique s'il est travaillé à froid. Un aimant ne permet pas de distinguer les deux nuances.
Sources
- P. Cutler, Nickel Development Institute (désormais Nickel Institute), "Stainless steels and drinking water around the world", Tableau 2 directives sur les niveaux de chlorure (copie BSSA)
- ASSDA, « Chlore vs chlorure » (hypothèses sous-jacentes aux directives sur les chlorures)
- Rittal, « Livre blanc : Coffrets en acier inoxydable et applications industrielles » (ppm de chlorure, règle empirique côtière, déglaçage)
- IMOA, C. Houska, « Sel de déneigement - Reconnaître la menace de la corrosion » (distances par rapport aux routes, zone de projection)
- Alleima, tableaux de corrosion (hypochlorite de sodium, acide chlorhydrique, sulfurique, citrique, lactique, acétique, formique, phosphorique et nitrique, hydroxyde de sodium, peroxyde d'hydrogène ; 3R12 et 3R60)
- ATI, Fiche technique nuance 304 (limites de composition ASTM A240)
- ATI, Fiche technique nuance 316L (limites de composition ASTM A240 / ASME SA-240)
- Association internationale du molybdène (IMOA), « Quel acier inoxydable spécifier pour les applications extérieures ? » (PREN, distance côtière, cotation du site, finition, nettoyage, contamination ferreuse)
- IMOA, FAQ sur les aciers inoxydables à nuance molybdène (nuances L, conseils pour les zones côtières)
- Euro Inox, « Cleaning Architectural Stainless Steel » (taches de rouille, Ra 0.5 µm, stries de polissage verticales, lavage par la pluie)
- Euro Inox, « Stainless Steel in the Food & Beverage Industry »
- ASSDA, « 316 : le premier pas » (corrosion par piqûres et caverneuse)
- ASSDA, « Questions de carbone » (sensibilisation, corrosion intergranulaire)
- British Stainless Steel Association, aciers inoxydables austénitiques (limites de carbone pour les nuances 304/316 et L)
- SSINA, Fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures
- SSINA, Directives de conception pour la sélection et l'utilisation des aciers inoxydables (propriétés magnétiques)
- Hydrite, « Piqûres de corrosion par chlorure sur l'acier inoxydable » (agroalimentaire)
- Publication ASME, BPE sur les tubes UNS S31603
- ASTM A967/A967M, Traitements de passivation chimique pour les pièces en acier inoxydable et ASTM A380/A380M, Nettoyage, détartrage et passivation de l'acier inoxydable
