Inconel 690

Introduction à l’Inconel 690

L’Inconel 690 est un alliage nickelé à haut taux de chrome, spécialement conçu pour offrir une résistance supérieure à la corrosion dans des environnements aqueux agressifs et à haute température, en particulier en présence de gaz soufrés ou d’oxydants puissants. Il est largement reconnu pour ses performances dans les échangeurs de chaleur, les générateurs de vapeur et les tubes de réacteurs nucléaires, grâce à son excellente résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à l’oxydation.

Avec une composition chimique centrée sur le nickel (≥58%), le chrome (27–31%) et le fer (7–11%), l’Inconel 690 offre une stabilité métallurgique remarquable ainsi qu’une bonne résistance mécanique à température élevée. Cela en fait un choix privilégié pour l’industrie nucléaire, le raffinage/pétrochimie et les systèmes de surchauffe.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’Inconel 690

L’Inconel 690 (UNS N06690 / W.Nr. 2.4642) répond aux exigences des normes ASTM B167 et ASTM B564, et convient particulièrement aux environnements corrosifs et oxydants à haute température.

Composition chimique (ASTM B167)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques (état recuit – ASTM B167)

Caractéristiques clés de l’Inconel 690

• Résistance à l’oxydation : performances supérieures dans des atmosphères oxydantes jusqu’à 1000°C, grâce à la formation d’une couche d’oxyde de chrome tenace qui limite l’oxydation, l’écaillage et le décollement lors des cycles thermiques.

• Résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte : particulièrement résistant aux attaques intergranulaires et à la SCC induite par les chlorures, ce qui le rend adapté aux tubes de générateurs de vapeur nucléaires et aux environnements d’usines chimiques.

• Comportement en corrosion aqueuse : vitesse de corrosion inférieure à 0,02 mm/an dans l’acide nitrique bouillant à 10%, et excellente résistance aux solutions caustiques (50% NaOH) ainsi qu’à l’eau de haute pureté.

• Stabilité thermique : stabilité des joints de grains lors d’expositions thermiques de longue durée, minimisant la précipitation de carbures et la formation de phases intermétalliques.

Défis et solutions d’usinage CNC pour l’Inconel 690

Défis d’usinage

Dégradation des outils

• La teneur élevée en chrome et en nickel favorise l’écrouissage et introduit des inclusions d’oxydes abrasives qui réduisent fortement la durée de vie de l’outil.

Génération de chaleur

• Une conductivité thermique modérée concentre la chaleur au niveau de l’arête de coupe, entraînant micro-ébréchures et dégradation de l’état de surface.

Formation d’arête rapportée

• La ductilité et la sensibilité au taux de déformation provoquent adhésion et étalement à faible vitesse, affectant les tolérances et la finition.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection d’outils

Paramètres de coupe (ISO 3685)

Traitement de surface pour les pièces Inconel 690 usinées

Pressage isostatique à chaud (HIP)

HIP consolide les microvides et élimine la porosité interne sous une pression de gaz de 100–200 MPa à 1100–1200°C, améliorant fortement la résistance au fluage et la durée de vie en fatigue des composants de qualité nucléaire.

Traitement thermique

Heat Treatment stabilise la microstructure après usinage. Un recuit de mise en solution à 1065–1095°C suivi d’un refroidissement rapide améliore la ductilité et prépare l’alliage à des températures de service supérieures à 900°C.

Soudage des superalliages

Superalloy Welding avec des métaux d’apport compatibles garantit une résistance à la traction des joints ≥95% de celle du métal de base. Un contrôle précis de l’arc minimise la dégradation de la zone affectée thermiquement.

Revêtement barrière thermique (TBC)

TBC Coating applique des couches céramiques de 100–300 µm par projection plasma, réduisant la température de surface jusqu’à 200°C et prolongeant la durée de vie en environnements de turbines et de chaudières.

Usinage par électroérosion (EDM)

EDM permet d’atteindre une tolérance de ±0,01 mm et un état de surface inférieur à Ra 0,4 µm sur des composants en Inconel 690 traités thermiquement, avec un minimum de contraintes mécaniques.

Perçage profond

Deep Hole Drilling permet un rapport L/D jusqu’à 50:1, indispensable pour les tubes de générateurs de vapeur et les collecteurs d’échangeurs de chaleur.

Essais et analyses matériaux

Material Testing inclut des contrôles ultrasonores, radiographiques (rayons X) et des évaluations microstructurales selon ASTM E112 et E292, afin de garantir l’intégrité interne et la fiabilité des performances.

Applications industrielles des composants en Inconel 690

Production d’énergie nucléaire

• Tubulures de générateurs de vapeur, plaques déflectrices (baffles) et échangeurs de chaleur.

• Performant en eau de haute pureté et sous exposition au rayonnement, sans fragilisation.

Industrie chimique

• Réformeurs catalytiques, équipements de décapage et rebouilleurs.

• Compatible avec oxydants puissants, acides nitrique/chlorhydrique et milieux multiphasés.

Incinération des déchets et contrôle de la pollution

• Revêtements de conduits d’évacuation (stack liners) et composants d’oxydation thermique.

• Résiste aux attaques des gaz de combustion contenant SOx, NOx et halogènes.

Surchauffeurs et chaudières

• Composants de four, tubes montants (riser tubes) et collecteurs haute pression.

• Conserve son intégrité structurale sous chaleur continue et cycles de pression.