Boulons GB/T 3098.8 pour une utilisation de -200 °C à +700 °C

Introduction à la norme GB/T 3098.8

Cette norme décrit les propriétés mécaniques, les matériaux, l'inspection, l'identification et le marquage des pièces d'assemblage boulonnées fonctionnant à des températures extrêmes, de -200 °C à +700 °C. Elle garantit la fiabilité des applications telles que les appareils à pression, les chaudières et les machines à haute température, et complète les normes comme GB/T 3098.1, GB/T 3098.6 et DIN EN 10269.

Portée

La norme GB/T 3098.8-2010 spécifie les exigences relatives aux fixations en aciers austénitiques pour les basses températures (jusqu'à -200 °C) et en aciers/alliages de nickel pour les hautes températures (jusqu'à +700 °C). Elle couvre les classes de performance mécanique, les méthodes d'essai et l'appariement des matériaux afin de garantir l'intégrité structurelle sous contraintes thermiques. Ceci est essentiel pour les industries exigeant une résistance au fluage, à la relaxation et à la rupture fragile.

S'applique aux boulons, vis, goujons et écrous des assemblages boulonnés.
Conçu pour une capacité de charge maximale garantissant un fonctionnement sûr dans des environnements extrêmes.
Références aux normes connexes pour une conformité complète.

Propriétés des matériaux et des mécanismes

Le choix des matériaux dépend des plages de températures afin de garantir l'intégrité mécanique. À basse température, les aciers austénitiques offrent une bonne ductilité ; à haute température, les aciers et les alliages de nickel assurent résistance et tenue au fluage. Les propriétés doivent satisfaire aux exigences spécifiées en matière de dureté, de résistance à la traction et de charge d'épreuve.

Matériaux basse température

Le tableau 1 répertorie les groupes d'aciers austénitiques pour des températures minimales de service jusqu'à -200 °C, avec leurs propriétés conformes aux normes GB/T 3098.6 et GB/T 3098.15. Teneur en cuivre ≤ 1%. Les températures supérieures sont sans incidence ; les températures inférieures nécessitent des essais de performance spécifiques à chaque condition.

Température minimale de fonctionnement continu (approximative)	Groupe Steel^un	Niveau de performance
	Groupe Steel^un	Boulon	Noix
-60°C^b	A2L	50	50
	A2		50
	A3		70
-200°C^c	A4L	70	70
	A4		80
	A5		80

^un Teneur en cuivre ≤1% (selon GB/T 3098.6 et GB/T 3098.15).
^b Boulons à tête.
^c Goujons.

Matériaux haute température

Le tableau 2 spécifie les aciers et les alliages de nickel jusqu'à +700 °C, avec des propriétés conformes au tableau 4 de la norme DIN EN 10269 pour le traitement thermique. Les données de référence pour la limite d'élasticité, la résistance au fluage et la relaxation proviennent des tableaux 5, C.1 et D.1 de la norme DIN EN 10269. Ces données concernent les tôles AD 2000-W2, W7, W10 et VdTUV.

Plage de température de fonctionnement selon DIN EN 10269			Matériel				Dureté/HV des boulons et/ou écrous
min	à court terme^un max	à long terme^b max	Abréviation	Nombre	Grade	Condition	min	max
-120°C	/	/	KB	1.568	X12Ni5	+NT	157	203
-120°C	/	/	KB	1.568	X12Ni5	+QT	173	235
/	400 °C	500 °C	Yd	1.1181	C35E	+N	150	200
/	400 °C	500 °C	YK	1.1181	C35E	+QT	165	210
/	400 °C	/	YB	1.5511	35B2^g	+QT	165	210
-60°C	500 °C	550 °C	KG	1.7218	25CrMo4	+QT	195	240
-100°C	500 °C	/	GC	1.7225	42CrMo4	+QT	275	337
/	500 °C	550 °C	Géorgie	1.7709	21CrMoV5-7	+QT	225	272
/	600 °C	550 °C	GB	1.7711	40CrMoV46	+QT	272	320
/	550 °C	600 °C	Ve	1.4923	X22CrMoV12-1	+QT 1^et	256	303
/	550 °C	600 °C	VH^f	1.4923	X22CrMoV12-1	+QT 2^f	287	367
/	600 °C	600 °C	VW	1.4913	X19CrMoNbVN11-1	+QT	287	367
/	650 °C	670 °C	S	1.4986	X7CrNiMoBNb16-16	+WW+P	210	272
-196°C	650 °C	650 °C	SD	1.498	X6NiCrTiMoVB25-15-2	+AT+P	287	367
-196°C	650 °C	800 °C	SB	2.4952	NiCr20TiAl	+AT+P	320	417

^un Limite de température pour la limite d'élasticité et la résistance à la traction.
^b Limite de température pour la résistance au fluage et à la rupture.
^c Conditions selon DIN EN 10269 Tableau 4 : +N (normalisé), +NT (normalisé et revenu), +QT (trempé et revenu), +WW (écroui à chaud), +AT (recuit de solution), +P (durcissement par précipitation).
^d Réservé aux noix.
^et V selon DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 N/mm² (+QT1).
^f VH selon DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 N/mm² (+QT2).
^g Voir VdTUV WB 490.

Capacités de charge

Les valeurs de charge garantissent que les fixations résistent aux contraintes opérationnelles. À utiliser pour la vérification de la conception.

Charges de traction minimales pour les boulons à gros filetage

Tableau 4a : A_s,nom × R_m,min /kN

Taille du fil d	Zone de stress A_s,nom /mm²	Acier inoxydable austénitique de qualité		Acier et alliages de nickel
		50	70	KB	YK	KG	Géorgie	GB	GC	V	VH	S	SD	SB
		50	70	KB	YB	KG	Géorgie	GB	GC	V	VW	S	SD	SB
M3	5.03	2.52	3.52	2.67	2.52	3.02	3.52	4.28	4.33	4.02	4.53	3.27	4.53	5.03
M3.5	6.78	3.39	4.75	3.59	3.39	4.07	4.75	5.76	5.83	5.42	6.1	4.41	6.1	6.78
M4	8.78	4.39	6.15	4.65	4.39	5.27	6.15	7.46	7.55	7.02	7.9	5.71	7.9	8.78
M5	14.2	7.1	9.94	7.53	7.1	8.52	9.94	12.1	12.2	11.4	12.8	9.23	12.8	14.2
M6	20.1	10.1	14.1	10.7	10.1	12.1	14.1	17.1	17.3	16.1	18.1	13.1	18.1	20.1
M7	28.9	14.5	20.2	15.3	14.5	17.3	20.2	24.6	24.9	23.1	26	18.8	26	28.9
M8	36.6	18.3	25.6	19.4	18.3	22	25.6	31.1	31.5	29.3	32.9	23.8	32.9	36.6
M10	58	29	40.6	30.7	29	34.8	40.6	49.3	49.9	46.4	52.2	37.7	52.2	58
M12	84.3	42.2	59	44.7	42.2	50.6	59	71.7	72.5	67.4	75.9	54.8	75.9	84.3
M14	115	57.5	80.5	61	57.5	69	80.5	97.8	98.9	92	104	74.8	104	115
M16	157	78.5	110	83.2	78.5	94.2	110	133	135	126	141	102	141	157
M18	192	96	134	102	96	115	134	163	165	154	173	125	173	192
M20	245	123	172	130	123	147	172	208	211	196	221	159	221	245
M22	303	152	212	161	152	182	212	258	261	242	273	197	273	303
M24	353	177	247	187	177	212	247	300	304	282	318	229	318	353
M27	459	230	/	243	230	275	321	390	395	367	413	298	413	459
M30	561	281	/	297	281	337	393	477	482	449	505	365	505	561
M33	694	347	/	368	347	416	486	590	597	555	625	451	625	694
M36	817	409	/	433	409	490	572	694	703	654	735	531	735	817
M39	976	488	/	517	488	586	683	830	839	781	878	634	878	976

Capacité portante des assemblages boulonnés

Pour une capacité maximale : utiliser des boulons et écrous de capacité maximale adaptés, avec les hauteurs appropriées (type 1 pour un pas grossier, type 2 pour un pas fin), les tolérances de filetage et les rapports de résistance. La rupture lors des essais de traction doit se produire dans les parties non filetées, conformément aux normes GB/T 3098.1 ou 3098.6. Utiliser des goujons à section réduite, conformément aux normes GB/T 13807.2/3, avec les tolérances définies dans la norme GB/T 3103.4.

Effectuer des essais de traction pour vérifier les charges minimales.
S'assurer que la hauteur de l'écrou respecte les exigences de type pour la répartition de la charge.
Choisir les matériaux de manière à éviter les points faibles de l'assemblage.

FAQ

Quels matériaux conviennent aux applications à -200 °C ?

Aciers austénitiques comme A4L, A4, A5 de nuance 70 ou 80, assurant la ductilité et la ténacité selon le tableau 1.

Comment choisir les boulons et écrous adaptés aux hautes températures ?

Utilisez le tableau 3 pour des appariements rationnels, en veillant à ce que la résistance de l'écrou >70% du boulon et les tolérances de filetage appropriées pour une capacité complète.

Que se passe-t-il si la température de fonctionnement dépasse +700°C ?

Les limites standard sont de +700 °C ; pour des températures supérieures, effectuer des essais spécifiques de fluage et de relaxation conformément aux directives DIN EN 10269.

Pourquoi une limite d'élasticité plus élevée pour les noix austénitiques ?

Pour tenir compte des variations de fabrication dans les petits lots, assurant la fiabilité lorsqu'ils sont associés à des boulons plus tendres (voir tableau 3, note b).

Comment tester la capacité de charge maximale ?

Effectuer des essais de traction selon GB/T 3098.1 ou 3098.6, en vérifiant l'emplacement de la rupture et les charges minimales des tableaux 4a/5a.

Existe-t-il des restrictions concernant la teneur en cuivre ?

Oui, ≤1% pour les aciers austénitiques afin d'éviter la fragilisation en service à basse température.