Présentation
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l'article intitulé "Corrosion sèche des métaux - Méthodes d'étude" paru en 2003 et rédigé par Laurent ANTONI et Alain GALERIE.
RÉSUMÉ
Les cahiers des charges des matériaux métalliques soumis à la corrosion sèche dans le domaine des transports, de la production d'énergie ou de l'industrie chimique sont de plus en plus exigeants. Il apparaît une demande forte de connaissances quantifiées sur leur comportement en termes de vitesses de réaction, de températures limites d'utilisation, d'atmosphères interdites, de conditions de cyclage thermique ou de sollicitations mécaniques en service. Cet article propose une démarche d'étude de la corrosion sèche des métaux : de la mise en oeuvre du suivi cinétique aux moyens de caractérisations chimique, morphologique et mécanique de la couche de corrosion et de son interface avec le métal.
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The specifications for metal materials exposed to hot corrosion in the fields of transport, energy production or industrial chemistry are increasingly demanding. Requirements concern the collection of quantified knowledge about their behavior in terms of reaction rates, limiting temperatures, prohibited atmospheres, thermal cycling conditions or mechanical stress criteria. This paper provides a guideline for studying hot corrosion of metals: from kinetic studies to characterization of the chemistry, morphology and mechanical properties of the corrosion layer and its interface with the metal.
Auteur(s)
-
Laurent ANTONI : Docteur-ingénieur de l’Institut national polytechnique de Grenoble, - École nationale supérieure d’électrochimie et d’électrométallurgie de Grenoble
-
Alain GALERIE : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble, - École nationale supérieure d’électrochimie et d’électrométallurgie de Grenoble
INTRODUCTION
Comme tous les phénomènes de corrosion, la corrosion sèche se manifeste par une dégradation des matériaux élaborés par l’activité humaine, entraînant leur retour à une forme plus stable. Cette dégradation se déroule en l’absence de phase liquide jouant le rôle d’électrolyte. L’absence d’électrolyte et la relative lenteur des phénomènes qui en découle imposent, pour que ce type de corrosion soit actif, une température élevée. On parle ainsi souvent de corrosion à haute température (« high temperature corrosion »), d’oxydation thermique (« thermal oxidation ») ou de corrosion par les gaz chauds (en français uniquement).
Une différence fondamentale provenant de l’absence de phase liquide en corrosion sèche apparaît au niveau de l’importance relative des situations d’immunité et de passivation. En environnement aqueux, l’absence de corrosion résulte de l’une ou l’autre de ces situations. On connaît, en particulier, l’importance industrielle de la protection cathodique, obtenue par potentiel imposé ou par application d’un revêtement sacrificiel. En corrosion sèche, comme on le montre dans l’article suivant Corrosion sèche des métaux- Mécanismes, les situations d’immunité sont hautement improbables, sauf à considérer des métaux très nobles qui sont sans application industrielle à chaud. L’absence de corrosion sèche résulte toujours d’une situation de passivité où la vitesse de corrosion est quasi nulle. Cette situation est « intrinsèque » si le matériau métallique est utilisé à une température suffisamment basse, « extrinsèque » si un élément d’alliage judicieusement choisi produit un film protecteur dont la vitesse de croissance est, elle-même, très faible.
Les matériaux métalliques (métaux ou alliages) sont les plus touchés par la corrosion sèche, mais les céramiques non oxydes, de type borure, nitrure ou carbure sont évidemment également concernées. Cet article, limité au comportement des matériaux métalliques, n’en fait pas état. Le lecteur trouvera en référence des indications récentes sur la corrosion sèche des céramiques [1].
Cette étude théorique sur la corrosion sèche des métaux se compose de deux parties :
-
[M 4 220] - Corrosion sèche des métaux. Méthodes d’étude ;
-
Corrosion sèche des métaux- Mécanismes - Corrosion sèche des métaux. Mécanismes ; auxquels se rattache un fascicule de documentation « Pour en savoir plus » ;
-
- Corrosion sèche des métaux. Méthodes d’étude et mécanismes.
L’étude pratique de divers cas industriels est traitée dans :
-
Corrosion sèche des métaux- Cas industriels : oxydation, carburation - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : oxydation, carburation ;
-
Corrosion sèche des métaux- Cas industriels : sulfuration, nitruration - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : sulfuration, nitruration ;
-
Corrosion sèche des métaux- Cas industriels : halogènes - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : halogènes ;
-
Corrosion sèche des métaux- Cas industriels : dépôts, milieux fondus - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : dépôts ; milieux fondus ;
-
Corrosion sèche des métaux- Choix des alliages - Corrosion sèche des métaux. Choix des alliages ;
-
- Corrosion sèche des métaux. Cas industriels. Pour en savoir plus.
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KEYWORDS
Kinetic study | oxide scale characterizations
VERSIONS
- Version courante de déc. 2015 par Valérie PARRY
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Méthodes d’étude de la corrosion sèche1. Présentation du phénomène
1.1 Domaines industriels concernés
Toute situation technique où la température est élevée constitue un domaine où la corrosion sèche peut s’exprimer. Ainsi, on sait qu’elle se manifeste dans les domaines suivants :
-
la métallurgie, où la perte de métal dans les opérations de réchauffage ou de recuit des alliages est souvent importante ;
-
l’industrie chimique (minérale et organique), avec l’emploi d’atmosphères chargées en éléments très corrosifs (Cl, S...) ;
-
l’industrie pétrochimique, où la carburation peut s’avérer catastrophique ;
-
la production d’énergie, particulièrement dans les centrales électriques au fioul ou au charbon (le cas de l’industrie électronucléaire française n’entrant pas, à proprement parler, dans la corrosion « sèche », compte tenu des conditions – eau pressurisée à 300-350 oC sour 150 bar) ;
-
le transport aérien, où les turboréacteurs d’avions commerciaux sont soumis à des températures aujourd’hui supérieures à 1 100 oC ;
-
l’automobile (soupapes, échappement...) ;
-
l’incinération ménagère ou industrielle, caractérisée par des évolutions d’atmosphère radicales, pouvant passer d’un caractère oxydant à un caractère réducteur en fonction de la nature des rechargements du four ;
-
le chauffage électrique (résistances de convecteurs ou d’accumulateurs, éléments à « infrarouge »).
La figure 1 résume les différentes situations et les températures qui y sont associées.
HAUT DE PAGE1.2 Températures et atmosphères
Il n’est pas possible de définir la corrosion sèche uniquement sur une échelle de températures. En effet, bien que ce paramètre influe très fortement, il est insuffisant à lui seul pour quantifier la dégradation. Il doit impérativement être associé à la composition de l’atmosphère corrosive et à...
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