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RÉSUMÉ
La corrosion à chaud, en anglais « hot corrosion », des matériaux métalliques est l’une des principales causes de dégradation des pièces des turbines aéronautiques et terrestres ainsi que des composants des unités de valorisation énergétique. Cette forme de dégradation souvent plus sévère que de l’oxydation sèche se traduit par la formation d’un dépôt corrosif à la surface des pièces et attaque le matériau et sa couche d’oxyde protectrice. Bien qu’il existe quelques moyens d’essai à l’échelle laboratoire ou à l’échelle industrielle, ce sujet reste à ce jour encore peu étudié. Cet article fait l’état de l’art des différents moyens d’essai de corrosion à chaud existants en France et à l’étranger.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Tom SANVIEMVONGSAK : Docteur-ingénieur recherche et développement - IRT M2P, Metz, France
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Pascal LAMESLE : Docteur, directeur technique et scientifique - IRT M2P, Metz, France
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Michel VILASI : Professeur des universités, - Institut Jean Lamour, université de Lorraine, Nancy, France
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Clara DESGRANGES : Docteure-ingénieure matériaux avancés - Safran Tech, Magny-les-Hameaux, France
INTRODUCTION
L’augmentation du rendement énergétique des turbomachines, des fours et des chaudières est un enjeu majeur pour les industriels des secteurs de l’aéronautique, des transports et de l’énergie. Pour atteindre cet objectif, les composants de ces installations exposés à des gaz de combustions sont soumis à des sollicitations mécaniques et à des températures de plus en plus élevées entraînant un besoin en matériaux plus réfractaires. En effet, ces sollicitations à haute température peuvent entraîner une dégradation des matériaux par fatigue et fluage, et/ou par oxydation et corrosion à chaud. La résistance de ces alliages face à cet environnement conditionne fortement leurs propriétés mécaniques et, par conséquent, la durée de vie des pièces.
Le choix des matériaux réfractaires est une étape primordiale pour garantir la longévité des systèmes mécaniques, encore faut-il pouvoir les tester dans des conditions proches des conditions réelles de fonctionnement. Dorénavant, il existe de nombreux moyens d’essai permettant de tester les alliages dans des conditions d’oxydation sous air à haute température mais très peu de moyens permettent de réaliser des essais de corrosion à haute température sous atmosphère « complexe » (corrosion par un mélange de gaz, des dépôts corrosifs ou des sels fondus). Cet article fait l’état des lieux des différents moyens d’essai de corrosion à chaud existants en France et dans le monde. Il présente les points forts et les limitations des différents bancs d’essai.
En 2021, il faut noter que, bien que des essais de corrosion à chaud soient réalisés à travers le monde, aucune norme ne régit la méthodologie expérimentale ni le fonctionnement de ces bancs d’essai, même si le terme est défini dans la norme NF EN ISO 8044.
Cet article est un complément d’informations aux articles :
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[COR 378]Corrosion par les gaz à haute température des métaux et alliages réfractaires ;
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[M 4 224]Corrosion sèche des métaux – Cas industriels : oxydation, carburation ;
-
[M 4 225]Corrosion sèche des métaux – Cas industriels : sulfuration, nitruration ;
-
[M 4 227]Corrosion sèche des métaux – Cas industriels : dépôts, milieux fondus ;
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MOTS-CLÉS
Corrosion à chaud Bancs d’essai Bancs brûleurs Modules de sollicitation mécanique à haute température
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Besoins recensés
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1. Définition de la corrosion à chaud
Les matériaux métalliques et les revêtements utilisés à haute température, entre 500 et 1 200 °C, sont sujets à une dégradation de surface par oxydation, on parle alors de dégradation par « corrosion sèche » ou d’oxydation à haute température [M 4 224]. Cependant, pour de nombreuses applications, la durabilité des alliages est également influencée par la présence de dépôts corrosifs à la surface des composants qui affectent sévèrement leur durée de vie. On parle alors de dégradation par « corrosion à chaud », en anglais hot corrosion [M 4 227]dont la définition normalisée est la suivante (ISO 8044) :
« Corrosion par des gaz et/ou dépôts formant une phase liquide pendant une réaction de corrosion à haute température (1,2).
(1) La corrosion à chaud est une sous-catégorie de corrosion à haute température.
(2) Les phases liquides les plus courantes dans lesquelles se produit une corrosion à chaud sont les sulfates, les vanadates et les chlorures métalliques. »
Ces phénomènes de corrosion ont lieu lorsque des pièces métalliques (avec ou sans revêtement) sont exposées à des gaz de combustion soufrés mélangés à de la vapeur saline ou à des cendres. Cet environnement génère un dépôt...
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Définition de la corrosion à chaud
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BIRKS (N.), MEIER (G.), PETTIT (F.) - High-temperature corrosion resistance. - JOM, 39, p. 28-31 (1987).
-
(2) - YOUNG (D.J.) - High temperature oxidation and corrosion of metals. - Elsevier (2008).
-
(3) - MEIER (G.H.) - Invited Review Paper in Commemoration of Over 50 Years of Oxidation of Metals: Current Aspects of Deposit-Induced Corrosion. - Oxidation of Metals (2021), https://doi.org/10.1007/s11085-020-10015-6.
-
(4) - SANVIEMVONGSAK (T.) - Oxydation et corrosion à haute température de superalliages à base de nickel issus de la fabrication additive. - Thèse, université de Toulouse (2020).
-
(5) - STRINGER (J.) - High-temperature corrosion of superalloys. - Materials Science and Technology, 3, p. 482-493 (1987), https://doi.org/10.1080/02670836.1987.11782259.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Corrosion par les gaz à haute température des métaux et alliages réfractaires.
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Corrosion sèche des métaux – Cas industriels : oxydation, carburation.
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Corrosion sèche des métaux – Cas industriels : sulfuration, nitruration.
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Corrosion sèche des métaux – Cas industriels : dépôts, milieux fondus.
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NORMES
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Corrosion des métaux et alliages – Méthode d’essai pour essais de corrosion à haute température de matériaux métalliques par application d’un dépôt de sel, de cendres ou d’autres substances. AFNOR - NF ISO 17224 - 2015
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Corrosion des métaux et alliages – Méthode d’essai pour essais de corrosion à haute température de matériaux métalliques par enfouissement dans du sel, des cendres ou d’autres solides. AFNOR - NF ISO 17248 - 2015
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Corrosion des métaux et alliages – Méthode pour essais de corrosion à haute température, avec exposition à des cycles thermiques, sur des matériaux métalliques. ISO - ISO 13573:2012 - 2012
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Corrosion des métaux et alliages – Méthode d’étude métallographique d’échantillons soumis à des environnements corrosifs à haute température. ISO - ISO 26146:2012 - 2012
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Corrosion des métaux et alliages – Méthode d’essai pour les essais d’oxydation en exposition isotherme des matériaux métalliques dans des environnements corrosifs à haute température. AFNOR - NF ISO 21608 - 2012
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ANNEXES
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Centre français de l’anticorrosion :
Groupe de recherche 2081 COnCOrD « Couplage méCanique Oxydation Diffusion » :
Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)Colloque national annuel de la communauté scientifique française travaillant sur la cinétique hétérogène, JECH (journées d’études sur la cinétique hétérogène)
Congrès international HTCPM (High-Temperature Corrosion and Protection of Materials)
Congrès international High Temperature Corrosion GRC (Gordon Research Conference) et GRS (Gordon Research Seminar)
Congrès international ISHOC (international Symposium on High-temperature Oxidation and Corrosion)
Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)IJL (Institut Jean Lamour), Campus Artem, Nancy :
Laboratoire LaSIE (Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement), pôle Sciences et Technologie, La Rochelle :
https://lasie.univ-larochelle.fr
Laboratoire CIRIMAT (Centre Interuniversitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux), Toulouse :
Laboratoire ICB (interdisciplinaire Carnot de Bourgogne), Dijon :
Laboratoire SIMAP (Science et Ingénierie des MAtériaux et Procédés), Saint-Martin d’Hères :
Laboratoire...
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2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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