Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Laurent ANTONI : Docteur-ingénieur de l’Institut national polytechnique de Grenoble - École nationale supérieure d’électrochimie et d’électrométallurgie de Grenoble
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Alain GALERIE : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble - École nationale supérieure d’électrochimie et d’électrométallurgie de Grenoble
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Lire l’articleINTRODUCTION
De nombreux procédés industriels produisent des environnements gazeux complexes consistant en des mélanges d’espèces soufrées (H2S , SO2 , COS) et oxydantes (O2 , H2O , CO2 ). Le soufre apparaît comme un des éléments contaminants corrosifs les plus répandus dans les environnements industriels à haute température. Il est généralement présent dans les fiouls. Les attaques de corrosion sulfurante sont souvent assez localisées et peuvent conduire à des percements de tubes ou de parois. De tels problèmes sont rencontrés dans la calcination de minéraux, les procédés pétrochimiques, le raffinage pétrolier, la gazéification du charbon, les incinérateurs de déchets ou la combustion de charbon en lit fluidisé.
La nitruration, comme la carburation, peut être considérée comme un traitement métallurgique de surface, de durcissement en l’occurrence, ou malheureusement comme un mode de corrosion. Nous nous limiterons à ce dernier phénomène qui concerne principalement les éléments des fours servant à réaliser les traitements de nitruration ou de carbonitruration ou bien les pièces utilisées dans les procédés chimiques pour la production d’ammoniaque, d’acide nitrique ou de nylon. La corrosion par l’azote moléculaire (N2 ) n’est, en général, pas un problème, malgré sa teneur d’environ 80 % dans l’air. La solubilité relativement élevée et la cinétique lente de formation de nitrures dans les alliages réfractaires font, qu’en présence d’oxygène, c’est l’oxydation qui l’emporte et l’oxyde protège alors le métal.
La nitruration peut devenir un problème à haute température si la quantité d’oxygène dans l’atmosphère est insuffisante, ou surtout lorsque l’azote est présent à l’état atomique, plus réactif. Ces deux conditions sont réunies dans l’azote pur à haute température ou dans l’ammoniac craqué.
Cette étude sur la corrosion sèche des métaux est présentée en plusieurs fascicules :
— - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : oxydation, carburation ;
— [M 4 225] - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : sulfuration, nitruration ;
— - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : halogènes ;
— - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : dépôts ; milieux fondus ;
— - Corrosion sèche des métaux. Choix des alliages ;
— - Corrosion sèche des métaux. Cas industriels. Pour en savoir plus.
Pour une étude théorique du phénomène, le lecteur se reportera aux articles et de ce traité.
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Nitruration1. Sulfuration
La sulfuration peut être divisée en deux principales catégories : la corrosion en milieu oxydant dans un environnement contenant SO2 et la corrosion en milieu réducteur. Comme la résistance des principaux alliages est souvent liée à la protection par la chromine, la corrosion en milieu réducteur peut elle-même être scindée en deux catégories suivant que la chromine est thermodynamiquement instable (H2 / H2S, vapeur de soufre) ou stable [environnements à gaz mixte (H2 , CO, CO2 , H2O, H2S, COS)].
Bien que les mécanismes de sulfuration et d’oxydation soient fondamentalement similaires (cf. article ), ils diffèrent de par leur complexité et leur cinétique. La sulfuration est plus complexe du fait de l’existence de nombreux sulfures stables et de compositions eutectiques à bas points de fusion (tableau 1, figure 1). Les cinétiques de sulfuration des principaux éléments constituant les alliages pour haute température sont, suivant les températures, 104 à 106 fois plus élevées que les cinétiques d’oxydation (figure 2). Cela se retrouve également sur les alliages (figure 3). Ces cinétiques plus élevées sont dues aux écarts plus importants à la stœchiométrie des sulfures par rapport aux oxydes et donc à une concentration plus grande en défauts ponctuels dans les sulfures. Le manganèse fait exception, mais la plus grande mobilité dans le sulfure contrebalance la plus faible concentration en défauts ponctuels et conduit à des constantes de vitesses paraboliques similaires . Cela a pour conséquence que la température maximale d’utilisation des matériaux métalliques généralement considérée pour assurer une bonne tenue sur le...
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Sulfuration
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LAI (G.Y.) - * - J. Chim. Corros. Eng. 10, p. 70-81 (1996).
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