Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Le titane et ses alliages sont couramment utilisés pour leur bonne tenue en corrosion dans des milieux chlorurés, en particulier le milieu marin. Après un bref rappel des principes de la tenue en corrosion, cet article présente les différents alliages et leurs comportements dans une grande variété de milieux acides, basiques et organiques. Les alliages du titane sont principalement concernés. Les principes de la résistance à la tenue en corrosion (généralisée, caverneuse, sous contrainte, par piqûre, ou galvanique) sont donnés, ainsi que les limites d'utilisation. Pour finir, le cas des milieux particuliers est étudié.
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Yvon MILLET : Ingénieur civil des Mines - Directeur R de TIMET Savoie
INTRODUCTION
L'utilisation du titane a démarré dans les années 1950 sous l'impulsion de l'industrie aéronautique militaire, puis civile du fait de son excellent ratio résistance mécanique rapportée à sa densité. Mais environ un tiers de la production de titane métal est utilisé dans l'industrie des échangeurs thermiques et dans celle des appareils chimiques. Dans ce document, nous présentons les différents alliages utilisés en fonction des milieux chimiques ; des alliages ont été particulièrement développés pour des milieux agressifs et des solutions originales sont actuellement en développement pour proposer des solutions plus économiques. Les alliages de type β qui permettent d'obtenir des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du titane non allié et des alliages α + β sont également présentés, avec l'influence des éléments d'addition sur la tenue en corrosion.
La tenue dans les gaz, dans les milieux acides, chlorurés, alcalins est précisée en fonction de la température et du potentiel hydrogène (pH). L'utilisation des inhibiteurs est également abordée. Le cas des mécanismes particuliers de corrosion, tels que la corrosion caverneuse et la corrosion par piqûres, est illustré. Les limites de l'utilisation du titane sont également présentées, elles concernent principalement les milieux fluorés.
Les caractéristiques du titane permettent donc une utilisation très économique dans le milieu de l'eau de mer, pour les échangeurs des centrales nucléaires de bord de mer, les usines de dessalement d'eau de mer qui se développent dans les pays du golfe Persique et plus généralement pour le matériel embarqué sur bateau et plate-forme off-shore.
Le titane est également très apprécié pour les appareils de l'industrie de procédés chimiques sous forme d'échangeurs à plaques ou à tubes, ainsi qu'en configuration plaqué sur acier : blanchiment de pâte à papier, fabrication d'engrais, pétrochimie, production d'acides organiques, traitement de minerais, traitement de déchets…
Par ailleurs, les conséquences de la pollution atmosphérique et des cours d'eau feront que le titane sera une solution économique pour garantir la durée de vie des installations.
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Corrosion sous contrainte
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7. Corrosion caverneuse
La corrosion caverneuse est sans doute le facteur limitant pour le titane. Dans le cas où l'intégrité du film d'oxyde n'est pas assurée, la corrosion va se développer. Ce phénomène est typique de recoins, crevasses où le milieu est stagnant et donc pas renouvelé : fixations, joints, brides, soudures, dépôts. Le mécanisme proposé par Griess a pour équation :
Cette réaction correspond à un appauvrissement en agent oxydant comme O2 dans la caverne et augmente l'acidité locale et on crée une pile de corrosion entre l'anode représentée par la caverne et la cathode constituée du reste du métal (voir figure 13).
Il y a un manque d'apport d'oxygène dissous dans la caverne, l'oxyde protecteur ne se reforme pas, le métal de la caverne devient plus électronégatif que le métal de base qui est au contact de la solution « aérée » et se dissout à cause du courant galvanique créé, ce qui attire les anions notamment les ions Cl–. Les ions titane, en s'hydrolysant, augmentent l'acidité dans la crevasse. Bien que demandant un temps d'incubation long, ce phénomène conduit à une attaque significative du métal dans la crevasse.
Ce phénomène est dépendant des facteurs habituels : température > 70 oC, milieu acide. Il est observé dans les milieux chlorurés chauds et également en présence d'iodure, bromure, fluorure et sulfate. Il est difficile à détecter, de par sa nature,...
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Corrosion caverneuse
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PETIT (J.A.), DABOSI (F.) - Résistance à la corrosion d'ensembles soudés en alliages de titane – influence de l'état structural. - Corrosion Science (1974).
-
(2) - BEEN (J.), GRAUMAN (J.S.) - Titanium and titanium alloys. - Chapitre du livre Uhlig's corrosion Handbook, John Wiley & Sons, Inc. (2000).
-
(3) - Publication TIMET - Corrosion resistance of Titanium - . Titanium Metals Corporation (1997).
-
(4) - DEL CURTO (B.) - Trattamenti di ossidazione anodica del titanio. - Nanotecnologie e materiali funzionali, Epitesto (2008).
-
(5) - Properties and processing of TIMETAL ®6-4. - Documentation TIMET (1998).
-
(6) - PETIT (J.A.), CHATAIGNER (G.), DABOSI (F.) - Inhibitors for the corrosion of reactive metals : titanium and zirconium and their alloys in acid media. - Corrosion Science,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Conférence internationale sur le titane
A lieu tous les 4 ans (World Conference on Titanium)
HAUT DE PAGE2 Normes et standards (Liste non exhaustive)
ASTM B265-11, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet, and Plate
ASTM B348-11, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Bars and Billets
ASTM B338-10 e1, Standard Specification for Seamless and Welded Titanium and Titanium Alloy Tubes for Condensers and Heat Exchangers
ASTM B861-10, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Seamless Pipe
ASTM B862-09, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Welded Pipe
CODAP (2005), Section M14 (Code de construction des appareils à pression non soumis à l'action de la flamme)
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