Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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Commercially pure titanium and titanium alloys are currently used for their good corrosion resistance in various media with chlorides, epecially in the sea water environment and in chemical plants. After a brief review of the principles of corrosion resistance this article presents various alloys and their behavior in a large variety of acidic environments, basic and organic. Titanium alloys are primarily detailed. The key parameters for corrosion resistance (generlized, crevice, stess fractures, pitting, galvanic) are given together with the limits of titanium usage. In conclusion, the case of a particular enviroment is studied.
Auteur(s)
-
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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KEYWORDS
transport | Chemical Processing Industry | Energy production | Corrosion | metallic alloys
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Présentation
Tenue du titane dans les gaz autres que l'air
En anglais
4. Oxydation du titane
Les propriétés du titane sont détaillées dans le document [M 4 780]. Le titane est un des métaux les plus réactifs, avec un potentiel électrochimique standard Ti/Ti2+ de – 1,63 V/ENH. Dès qu'il est au contact d'une source d'oxygène telle que l'air ou l'eau, une couche passive d'oxyde de quelques nanomètres se forme instantanément ; cet oxyde croît lentement, pour atteindre 25 nm après 4 ans à l'air . Cette couche très adhérente et résistante, va protéger le titane du milieu corrosif. La composition de ce film est TiO2 en surface, puis Ti2O3 et TiO à l'interface avec le métal. Cet oxyde est un semi-conducteur de type n qui va ralentir l'échange d'électrons dans le cas d'un courant anodique entre le métal et l'électrolyte.
L'oxyde va croître lorsque le milieu est très oxydant ou relié à un potentiel réducteur.
4.1 Oxydation en milieu aqueux
Le diagramme de Pourbaix de la figure 1 montre la stabilité du titane en milieu aqueux : la passivation se produit au milieu du diagramme dans la zone TiO2 (rutile) qui représente une grande zone. Lorsque le potentiel diminue, la stabilité de l'oxyde est limitée à une fourchette de pH de 4 à 12. Finalement dans un environnement fortement réducteur, le film d'oxyde TiO2 puis Ti2O3 laisse la place à un film d'hydrure qui peut poser des problèmes à des températures élevées en raison de la fragilisation par l'hydrogène. En effet, au-dessus de 75 oC l'hydrogène peut alors diffuser dans le métal et entraîner la formation d'hydrures. Lorsque le milieu est très oxydant, le TiO2 n'est plus stable, des hydroxydes se forment et...
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Oxydation du titane
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...
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) - -
ISO 5832-2 - 1999 - Implants chirurgicaux – Produits à base de métaux – Partie 2 : titane non allié - -
ISO 5832-3 - 1996 - Implants chirurgicaux – Produits à base de métaux – Partie 3 : alliage à forger...
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