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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Corrosion généralisée
En anglais
5. Tenue du titane dans les gaz autres que l'air
5.1 Comportement dans l'hydrogène
La couche d'oxyde du titane agit comme une barrière étanche aux gaz tels que l'hydrogène à température ambiante. Toute rupture de ce film peut conduire à une prise rapide d'hydrogène dès que la température dépasse 80 oC. L'hydrogène est très peu soluble dans la phase alpha du titane (20 à 150 ppm selon les auteurs) ; lorsque l'on dépasse cette limite, des hydrures précipitent (voir figure 6), et comme ces hydrures sont fragiles, des ruptures peuvent se produire dans des zones de contraintes et pendant la mise en forme. À une température inférieure à 80 oC, la diffusion de l'hydrogène est faible et les hydrures restent en peau.
L'utilisation du titane n'est donc pas recommandée dans l'hydrogène gazeux pur ; toutefois, la présence d'humidité permet de garder l'intégrité de la couche d'oxyde et de limiter la prise d'hydrogène, l'oxygène de l'eau permet de renouveler le film d'oxyde que l'hydrogène a tendance à dissoudre. Le tableau 2 illustre ce phénomène. Mais en présence de courant galvanique, l'hydrogène naissant sera absorbé par le titane. Le phénomène est décrit en détail dans [M 4 780].
HAUT DE PAGE5.2 Tenue sous H2S, SO2 et CO2
Le titane résiste en milieu SO2 sec et humide avec une vitesse de corrosion quasi nulle. Il en est de même en milieu CO2 et sulfure d'hydrogène sec ou humide, avec la réserve d'absence de couple galvanique pour éviter la prise d'hydrogène dans ce dernier milieu jusqu'à au moins 260 oC.
HAUT DE PAGE5.3 Tenue sous azote et ammoniac
Le titane ne réagit avec l'azote qu'au-delà...
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Tenue du titane dans les gaz autres que l'air
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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