Technologies de gazéification en eau supercritique
Gazéification de biomasse en eau supercritique

4.1 Matériaux et problèmes de corrosion

Les conditions opératoires de pression et de température nécessaires pour atteindre le domaine supercritique de l'eau limitent fortement l'utilisation de matériaux courants pour la construction d'équipements sous pression. En effet, la présence d'acides, ou leur formation durant la réaction à partir d'hétéroatomes (Cl, S, F, P, B), engendre une forte corrosion sous contrainte du système [17]. La corrosion sous contrainte est le principal phénomène de corrosion à gérer. Elle se manifeste sans perte de masse sous l'effet des contraintes thermiques et mécaniques et se traduit par la fissuration des matériaux. À ceci, il faut ajouter un phénomène de corrosion sous dépôt qui s'opère lors du traitement de matières riches en sels minéraux. La précipitation de ces sels minéraux entraîne une modification des potentiels chimiques du milieu au niveau de son interface avec le métal et augmente la vitesse de corrosion en empêchant la formation d'un oxyde protecteur. D'autre part, la présence de sels minéraux dans une installation supercritique peut engendrer, lors de perturbations hydrauliques locales par exemple, une corrosion par leur caractère abrasif.

Les solutions proposées au niveau des installations supercritiques sont souvent des matériaux standards type acier inoxydable 316. Ces matériaux ont l'avantage d'être abordables et facilement usinables. Dans les zones avec des conditions de température et de pression plus élevées et des contraintes de corrosion plus importantes, des matériaux plus élaborés sont utilisés. On peut citer par exemple des matériaux base nickel, tels que l'Hastelloy C-276 ou bien l'Inconel 625 [18] [19].

La tenue des matériaux base nickel dépend fortement de la formation d'une couche d'oxyde protecteur et de sa solubilité dans le milieu. Par exemple, si l'on examine le diagramme potentiel-pH de l'Inconel 625, il existe un domaine dans lequel les conditions thermodynamiques favorisent la formation de Cr, Ni et Fe insolubles dans le milieu à une température sous critique de l'ordre de 300 °C. Le fait d'évoluer dans ce domaine durant la gazéification peut permettre la réduction de la dégradation des matériaux.

Des résultats de tests montrent la corrélation forte entre le pH du milieu et la dissolution relative de Ni et Cr pour des alliages base nickel (figure 12). Des conditions acides ont tendance à favoriser la dissolution de Ni et des conditions...