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Nettoyage/passivation des aciers inoxydables:
Les aciers inoxydables présentant une teneur en chrome de 12 % environ sont en mesure de former spontanément une couche passive dans l’air humide. Les alliages passifs stables se distinguent ainsi par la caractéristique de ne présenter qu’une très faible densité de courant de corrosion lorsqu’ils sont utilisés qui, par conséquent, ne conduit à aucune corrosion manifeste.
Une couche d’oxyde de chrome protectrice très fine mais résistante se forme alors sur le matériau. Cette barrière permet d’annuler pratiquement le courant qui s’établit avec le fluide environnant. Ceci permet au matériau de se comporter comme un métal noble.
La couche passive formée naturellement n’est épaisse que de quelques nanomètres (env. 2-7 nm) et présentera toujours quelques points faibles. En outre, certains ions (p. ex. ions de chlorites) peuvent détruire cette couche passive. Ce processus localement limité conduit à une activation locale et il est désigné par le terme de corrosion perforante. Les surfaces d’attaque préférées pour une activation sont les points faibles existants, par exemple:
sulfites de manganèse, inclusions non métalliques, carbures, résidus de calamine, rayures, contaminations ferreuses, etc. Il s’y ajoute d’autres défauts introduits lors de la manipulation de l’installation ou d’un élément de construction, comme:
graisses ou huiles, particules de fer, copeaux de fer ou de métaux inoxydables, couleurs de revenu, poussières ou fortes contraintes propres (soudures, rayures).
Le but d’un nettoyage/passivation est en fin de compte de débarrasser la surface de ses défauts afin d’obtenir une couche passive plus régulière, plus dense, plus épaisse et plus riche en chrome. Il s’agit à chaque fois d’un processus qui combine nettoyage et amélioration de la qualité de la couche passive. On obtient de telles améliorations de la qualité de surface avec des solutions d’acide nitrique oxydant HNO3. Les acides ne doivent pas attaquer le matériau même, mais ne présentent d’un autre côté qu’un pouvoir solvant très limité, p. ex. pour les oxydes de fer. On utilise de ce fait des additifs spécifiques qui renforcent le pouvoir nettoyant, ce qui permet ainsi d’améliorer sensiblement le traitement.
De longues années d’expérience ont montré que des systèmes bien nettoyés et passivés sont bien plus résistants contre une attaque de surface ou une pollution. Une attaque par rouging peut toutefois se produire dans certains cas. Un bon nettoyage et passivation sont ici aussi une bonne prévention contre l’apparition de ce type de phénomène.
Les surfaces polies électrochimiquement disposent déjà d’une surface bien nettoyée et passivée. Théoriquement, on pourrait donc renoncer à un nettoyage/passivation initial si ces surfaces n’ont pas été pas soumises à des traitements additionnels comme un soudage ou des façonnages mécaniques. L’expérience a toutefois montré que les pollutions qui apparaissent lors du montage du système peuvent conduire à des problèmes de surface pendant le fonctionnement!
Dans la pratique, il n’est jamais donc possible d’éviter entièrement des pollutions de montage comme les graisses, les copeaux, les pellicules oxydées ou des dépôts de matériaux de construction. On sait que de fins dépôts qui se forment lors du soudage et même s’ils ne sont pratiquement pas visibles, ils peuvent tout de même affaiblir la couche passive et devraient par conséquent être éliminés.
Conclusion: des systèmes et composants bien nettoyés et passivés dès le début se comportent bien mieux lors de l’exploitation et permettent de garder un état de surface bien meilleur. Des traitements ultérieurs sont cependant aussi importants pour conserver les propriétés fonctionnelles des surfaces d’acier inoxydable.
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Rouging:
On désigne par blacking des dépôts nettement plus importants qui peuvent se former dans les systèmes à vapeur pure avec les durées de service croissantes. Avec ces dépôts d'un noir mat, il s’agit principalement de couches de magnétite (Fe3O4) fortement adhérentes. Au début, elles sont encore légèrement transparentes et peuvent se développer jusqu’à devenir des structures superficielles crayeuses. Les températures de vapeur élevées favorisent la formation de ces dépôts. Dans le cas du blacking également, l’oxydation du fer joue un rôle essentiel. Les défauts dans les couches d’oxyde de chrome favorisent la formation des dépôts. Des pollutions étrangères représentent aussi des sources de formation des dépôts, voir le chapitre Nettoyage/passivation. Dans des stades avancés, on peut constater des couches de surface morbides et un détachement de particules peut se produire plus fréquemment.
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Blacking:
On désigne par blacking des dépôts nettement plus importants qui peuvent se former dans les systèmes à vapeur pure avec les durées de service croissantes. Avec ces dépôts d'un noir mat, il s’agit principalement de couches de magnétite (Fe3O4) fortement adhérentes. Au début, elles sont encore légèrement transparentes et peuvent se développer jusqu’à devenir des structures superficielles crayeuses. Les températures de vapeur élevées favorisent la formation de ces dépôts. Dans le cas du blacking également, l’oxydation du fer joue un rôle essentiel. Les défauts dans les couches d’oxyde de chrome favorisent la formation des dépôts. Des pollutions étrangères représentent aussi des sources de formation des dépôts, voir le chapitre Nettoyage/passivation. Dans des stades avancés, on peut constater des couches de surface morbides et un détachement de particules peut se produire plus fréquemment.
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Formation de calcaire / corrosion dans les systèmes de chauffage:
Des précipitations de calcaire plus ou moins importantes peuvent se produire dans les eaux courantes normales, qui n’ont pas été spécialement traitées, selon leur teneur en calcium (degré de dureté). Ces précipitations, désignées aussi sous le nom de tartre, apparaissent en général à des températures supérieures à 70 °C et dépendent du dégagement de dioxyde de carbone et du dépassement de la limite de solubilité des solutions de calcaire qui s’ensuit. En principe, les précipitations de calcaire ne sont pas désirées et peuvent entraîner les conséquences suivantes:
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Types de corrosion/élimination de la corrosion
En raison de l’enthalpie libre décrite en thermodynamique, tout matériau a tendance de retourner dans son état désordonné. Ce qui signifie qu’il aimerait bien se séparer à nouveau dans ses constituants de base. Pour l'acier non allié, cela signifie un retour vers les oxydes de fer, dont il a fallu beaucoup d’énergie à l’origine pour les en libérer. En laissant un acier non allié sans protection dans un climat humide pendant une période de temps assez longue, le fer sera totalement dissous à la fin.
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Utilisation et choix des matériaux
Le choix et l’utilisation correcte du matériau adéquat sont les conditions indispensables pour un usage prévu d’un élément de construction. Au préalable, afin de procéder à ce choix, il est important de connaître le plus précisément possible les paramètres de fonctionnement, tels que température, vitesse d’écoulement, valeur du pH et pression. Après avoir dressé la liste de tous les paramètres de fonctionnement imaginables, il faut évaluer le matériau adéquat. En cas d’absence suffisante d’expériences tirées de la pratique et d’applications similaires et de manques de preuves d’aptitude dans la littérature, il est nécessaire de procéder à des essais en laboratoire dans des conditions qui sont aussi proches que possible de la réalité. Il faut toutefois être conscient que dans la plupart des cas, il n’est pas possible de réaliser une simulation exacte en laboratoire du cas pratique.
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Techniques de traitement/procédés de nettoyage
A part le choix optimal de la solution de traitement chimique, il faut également adapter de manière exacte la technique et le procédé de traitement au système à traiter. Ainsi, on a développé chez Beratherm des techniques de circulation et de rinçage spécifiques au cours de ces dernières décennies, qui sont constamment affinées.
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