Corrosion et érosion des métaux : causes et méthodes de protection

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Des influences externes chimiques, mécaniques et électriques se produisent souvent dans les environnements d'exploitation des produits métalliques. Par conséquent, un mauvais entretien de ces éléments, ainsi que le non-respect des normes de sécurité, peuvent entraîner des risques de déformation et de détérioration des structures et des pièces. Cela est dû aux processus émergents de corrosion et d'érosion des métaux qui, à long terme, contribuent à la destruction complète de la structure du produit.

Pourquoi la rouille apparaît-elle

Dans une réaction corrosive, les conditions de destruction structurelle des produits métalliques sont créées par le contact avec des milieux chimiques et électrochimiques. Dans le premier cas, le matériau entre en contact avec des produits pétroliers, du charbon, du sel et d'autres minéraux. Le courant électrique n'est pas impliqué dans ce cas. Le fluide opératoire principal peut être un gaz sec ou un liquide non conducteur. Les variétés légères ont le plus grand effet destructeur.produits pétroliers comme le kérosène et l'essence. En particulier, la coque d'un pétrolier de transport offshore peut être affectée par des composés soufrés et des résidus acides présents dans sa composition.

Dans la corrosion électrochimique, il y a aussi un effet de courant. La destruction complexe avec érosion des métaux s'accompagnera d'une usure mécanique. La situation peut être compliquée par le fait que les influences externes elles-mêmes seront déterminées par les caractéristiques de l'environnement naturel - par exemple, des réactions chimiques avec des électrolytes peuvent avoir lieu dans l'eau de mer. Le corps métallique lui-même est un matériau de structure hétérogène, ce qui conduit à la présence de paires microgalvaniques. Ce sont eux, avec les sections métalliques de la structure, qui agissent comme des anodes, créant des conditions propices au processus de corrosion.

Causes de l'érosion

En termes généraux, l'érosion fait référence à l'usure mécanique, à la suite de laquelle le produit peut changer de taille, de forme, de poids et d'autres caractéristiques. Quelle est la cause de l'érosion des métaux ? Processus physiques d'influence externe qui réduisent la résistance des microvolumes de la couche superficielle d'une structure ou d'une pièce séparée. De plus, les fluides actifs ne sont pas seulement des facteurs mécaniques, tels que le contact direct avec des abrasifs durs.

Il peut s'agir de fluides actifs thermiques, gazeux et chimiques, et ils peuvent agir à la fois indépendamment et en complémentfacteur d'usure. Par exemple, les flux de gaz contribuent au mouvement des particules solides dans le circuit d'acheminement des mélanges de travail à travers le pipeline, ce qui a un effet destructeur indirect sur les surfaces métalliques.

Méthodes de protection des métaux contre la corrosion

La pratique montre que 80% des conditions de protection des matériaux contre la corrosion sont posées au stade de la préparation de surface. Les 20% restants sont déjà fournis pendant le fonctionnement. Approximativement le même rapport d'efficacité des mesures de protection est observé dans l'érosion des métaux, lorsque les moyens de minimiser l'usure des pièces sont utilisés.

Les principaux domaines de la protection anticorrosion sont structurels, passifs et actifs. La protection structurelle est due à l'utilisation d'alliages spéciaux à base d'acier inoxydable, d'acier Corten et de métaux non ferreux. Les méthodes actives consistent à modifier la structure du matériau avec une double couche électrique - une méthode de protection électrochimique. Quant aux méthodes passives, elles impliquent l'utilisation de revêtements spéciaux qui empêchent la formation d'un élément corrosif.

Variétés de traitement thermique des métaux

Un groupe de méthodes pour le traitement technologique des ébauches métalliques, qui se concentre également sur un changement structurel de la couche de surface afin de se protéger contre les dommages dus à la corrosion. On distingue les types suivants de tels traitements:

• Recuit. Traitement thermique, dans lequel le métal est chauffé, suivi d'un refroidissement progressif.
• Durcissement. Àles aciers et leurs alliages peuvent servir de produits cibles. Lors du durcissement, la structure recristallise et, après avoir maintenu le matériau à une température critique, un refroidissement s'ensuit. Une structure hors d'équilibre est formée dans une pièce qui a subi un tel traitement, ce qui est un facteur limitant dans le choix de cette méthode.
• Vacances. Une méthode alternative de traitement thermique du métal par rapport au durcissement, qui peut également servir d'étape auxiliaire dans le changement de structure. Dans tous les cas, lors de sa mise en œuvre, les contraintes excessives de l'acier sont supprimées, ce qui entraîne une augmentation des qualités anti-corrosion.
• Normalisation. Traitement similaire au recuit. La différence est que lors du recuit, le refroidissement a lieu dans un four, tandis que lors de la normalisation, il a lieu à l'air.

Méthodes de protection des métaux contre l'érosion

La principale direction dans la protection des matériaux métalliques contre l'érosion est le développement de revêtements spéciaux. En particulier, la métallisation sous forme d'application d'un alliage anti-corrosion sur la pièce augmente les qualités chimiques et mécaniques de la structure. En conséquence, l'usure est réduite et la conception de la pièce peut conserver ses performances antérieures.

Des revêtements anti-usure non métalliques pour des applications spécifiques sont également en cours de développement. Par exemple, l'érosion des métaux, formée dans les conditions de frottement des surfaces, se retrouve souvent dans les pièces de véhicules. Pour ce type de protection, des composés de type diamant, céramique et combinés avec une résistance et une dureté accrues sont utilisés.

Caractéristiquesprotection contre l'érosion par les gaz

Dans ce cas, l'accent n'est pas mis sur la protection mécanique des pièces, mais sur l'isolation physico-chimique. Les deux modes spéciaux de conservation et de stockage des matériaux, ainsi que des lubrifiants spéciaux qui empêchent l'érosion du métal peuvent être utilisés. La protection contre l'usure et la prévention reposent également sur l'isolation thermique.

Dans ce sens, des matériaux tels que le chrome pur et la nairite de marque NT sont utilisés. L'inconvénient du chrome est qu'il se caractérise par un manque de ténacité et de ductilité. Pour cette raison, il est rarement utilisé comme élément d'isolation structurelle. Quant à la nairite, des mélanges liquides de gommage sont fabriqués à sa base, à travers lesquels des joints monolithiques résistants à l'usure sont formés.

Méthode de protection par projection thermique

Il s'agit d'une technologie de protection polyvalente qui convient à la fois à la prévention de la corrosion et à l'isolation contre l'usure mécanique. La technique de son application réside dans le fait que des particules de zinc sont appliquées à la surface de la pièce avec un jet de gaz. Contrairement à d'autres méthodes de métallisation, cette méthode forme une couche protectrice jusqu'à des dizaines de microns d'épaisseur. Ainsi, les processus d'érosion qui se produisent dans les nœuds des équipements d'ingénierie, ainsi que dans les réseaux de transport et les principaux oléoducs sont empêchés.

Conclusion

Les processus d'impact négatif sur les structures métalliques obligent les exploitants à dépensergrosses sommes pour leur entretien. Dans le même temps, les moyens de protection les plus efficaces sont généralement plus chers. En revanche, des études préalables des conditions d'utilisation des produits pour les risques de formation de rouille ou d'érosion des métaux peuvent minimiser ces coûts. Le fait est que de nombreuses propriétés techniques et protectrices des structures critiques sont définies au stade de la sélection des alliages. En alliant et en introduisant des additifs modificateurs au stade de la fabrication de la pièce, il est possible de lui conférer des qualités protectrices optimales.