La corrosion est l'un des trois principaux modes de défaillance des métaux. L'acier inoxydable est souvent utilisé dans des environnements plus exigeants pour empêcher la corrosion des métaux. Cependant, les ingénieurs ont découvert que même avec l'acier inoxydable, les composants peuvent encore se corroder dans certaines conditions. Lorsque la corrosion par piqûres se produit dans l'acier inoxydable, de nombreux ingénieurs ne font rien. L'auteur estime que de nombreux ingénieurs ont des malentendus dans la sélection des matériaux en acier inoxydable. Ce malentendu est la corrosion de l'acier inoxydable ou même la corrosion. Il y avait un dicton qui disait: L'homme a des larmes, mais il ne saute pas, parce qu'il n'a pas atteint le point de son coeur. Cette phrase ne peut pas être surestimée pour l'acier inoxydable. L'acier inoxydable n'est pas non corrosif, simplement parce qu'il ne rencontre pas des environnements de corrosion plus sévères. Ici, je me concentrerai sur la question de la corrosion locale de l'acier inoxydable. J'espère que certains projets sur le terrain seront soulagés de certains doutes dans ce domaine.
Brève description de la corrosion locale de l'acier inoxydable
Pour les matériaux en acier inoxydable contenant du chrome-nickel, il existe deux formes principales de corrosion: l'une est la corrosion uniforme et l'autre est la corrosion localisée. La rouille dans l'atmosphère marine est un exemple typique de corrosion générale ou uniforme. Ici, le métal est uniformément érodé sur toute sa surface. Dans ce cas, une couche libre est formée sur la surface en acier et cette couche de produit de corrosion est facilement éliminée. La corrosion uniforme est l'une des formes de corrosion les plus faciles, car les ingénieurs peuvent déterminer quantitativement le taux de corrosion du métal et prédire avec précision la durée de vie du métal. Par conséquent, la corrosion uniforme est une forme de corrosion qui est minimalement affectée par le rachitisme. Bien qu'il provoque des dommages par corrosion, il peut être prédit et contrôlé.
Cependant, l'apparition de la corrosion localisée rend souvent de nombreux ingénieurs non préparés. En effet, les dommages causés par la corrosion locale sont difficiles à prévoir et la durée de vie de l’équipement ne peut être calculée avec précision. Un des traitements les plus agaçants, c'est le type de corrosion locale le plus difficile dans le métal. Parce que des milliers de kilomètres du remblai se sont effondrés dans le trou de la fourmi. Cette soi-disant piqûre est une tache de fourmis sur une digue.
Dans le processus de corrosion des métaux, deux réactions se produisent simultanément sur l'électrode. L'une est la réaction de la cathode et le non-métal est réduit à la cathode. Le non-métal a des électrons et la valence est réduite. L'autre est la réaction anodique. Lorsque la réaction anodique se produit, le métal perd des électrons et la valence monte. Les ions métalliques sont détachés de la surface métallique. Ce que je veux dire, c'est que la corrosion des métaux dépend de la réaction avec la plus grande résistance à la corrosion. Par conséquent, ceci constitue également un principe directeur majeur pour résoudre le problème de la corrosion des métaux.
Conception de résistance à la corrosion utilisant la relation entre cathode et anode. Si une grande face de cathode est connectée à une petite face d'anode, un courant important circule entre l'anode et la cathode. Cette situation doit être évitée. En revanche, en inversant la situation en connectant une grande surface anodique à une petite surface cathodique, un faible courant circulera entre les deux métaux. Cette situation est ce que nous attendons. Nous concevons la cathode du métal soudé dans un conteneur ou un réservoir en tant que cathode. Le dispositif de fixation est conçu de manière à ce que la fixation de la cathode (petite zone) et la pièce d'anode (grande surface) soient connectées ensemble. Un exemple de ce concept consiste à riveter des panneaux d'acier avec des rivets en cuivre et à les exposer à de l'eau de mer à faible débit. Le montage en cuivre est une petite surface de cathode, tandis que la plaque en acier est une grande surface d'anode. Cette conception est très pratique et produit une bonne compatibilité.
Problème de piqûre. Les piqûres peuvent également être produites sans espaces sur la surface métallique. La présence de piqûres peut provenir de deux facteurs: l'ion chlorure dans l'environnement et l'hétérogénéité des microstructures ou des composants. La corrosion de l'acier inoxydable peut être provoquée par la concentration d'un agent de gravure spécial tel que le chlorure. Si des piqûres se produisent dans l'acier inoxydable en raison d'une sensibilisation ou pour d'autres raisons, ou si les teneurs en chrome et en nickel ne sont pas uniformes ou ne résistent même pas à la corrosion par piqûres, une corrosion par piqûres peut se produire. Des défauts sur la surface métallique peuvent également provoquer des piqûres. Par exemple, un défaut dans une couche d'oxyde protectrice en acier inoxydable ou en alliage de nickel. Les piqûres peuvent être évitées en utilisant un alliage ayant une résistance élevée à la corrosion ou en éliminant un élément chimique qui provoque des piqûres. Un autre aspect du contrôle des piqûres de métal est l'élimination des réactifs cathodiques dans le milieu environnemental. Normalement, l'élimination de l'oxygène aura un meilleur effet. Comme le fond de la fosse a tendance à être anodisé, la zone environnante de la fosse ou de la fente a tendance à être cathodique, de sorte que la relation entre le courant de la batterie est formée. Lorsque la corrosion dans la fosse ou la crevasse augmente, elle devient une réaction autocatalytique. L'ion ferrique interagit avec le chlorure pour former du chlorure ferrique. La réaction est répétée et la perforation du métal se produit rapidement. La corrosion par piqûre ou par crevasse est une forme de corrosion très dangereuse car elle est très localisée et peut rapidement provoquer la percée du métal.
Brève description de la corrosion locale de l'acier inoxydable
Problèmes de corrosion souterrains. Juste sous les sédiments ou dans la crevasse, la teneur en oxygène de la solution est faible et la teneur en oxygène de la solution en vrac à l'extérieur de la crevasse est très élevée. Cela établit une batterie avec une anode sous les sédiments ou dans la crevasse et à l'extérieur. Est la cathode. A l'intérieur de la fente contenant le milieu chlorure, le pH chute et le chlorure se concentre. Cette condition de chlorure acide accélère la corrosion et intervient automatiquement. Ensuite, une corrosion localisée grave s'est produite. Un exemple de ce type de corrosion se produit lorsqu'un élément de fixation en acier inoxydable est placé sur une plaque en acier inoxydable et exposé à de l'eau contenant des chlorures. La corrosion par fissure peut se produire lorsque la tête du boulon ou la rondelle est utilisée comme zone d'anode. Empêcher la formation de précipités et d'écailles ou utiliser des matériaux à forte teneur en alliages aidera à réduire la corrosion des fissures.
Corrosion Dans ce cas, une couche de corrosion en forme de feuille lâche est formée sur la surface métallique. Même un écoulement à faible vitesse peut facilement éliminer les couches de produits corrosifs. En conséquence, de nouveaux métaux non gravés sont exposés à nouveau, de sorte que de nombreuses couches supplémentaires en forme de feuille seront formées. Encore une fois, ces plaquettes sont facilement éliminées et le processus se poursuit. L'utilisation d'alliages qui ne sont pas chimiquement réactifs peut éviter la corrosion par exfoliation.
Corrosion intergranulaire. Apparaissant dans certains alliages spéciaux, la corrosion intergranulaire peut se produire lorsqu'ils sont chauffés dans leur zone de température sensible pendant le soudage ou le traitement thermique. Lorsque certains alliages d'acier inoxydable sont chauffés à 425-870 ° C, des carbures de chrome précipitent aux joints de grains. Cela conduit à la présence de régions appauvries en chrome au voisinage des carbures et affecte également la passivation de la région limite du grain. Dans des milieux spéciaux, tels que l'acide nitrique ou l'eau à haute température, la corrosion peut se produire dans la zone à faible teneur en chrome. Les grains apparaissent sur une surface sucrée et se frottent facilement avec un échantillonneur. La corrosion intergranulaire des aciers inoxydables et des alliages de nickel peut être évitée en utilisant des alliages à faible teneur en carbone, en ajoutant des éléments formant des carbures tels que le titane ou le tantale, ou en utilisant des recuits stabilisants.
Brève description de la corrosion locale de l'acier inoxydable
Fissuration par corrosion. Un exemple typique est une conduite de vapeur isolée en acier inoxydable AISI 316 (UNS S31600). Les chlorures qui peuvent être présents dans le matériau isolant peuvent être transférés sur la surface métallique lorsque celle-ci est exposée à la pluie. Cette condition satisfait aux conditions de génération de fissures dues à la corrosion sous contrainte: un alliage sensible - acier inoxydable 316; une eau spéciale corrosive contenant du chlorure; et stress - tubes usinés à froid ou soudés. Si un examen métallographique en coupe transversale est effectué à travers la région de la fissure, des fissures transgranulaires typiques (limites du grain et des grains) et des branches seront observées. C'est la fissuration typique par corrosion sous contrainte de chlorure des aciers inoxydables austénitiques. L'élimination de l'une des trois conditions ci-dessus peut empêcher la fissuration par corrosion sous contrainte.
Brève description de la corrosion locale de l'acier inoxydable
La teneur en oxygène affecte la corrosion. En général, l'eau fraîche et propre qui circule dans la centrale n'est pas corrosive. L'acier fonctionne bien dans l'eau neutre et son taux de corrosion est directement lié à la capacité d'oxygène dissous. C'est-à-dire que plus la teneur en oxygène est élevée, plus le taux de corrosion est élevé. La corrosion de l'acier est également liée à la valeur du pH. Lorsque le pH est élevé, la vitesse de corrosion de l'acier est faible. Lorsque le pH chute en dessous de 4, l'acier s'érode rapidement.
La température accélérera également la corrosion de l'acier. Lorsque la température augmente de 22 à 41 ° C (72 ° F à 104 ° F), cela affecte directement la vitesse de corrosion de l'acier. Le débit a l'effet inverse sur la corrosion de l'acier. Lorsque le débit d'eau de mer est supérieur à environ 3 pieds par seconde (0,9 m / s), la corrosion de l'acier peut être grandement accélérée. L'enlèvement mécanique d'un matériau corrosif non protégé entraînera un taux de corrosion élevé, car l'élimination du matériau corrosif expose un nouveau métal avec un taux de corrosion élevé. Dans le même temps, un débit élevé apporte une grande quantité d'oxygène à la surface exposée du métal. Par conséquent, il y a plus d'oxygène pour augmenter le taux de corrosion.
Si l'acier inoxydable austénitique se brise à cause de la fissuration par corrosion sous contrainte, le matériau alternatif à considérer est l'acier inoxydable duplex. En raison de leur structure et de leur composition différentes, ils présentent des propriétés mécaniques supérieures à la température ambiante jusqu'à 315 ° C (600 ° F) par rapport aux aciers inoxydables 316. Ils ont également une résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte plus élevée. Les alliages à deux phases peuvent atteindre une plus grande résistance à la corrosion par piqûres et fissures en augmentant la teneur en chrome et en molybdène.
Effet de la concentration en chlorure sur la corrosion de l'acier inoxydable. Lorsque l’acier inoxydable 304 ou 304L est utilisé dans de l’eau douce, la teneur en chlorure doit être inférieure à 200 ppm. Une fois les composants fabriqués, le fer résiduel doit être éliminé. Comme le fer résiduel agira comme une fente, il réagira également avec le chlorure pour former du chlorure ferrique afin d’accélérer la corrosion localisée. 304 Les tuyaux doivent être nettoyés périodiquement pour éliminer les crevasses ou les dépôts pouvant former des espaces. Il convient d’éviter que les équipements de production fabriqués en 304 ou 304L ne soient exposés à l’eau stagnante (par exemple, un débit inférieur à 0,9 m / s), car ils formeront des dépôts sur la surface métallique. La corrosion microbiologique doit également être contrôlée.
Pour utiliser avec succès de l'acier inoxydable de type 316L dans de l'eau saumâtre, la teneur en chlorure doit être inférieure à 1000 ppm, à moins que l'eau ne soit complètement désoxygénée. L'eau désoxygénée empêchera les piqûres, la fissuration et la corrosion sous contrainte de l'acier inoxydable 316L. Dans le processus de production de l'usine, la soudure doit être entièrement soudée et lisse afin d'obtenir le meilleur effet anti-corrosion. Des électrodes à haute teneur en molybdène ou correspondant à la soudure doivent être utilisées. Il est important que la surface en acier inoxydable de type 316L soit nettoyée comme 304 pour éliminer tout fer résiduel. En général, le meilleur moyen d'éliminer le fer résiduel est d'utiliser un agent nettoyant HNO3-HF. De plus, tout sédiment devrait également être éliminé régulièrement. Il est important de veiller à éviter la situation de l'eau stagnante. Le débit d'eau doit être au minimum de 0,9 m / s pendant l'arrêt de l'équipement pour éviter la formation de dépôts.
La corrosion des métaux est souvent un problème complexe, et même certaines nouvelles formes de corrosion ne sont pas bien comprises par le public. Il est recommandé aux ingénieurs de terrain d’en apprendre davantage sur la corrosion et la protection afin qu’ils puissent apprendre à gérer la corrosion des composants métalliques.