Comment la fragilisation par les métaux liquides est-elle définie ?

C'est un mécanisme de détérioration qui affecte les équipements industriels lorsqu'ils fonctionnent en présence de fluides pouvant contenir des métaux en fusion et se visualise sous la forme d'une fissure qui attaque les alliages spécifique.

Devis (APA)

Candela Rocio Barbisan | août 2022
Ingénierie chimique

Certains alliages sont affectés par certains métaux à bas point de fusion comme le zinc, le mercure, le cadmium, le plomb, le cuivre et l'étain. Il est à noter qu'à de très faibles concentrations de ces métaux entrant en contact avec des matériaux sensibles, une fissuration est générée, favorisant la fissuration. Ces métaux peuvent provenir soit du fluide de travail (hors du matériau), soit du matériau lui-même, comme dans le cas du plomb dans un acier usinage sans plomb. Ici, un rôle fondamental est joué par Température, puisque pour que la fragilisation se produise en raison de métal Dans un liquide, non seulement la concentration du métal est importante, mais aussi la température.

Matériaux et conditions

Les matériaux les plus concernés, définis par l'API 571, sont les aciers au carbone, les aciers inoxydables et les alliages d'aluminium. Cependant, les études NACE ont détecté une sensibilité plus élevée dans les alliages d'aluminium. Et on peut mentionner, en règle générale (bien qu'il y ait des exceptions) que les combinaisons suivantes peuvent être critiques: série 300 aciers inoxydables au zinc, alliages de cuivre au mercure, 400 alliages au mercure et alliages d'aluminium au Mercure.

Si nous regardons l'histoire de l'exploitation pétrolière et gazière dans le monde, nous trouverons des catastrophes causées par cette menace. Historiquement, c'est un mécanisme de détérioration qui attaque les usines de gaz cryogéniques, lorsque le mercure liquide se condense à partir du gaz de procédé. En 2004, en Algérie, une explosion a causé la mort de 27 personnes et 74 personnes ont été blessées en raison de la défaillance d'un échangeur de chaleur due à la présence de mercure liquide dans son gaz.

Typiquement, les échangeurs de chaleur de ce type (à plaques) sont conçus avec des alliages d'aluminium des séries 5083 et 3003, les plaques à l'intérieur (de 3003) sont peu sensibles à ce mécanisme d'endommagement, cependant, dans la structure externe de l'échangeur, les fragilisation

Eh bien, d'où vient le mercure? Dans les puits de production de gaz et de pétrole, nous pouvons trouver du mercure, nous pouvons également le trouver sous forme de vous sortez ou dans le cadre de différents composés organiques. Le point triple du mercure est connu pour être de -39°C, puisque la température de extraction de gaz est au-dessus du point triple, il sera à l'état liquide ou gazeux.

Dans ces cas, ce qui se passe est dû au retrait de la couche protectrice qui protège la surface, l'oxyde d'aluminium. Cette couche est éliminée par des contraintes thermiques et mécaniques ou par abrasion. L'aluminium et ses alliages perdent leur ductilité lorsqu'ils sont "mouillés" par certains métaux liquides et, étant stressés, sont susceptibles de se fragiliser.

La caractéristique de ce mécanisme est qu'il peut se produire une fusion, c'est-à-dire la formation d'amalgames. Lorsque le métal entre en contact avec la surface de l'alliage (une fois la couche de protection retirée), des amalgames se forment de préférence dans les soudures, générant la perte de endurance mécanique en eux. D'autre part, la corrosion peut se produire dans ces amalgames. Lorsque l'amalgame se forme en présence d'humidité, on dit qu'il existe une corrosion de l'amalgame, puisque la La principale différence avec l'amalgamation est que, comme elle nécessite de l'eau, elle se propage avec des concentrations plus faibles de Mercure.

Lorsqu'un amalgame se produit aux joints de grains, suivi d'un fracture du fait des contraintes appliquées ou résiduelles, on a affaire à la fissuration du métal liquide. Dans ces cas, la présence d'eau n'est pas nécessaire pour déclencher le mécanisme.

Contrairement à d'autres mécanismes, celui-ci est accéléré du fait de la propagation des fissures et des faibles contraintes nécessaires pour la générer. et on sait que des concentrations aussi faibles que 0,1 µg/Nm3 peuvent être suffisantes pour endommager les alliages d'aluminium tels que mentionné.