Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi certaines structures en acier durent des décennies sans rouiller ? Cet article dévoile les secrets de l'acier allié, un mélange de fer et de carbone auquel ont été ajoutés des éléments qui lui confèrent des propriétés remarquables telles qu'une grande solidité et une résistance à la corrosion. Découvrez comment ces éléments transforment un acier ordinaire en un matériau capable de résister à des conditions extrêmes.
L'acier allié est un type d'alliage fer-carbone qui contient d'autres éléments d'alliage que le fer et le carbone.
En ajoutant un ou plusieurs éléments d'alliage appropriés à l'acier au carbone ordinaire et en adoptant des techniques de traitement appropriées, il est possible d'obtenir des propriétés spéciales telles qu'une résistance élevée, une ténacité, une résistance à l'usure, une résistance à la corrosion, une résistance à basse température, une résistance à haute température et un non-magnétisme, en fonction des éléments ajoutés et des méthodes de traitement.
Corrosion
la corrosion, qui comprend également les effets combinés des facteurs susmentionnés et des facteurs mécaniques ou biologiques.
Certains phénomènes physiques, tels que la dissolution physique des matériaux métalliques dans certains métaux liquides, peut également être classée dans la catégorie de la corrosion des métaux.
D'une manière générale, la rouille désigne spécifiquement l'acier et les alliages à base de fer qui, sous l'action de l'oxygène et de l'eau, forment principalement des produits rouillés composés d'oxyde de fer hydraté.
Les métaux non ferreux et leurs alliages peuvent se corroder sans rouiller, mais en formant des produits de corrosion similaires à la rouille, comme la patine de cuivre à la surface du cuivre et des alliages de cuivre, parfois appelée rouille de cuivre.
Rouille ou rouille du métal
La rouille des métaux est une réaction chimique ou électrochimique qui se produit lorsque les métaux entrent en contact avec leur milieu environnant, ce qui entraîne la destruction du métal.
L'impact des principaux éléments d'alliage sur la performance de l'acier.
Explication des effets des principaux éléments d'alliage sur les performances de l'acier dans le tableau 1-38.
Nom de l'élément. | Impact principal sur la performance. |
Al | La fonction principale est de raffiner les grains et de les désoxyder. En nitruration il peut favoriser la formation de couches nitrurées. Lorsqu'il est présent en grandes quantités, il peut améliorer la résistance à l'oxydation à haute température et la résistance à la corrosion par le gaz H2S. Il a un fort effet de renforcement de la solution solide, améliore la résistance à la chaleur des alliages résistants à la chaleur et favorise la tendance à la graphitisation. |
B | Des traces de bore peuvent améliorer la trempabilité de l'acier. Cependant, à mesure que le teneur en carbone dans l'acier augmente, l'amélioration de la trempabilité s'affaiblit progressivement et finit par disparaître. |
C | Au fur et à mesure que la teneur augmente, la dureté et résistance de l'acier augmentent également. Cependant, la plasticité et la ténacité diminuent en conséquence. |
C0 | Il a un effet de renforcement en solution solide, qui confère à l'acier une dureté rouge et améliore ses performances à haute température, sa résistance à l'oxydation et sa résistance à la corrosion. C'est un élément d'alliage important dans les alliages à haute température et les aciers rapides très durs. Il peut également augmenter la Mme point de l'acier et réduisent sa trempabilité. |
Cr | Il améliore la trempabilité de l'acier et a un effet de trempe secondaire, augmentant la résistance à l'usure de l'acier. acier à haute teneur en carbone. Lorsque la teneur dépasse 12%, il confère à l'acier une excellente résistance à l'oxydation à haute température et à la corrosion en milieu oxydant, améliorant ainsi la résistance à la chaleur de l'acier. C'est le principal élément d'alliage dans les aciers inoxydables résistants à l'acide et à la chaleur. Toutefois, lorsque la teneur est trop élevée, il peut entraîner une fragilité. |
Cu | Lorsqu'il est présent en faible quantité, sa fonction est similaire à celle du nickel. Cependant, lorsque la teneur est plus élevée, il peut être préjudiciable au traitement par déformation à chaud. Par exemple, si la teneur dépasse 0,30%, elle peut entraîner une fragilité du cuivre à haute température lors du traitement par déformation à chaud. Lorsque la teneur est supérieure à 0,75%, un durcissement par vieillissement peut se produire après le traitement en solution solide et le vieillissement. Dans les aciers faiblement alliés, en particulier lorsqu'il est présent avec du phosphore, il peut améliorer la résistance de l'acier à la corrosion atmosphérique. Dans les aciers inoxydables, le cuivre 2%-3% peut améliorer leur résistance à la corrosion par l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide chlorhydrique, etc. ainsi que leur stabilité contre la corrosion sous contrainte. |
Mn | Il abaisse le point critique inférieur de l'acier, augmente le degré de sous-refroidissement pendant le processus de fabrication. austénite Il s'agit d'un élément d'alliage important dans les aciers faiblement alliés, qui améliore considérablement la trempabilité de l'acier. Il s'agit d'un élément d'alliage important dans les aciers faiblement alliés, qui améliore considérablement la trempabilité de l'acier. Cependant, il a également une tendance néfaste au grossissement du grain et à la fragilité du revenu. |
Mo | Il améliore la trempabilité de l'acier. Lorsqu'il est présent en quantité de 0,5%, il peut réduire la fragilité du revenu et a un effet de durcissement secondaire. Lorsque la teneur est comprise entre 2% et 3%, il augmente la résistance à la chaleur et la résistance au fluage de l'acier, ainsi que sa résistance à la corrosion par les acides organiques et les milieux réducteurs. |
N | Il a un effet subtil de renforcement de la solution solide et peut améliorer la trempabilité de l'acier, ainsi qu'augmenter sa résistance au fluage. Lorsqu'il est combiné à d'autres éléments en acierLa nitruration de la surface de l'acier peut augmenter sa dureté et sa résistance à l'usure, ainsi que sa résistance à la corrosion. La nitruration de la surface de l'acier peut augmenter sa dureté et sa résistance à l'usure, ainsi que sa résistance à la corrosion. Dans les aciers à faible teneur en carbone, l'azote résiduel peut entraîner une fragilisation par revenu. |
Nb | Il a un effet de renforcement significatif en solution solide, améliorant la trempabilité de l'acier (lorsqu'il est dissous dans l'eau). austénite), augmentant la stabilité de la trempe et ayant un effet de durcissement secondaire. Il peut également augmenter la résistance et la résilience de l'acier. Lorsque sa teneur est élevée (plus de 8 fois la teneur en carbone), il confère à l'acier une excellente résistance à l'hydrogène et améliore les performances à haute température (résistance au fluage, etc.) des aciers résistants à la chaleur. |
Ni | Il augmente la ductilité et la ténacité de l'acier, avec une amélioration plus significative de la ténacité à basse température. Il améliore également la résistance à la corrosion. Utilisé en combinaison avec le chrome et le molybdène, il peut améliorer la résistance à la chaleur de l'acier. Il est l'un des principaux éléments d'alliage des aciers résistants à la chaleur et des aciers inoxydables résistants à l'acide. |
P | Il a un bon effet de renforcement de la solution solide et d'écrouissage. Lorsqu'il est utilisé en combinaison avec le cuivre, il peut améliorer la résistance à la corrosion atmosphérique des aciers à haute résistance faiblement alliés, mais peut diminuer ses performances en matière d'emboutissage à froid. Lorsqu'il est utilisé en combinaison avec le soufre et le manganèse, il améliore l'usinabilité, mais augmente la fragilité au revenu et la sensibilité à la fragilité à froid. |
Pb | Il améliore l'usinabilité. |
RE | Ils comprennent les éléments lanthanides, ainsi que l'yttrium et le scandium, soit 17 éléments au total. Ils ont un effet désoxydant, désulfurant et purifiant qui améliore la structure moulée de l'acier. Une teneur de 0,2% peut améliorer la résistance à l'oxydation, la résistance à haute température, la résistance au fluage et la résistance à la corrosion. |
S | Il améliore l'usinabilité. Cependant, il peut produire une fragilité à chaud, ce qui détériore la qualité de l'acier. Une teneur élevée en soufre peut avoir un effet négatif sur soudabilité. |
Si | Les désoxydants courants ont un effet de renforcement du point de fusion solide, augmentent la résistance électrique, réduisent la perte d'hystérésis magnétique, améliorent la perméabilité magnétique et renforcent la trempabilité et la résistance à la trempe. Ils permettent d'améliorer les propriétés mécaniques globales, d'augmenter la limite d'élasticité et de renforcer la résistance à la corrosion dans des conditions naturelles. Toutefois, à des teneurs plus élevées, ils peuvent réduire la soudabilité et entraîner une fragilité à froid. Les aciers à teneur moyenne en carbone et les aciers à haute teneur en carbone sont sujets à la graphitisation pendant le revenu. |
Ti | Il a un fort effet de renforcement de la solution solide, mais il peut diminuer la ténacité de la solution solide. Lorsqu'il est dissous dans l'austénite, il peut améliorer la trempabilité de l'acier, mais lorsqu'il est combiné à l'austénite, il peut réduire la dureté de l'acier. titaneIl réduit la trempabilité de l'acier. Il améliore la stabilité du revenu et a un effet de durcissement secondaire, augmentant la résistance à l'oxydation et la résistance à la chaleur des aciers résistants à la chaleur, tels que la résistance au fluage et la résistance soutenue, et améliorant leur soudabilité. |
V | Lorsqu'il est dissous dans l'austénite, il peut améliorer la trempabilité de l'acier. Cependant, si le vanadium existe dans un état composé, il peut réduire la trempabilité de l'acier. Il augmente la stabilité de la trempe et a un fort effet de durcissement secondaire. Lorsqu'il est dissous dans la ferrite, il a un effet extrêmement puissant de renforcement de la solution solide. Il affine les grains pour améliorer la résistance aux chocs à basse température. Le carbure de vanadium est le carbure métallique le plus dur et le plus résistant à l'usure, ce qui prolonge considérablement la durée de vie des aciers à outils. Il améliore également la résistance au fluage et au maintien de l'acier. Lorsque le rapport vanadium/carbone dépasse 5,7, il peut augmenter considérablement la résistance de l'acier à la corrosion par l'hydrogène à haute température et à haute pression, mais peut réduire légèrement sa résistance à l'oxydation à haute température. |
W | Il a un effet de durcissement secondaire, rendant l'acier rouge dur et améliorant sa résistance à l'usure. Ses effets sur la trempabilité, la stabilité au revenu, les propriétés mécaniques et la résistance à la chaleur de l'acier sont similaires à ceux du molybdène. Toutefois, il peut réduire légèrement la résistance à l'oxydation de l'acier. |
Zr | Le zirconium a des effets similaires à ceux du niobium, du titane et du vanadium sur l'acier. En petites quantités, il a un effet désoxydant, purifiant et affinant le grain, améliorant la ténacité de l'acier à basse température et éliminant les phénomènes de vieillissement. Il peut également améliorer les performances d'emboutissage de l'acier. |
La corrosion des métaux désigne le phénomène par lequel les métaux perdent leurs propriétés effectives en raison de la corrosion après avoir été exposés à des solutions acido-basiques, des gaz acido-basiques, des solvants, des intermédiaires, des alcools, des graisses, etc.
Les métaux sont souvent soumis à des réactions chimiques et électrochimiques sous l'influence de facteurs environnementaux externes, provoquant une corrosion qui peut entraîner des risques pour la sécurité en endommageant le métal.
La défaillance causée par la corrosion du métal est un phénomène courant constaté dans les études de laboratoire.
Par exemple, les structures en acier rouillent dans l'atmosphère, les coques métalliques des navires se corrodent dans l'eau de mer, les conteneurs métalliques destinés au stockage de liquides acides ou basiques se corrodent, les conduites métalliques souterraines se percent, les chaudières des centrales thermiques sont endommagées et les conteneurs métalliques des usines chimiques sont endommagés.
Tous ces éléments sont des exemples de défaillance due à la corrosion du métal, causée par des réactions chimiques ou électrochimiques entre la surface du métal et le milieu ambiant, entraînant la destruction ou la détérioration du métal, connue sous le nom de corrosion du métal.
Pour prévenir la corrosion des métaux, il est nécessaire de prévenir la corrosion chimique et électrochimique.
La corrosion chimique est le dommage causé par la réaction chimique entre la surface du métal et le milieu environnant, où une solution électrolytique électriquement conductrice est présente pendant le processus de corrosion, ce qui génère un courant électrique.
Ce type de corrosion est le plus courant et comprend la corrosion atmosphérique, la corrosion du sol, la corrosion de l'eau de mer, la corrosion des solutions électrolytiques et la corrosion des sels fondus.
Les trois principales causes de la rouille du métal sont les suivantes :
1. L'humidité : Le niveau d'humidité critique de nombreux métaux se situe entre 50% et 80%, l'acier se situant autour de 75%. Si l'humidité ambiante est inférieure à l'humidité critique du métal, le taux d'oxydation et de corrosion du métal sera plus lent. Inversement, si l'humidité est plus élevée, la rouille du métal s'accélère.
2. La température : On estime généralement que lorsque la température de travail d'un métal atteint 30%-40% de son point de fusion (température absolue), il peut être considéré comme un environnement de corrosion à haute température. Plus la température est élevée, plus la probabilité de corrosion du métal est grande et plus la vitesse de corrosion est rapide.
3. Facteurs de corrosion : Lors de la transformation de certains métaux, des gaz corrosifs tels que les chlorures et les sulfures peuvent être produits, ce qui constitue des facteurs directs d'accélération de l'oxydation et de la rouille des métaux.
L'acier allié est formé par l'ajout d'éléments d'alliage aux matériaux en acier. Au cours de ce processus, les éléments de l'acierà savoir le fer et le carbone, interagiront avec les éléments d'alliage nouvellement ajoutés.
Sous l'effet de ces interactions, la structure et la substance de l'acier subissent certains changements, et les performances et la qualité globales de l'acier sont également améliorées.
Par conséquent, la production d'acier allié augmente et son champ d'application s'élargit de plus en plus.
Les alliages résistants à la corrosion ont la capacité de résister à la corrosion des milieux, mais ils ne peuvent pas être utilisés dans des environnements contenant du fluor.
Parmi eux, les matériaux métalliques résistants à la corrosion comprennent principalement trois types : les alliages à base de fer (c'est-à-dire l'acier inoxydable), les alliages résistants à la corrosion à base de nickel et les métaux réactifs :
1. L'acier inoxydable résistant à la corrosion se réfère principalement à la série 300 d'acier inoxydable, telle que comme 304 qui résiste à la corrosion atmosphérique ou à la corrosion de l'eau de mer, et l'alliage résistant à la corrosion le plus couramment utilisé - Hastelloy C-276, 316L, 317L, etc. ; l'acier inoxydable austénitique présentant une plus grande résistance à la corrosion, tel que 904L, 254SMO ; l'acier duplex 2205, 2507, etc. ; l'alliage 20 résistant à la corrosion et contenant du Cu, etc.
2. Les alliages résistants à la corrosion à base de nickel comprennent principalement les alliages Hastelloy et les alliages Ni-Cu.
En raison de la structure cubique à faces centrées du nickel lui-même, sa stabilité cristallographique lui permet d'accueillir plus d'éléments d'alliage tels que le Cr et le Mo que le Fe, ce qui lui confère la capacité de résister à divers environnements.
Parallèlement, le nickel lui-même présente une certaine résistance à la corrosion, en particulier la résistance à la corrosion sous contrainte causée par les ions chlorure.
Dans les environnements corrosifs fortement réducteurs, les environnements acides mixtes complexes et les solutions contenant des ions halogénures, les alliages résistants à la corrosion à base de nickel représentés par Hastelloy présentent des avantages absolus par rapport aux aciers inoxydables à base de fer.
3. Les métaux réactifs, qui présentent une excellente résistance à la corrosion, sont généralement représentés par le Ti, le Zr et le Ta. Le titane est le représentant le plus typique, et les matériaux en titane ont des applications étendues, principalement dans des environnements corrosifs auxquels l'acier inoxydable ne peut pas s'adapter.
Le principe de résistance à la corrosion du titane est de former un film d'oxyde dense dans une atmosphère oxydante pour assurer la protection.
Par conséquent, il ne peut généralement pas être utilisé dans des environnements corrosifs à forte réduction ou à forte étanchéité.
Par ailleurs, la température d'application du titane est généralement inférieure à 300 degrés Celsius. Il est important de noter que les métaux réactifs ne peuvent pas être utilisés dans des environnements contenant du fluor.
Les avantages de l'utilisation d'alliages résistants à la corrosion sont les suivants :
1. Les alliages ne sont pas aussi sensibles à la température que les revêtements en caoutchouc et en résine et sont moins susceptibles d'être endommagés dans des conditions de fonctionnement anormales.
2. Les appareils entièrement en alliage ne nécessitent généralement pas de système de refroidissement d'urgence.
3. Le nettoyage et le détartrage des pièces en alliage sont beaucoup plus faciles que le revêtement, sans craindre d'endommager ce dernier.
4. L'inspection et la réparation des surfaces en alliage sont également beaucoup plus faciles, et seuls des soudeurs qualifiés sont nécessaires pour les travaux de réparation.
5. Bien qu'il existe certaines exigences concernant la méthode de construction et l'environnement des composants en alliage, elles sont beaucoup moins strictes que celles qui s'appliquent aux revêtements en caoutchouc et en résine.
6. Les changements de performance des produits en alliage sont généralement moins importants que ceux du caoutchouc et de la résine, qui ont une durée de vie. En outre, l'inspection des matériaux en alliage est relativement simple.
Résistance à la corrosion: La capacité d'un matériau métallique à résister à la destruction corrosive du milieu environnant est appelée résistance à la corrosion. Elle est déterminée par la composition, les propriétés chimiques et la morphologie structurelle du matériau. Le chrome, le nickel, l'aluminium et le titane peuvent être ajoutés à l'acier pour former un film protecteur, tandis que le cuivre peut modifier le potentiel de l'électrode et que le titane et le niobium peuvent améliorer la corrosion intergranulaire, ce qui peut améliorer la résistance à la corrosion.
Introduction
Les matériaux métalliques sont largement utilisés dans divers domaines en raison de leur polyvalence et de leur accessibilité, mais leur susceptibilité à la corrosion affecte également leurs performances, ce qui limite leur utilisation.
Pour y remédier, il est possible de réduire l'utilisation des métaux ou d'éviter autant que possible le contact direct avec les milieux réactifs lors de l'utilisation de l'eau. matériaux métalliques.
En outre, la protection électrochimique contre la corrosion peut être réalisée en utilisant l'effet polarisant du yin et du yang pour améliorer la protection des matériaux métalliques. Cela revêt une grande importance pratique pour l'allongement de la durée de vie des matériaux métalliques, la réduction des coûts d'application et l'amélioration de l'efficacité des applications.
1. La corrosion des matériaux métalliques et ses dangers
1.1 Corrosion des matériaux métalliques
La corrosion des matériaux métalliques est un phénomène dans lequel les matériaux métalliques sont endommagés par des réactions chimiques ou électrochimiques lorsqu'ils entrent en contact avec les milieux environnants.
Dans la nature, la plupart des métaux existent sous diverses formes de composés, et l'activité chimique des métaux de base est très variable. éléments métalliques est généralement plus élevée que celle de leurs composés.
Par conséquent, ces métaux évoluent spontanément vers leur état d'existence naturel, ce qui fait de la corrosion des métaux un phénomène spontané et universel inévitable.
Selon le mécanisme de matériau métallique La corrosion peut être divisée en deux catégories : la corrosion chimique et la corrosion électrochimique.
La corrosion chimique est le phénomène de corrosion qui se produit lorsque des matériaux métalliques entrent en contact avec des non-électrolytes dans les milieux environnants et subissent des réactions chimiques d'oxydo-réduction.
Il s'agit de la corrosion qui se produit lorsque des matériaux métalliques se trouvent dans des solutions organiques (hydrocarbures aromatiques, pétrole brut, etc.).
La corrosion électrochimique désigne principalement le phénomène de corrosion qui se produit lorsque des matériaux métalliques entrent en contact avec des électrolytes et que la surface du métal réagit chimiquement avec la solution électrolytique pour former une corrosion par absorption ou par évolution de l'hydrogène. Par exemple, l'acier au carbone réagit avec l'oxygène, le dioxyde de carbone et l'eau présents dans l'air pour former de la rouille.
1.2 Dangers de la corrosion
La corrosion affaiblit la résistance et la propriétés mécaniques des métaux Les matériaux métalliques peuvent être endommagés par la corrosion, ce qui réduit leur durée de vie, voire les rend inefficaces, ce qui entraîne des pertes économiques. Selon les rapports, les pertes économiques causées par la corrosion en Chine en 2014 ont déjà dépassé les 200 milliards de RMB.
À l'échelle mondiale, les pertes économiques causées par la corrosion dépassent l'imagination. Les pertes causées par la corrosion comprennent également l'énergie consommée lors de la fusion et du recyclage des métaux.
Dans le même temps, la corrosion peut également entraîner une pollution des sols et des ressources en eau. La corrosion peut également endommager les équipements industriels, les ponts et les navires, entraînant des pertes économiques ou menaçant même la sécurité des personnes. De nombreux accidents sont directement ou indirectement causés par la corrosion.
C'est pourquoi la recherche sur l'anticorrosion des matériaux métalliques revêt une grande importance.
2. Facteurs affectant la corrosion
2.1 Raisons intrinsèques au métal
La corrosion du métal est étroitement liée au métal lui-même, notamment aux forces générées à la surface des matériaux métalliques et aux caractéristiques internes, qui ont toutes une relation directe avec la corrosion du métal. Les métaux dont les formes extérieures sont régulières et la structure intacte résistent généralement mieux à la corrosion que les métaux présentant des défauts de surface.
Lorsque les forces internes sont concentrées, la vitesse de corrosion accélérée du métal peut menacer la qualité du métal et causer des dommages plus importants à la surface du métal.
2.2 Conditions extérieures du métal
Les principales causes externes de l'accélération de la corrosion des métaux sont les suivantes :
(1) Milieux de travail. Le facteur le plus important affectant les matériaux en acier dans les milieux d'exploitation est la valeur du pH, qui est un indice important pour distinguer les solutions électrolytiques. Par conséquent, l'impact de la valeur du pH sur le degré de corrosion est complexe.
(2) Changements de température. En général, plus la température est élevée, plus la vitesse de corrosion du métal est rapide.
(3) Différences de pression. En général, l'augmentation de la pression accroît la solubilité du gaz dans la solution, ce qui entraîne l'extension de la zone de corrosion du métal jusqu'à ce qu'elle s'étende progressivement à l'ensemble de la surface du métal.
3. Prévention de la corrosion des métaux
3.1 Protection de la surface métallique
Il existe deux méthodes de traitement, à savoir la phosphatation et la chloration.
Phosphatation des métaux :
Après avoir enlevé l'huile et la rouille des produits en acier, ceux-ci sont immergés dans une solution composée de métal et d'ion carbonate. Après traitement avec une solution contenant des phosphates de Zn, Mn, Cr, Fe, etc., un film de sel de phosphate insoluble se forme à la surface du métal, qui constitue un composant insoluble dans l'eau.
Ce processus est appelé traitement au phosphate. La couleur du film de phosphate passe du gris foncé au gris noir, et son épaisseur est de cinq à vingt microns, avec une forte résistance à l'érosion et à la corrosion.
La structure du film de phosphate présente de nombreux pores, absorbe facilement la peinture et, s'il est utilisé à la base de la couche de peinture, il peut améliorer sa résistance à la corrosion.
Chloration du métal : Les produits en acier sont traités avec un mélange de chlorure de sodium et de solution de nitrite de sodium après le traitement à chaud, et un film bleu d'oxyde de fer se forme à la surface, appelé "bleu". Ce film d'hydrogène est flexible et lubrifiant, et n'affecte pas la précision des pièces.
Les équipements de précision tels que l'acier à ressort et le fil de fer fin, ainsi que les composants d'équipements optiques, peuvent être utilisés pour le traitement bleu.
Une autre méthode anticorrosion est le revêtement non métallique : la surface métallique recouverte de plastique est meilleure que celle de la peinture, la couche de revêtement plastique est délicate et lisse, la couleur est très brillante, et elle a pour fonction de lutter contre l'érosion par la corrosion et de décorer. Les céramiques contenant du SiO2tels que les vitrocéramiques à forte teneur en SiO2, ont de bons effets d'érosion anticorrosion.
3.2 Technologie des revêtements anticorrosion pour applications intensives
Le processus de revêtement des revêtements anticorrosion résistants est très élégant et simple, et il est encore utilisé dans de nombreux endroits. Selon le développement de la technologie des revêtements, le revêtement anticorrosion de la surface des ponts en acier est la clé de l'anticorrosion des ponts en acier.
À cet égard, les revêtements de marques étrangères et les revêtements nationaux de marques anciennes ont des processus et des types de revêtements anticorrosion similaires, qui sont composés de nombreux systèmes de revêtement, y compris l'apprêt, la couche intermédiaire et la couche de finition.
Les types de revêtements sont l'apprêt époxy riche en zinc, la couche intermédiaire époxy mica oxyde de fer, la couche de finition époxy polyuréthane et époxy couleur et la couche de finition en caoutchouc chloré, etc. L'acier et l'environnement corrosif sont séparés par le revêtement des couches.
En ce qui concerne l'effet de résistance passive à la corrosion du système de revêtement, le premier apprêt d'usine a un effet de résistance passive à la corrosion, mais l'effet de stérilisation n'est pas idéal.
Dans le cadre de la protection cathodique de l'apprêt anticorrosion, l'ajout de poudre de zinc et d'apprêt riche en zinc favorise la protection cathodique de l'acier.
3.3 Technologie anticorrosion par pulvérisation à chaud
Il existe deux types de revêtements par pulvérisation : la pulvérisation à la flamme et la pulvérisation à l'arc. Pulvérisation à la flamme : la source de chaleur est un gaz combustible, la méthode consiste à faire fondre un fil métallique et une poudre, puis à les atomiser et à les pulvériser sur la surface de l'objet.
La pulvérisation de flammes d'O2 et de C2H2 a été la première pulvérisation anticorrosion des ponts en acier européens et américains et a permis d'obtenir des effets anticorrosion significatifs.
Pulvérisation d'arc : à l'aide d'un dispositif de pulvérisation d'arc, chauffer, fondre, atomiser et pulvériser deux fils métalliques chargés pour produire des revêtements anticorrosion, ainsi que des revêtements composites anticorrosion de longue durée avec un scellement organique, c'est le principe anticorrosion de la pulvérisation d'arc.
3.4 Technologie d'implantation d'ions
La technologie de l'implantation ionique a été mise au point dans les années 1970. Il s'agit d'une technologie de modification de la surface, différente des technologies de revêtement ordinaires telles que l'électrodéposition, l'électrodéposition au lithium et le dépôt chimique en phase vapeur.
Il s'agit d'une nouvelle technique qui utilise des impacts à haute énergie et à grande vitesse pour modifier les caractéristiques de la surface, et des ions à haute énergie sont rapidement implantés dans la surface du substrat sous vide, ce qui peut densifier la structure de la surface, implanter à la surface du substrat des solutions solides hautement saturées, des phases métastables et des alliages non cristallins et équilibrés, et améliorer ainsi la résistance à la corrosion et à l'érosion de la surface du substrat.
Par exemple, l'implantation ionique des métaux est utilisée pour améliorer les propriétés chimiques de la surface et renforcer la fonction d'érosion anticorrosion de la surface métallique. La modification des surfaces d'alliages d'aluminium et de zinc était déjà un point chaud de la recherche lorsque la technologie d'implantation ionique a été développée.
Ces dernières années, la technologie d'implantation ionique a été progressivement appliquée aux alliages de magnésium afin d'améliorer leur résistance à la corrosion.
3.5 Technologie anticorrosion de la galvanisation à chaud
La galvanisation à chaud est une technologie anticorrosion utilisée pour les revêtements métalliques tels que le zinc, l'étain, le plomb et d'autres métaux à faible point de fusion.
Les revêtements métalliques sont produits en immergeant le métal dans un bain de métal en fusion. Cette technologie est largement utilisée pour la production de plaques d'acier minces et de conteneurs de stockage alimentaire, ainsi que pour la résistance à la corrosion chimique et le revêtement de câbles électriques.
La galvanisation à chaud de l'aluminium est principalement utilisée pour la protection contre l'oxydation à haute température des composants en acier.
Avec l'augmentation de la demande de revêtements anticorrosion et le contrôle des coûts dans le processus de fabrication, la technologie de la galvanisation à chaud évolue progressivement vers le développement d'une technologie de revêtement par alliage métallique.
3.6 Technologie de protection électrochimique contre la corrosion
Basée sur la théorie de l'électrochimie, la "méthode de protection électrochimique" est utilisée sur les dispositifs métalliques et devient la cathode de la cellule de corrosion, empêchant ou réduisant ainsi la corrosion et l'érosion du métal.
La première méthode est la "méthode de protection par anode sacrificielle", qui utilise un métal ou un alliage dont le potentiel d'électrode est inférieur à celui du métal protégé en tant qu'anode, fixée sur le métal protégé pour former une "électrode de corrosion", protégeant ainsi le métal en tant que cathode. Le zinc, l'aluminium et leurs alliages sont couramment utilisés comme anodes sacrificielles.
Cette méthode est principalement utilisée pour protéger divers dispositifs métalliques situés en mer, tels que la coque des navires, et pour augmenter la résistance à la corrosion de dispositifs tels que les réservoirs de pétrole et les oléoducs.
La deuxième méthode consiste à appliquer un courant externe, en utilisant le métal protégé et une autre électrode supplémentaire comme les deux pôles de la batterie, de sorte que le métal est protégé en tant que cathode sous l'action d'un courant continu externe.
Cette méthode est principalement utilisée pour prévenir la corrosion et l'érosion des dispositifs métalliques par le sol, l'eau de mer et l'eau des rivières.
Conclusion
En conclusion, les matériaux métalliques ont une valeur d'application importante, et la protection contre la corrosion des matériaux métalliques est également un sujet de recherche important pour les travailleurs du secteur technologique.
Récemment, grâce à des recherches approfondies sur la corrosion des matériaux métalliques, la technologie et le processus anticorrosion des matériaux métalliques ont obtenu certains résultats.
Cependant, certains nouveaux matériaux Certaines méthodes de traitement anticorrosion sont également confrontées à des problèmes tels que l'atteinte à l'environnement, le coût élevé du processus et la complexité des conditions d'exploitation.
Par conséquent, la poursuite de la recherche sur les mesures de protection contre la corrosion pour les matériaux métalliques conserve une valeur de recherche importante et une signification pratique.
Résistance à la corrosion des métaux non ferreux et de leurs alliages
Tableau de sélection de l'utilisation des matériaux métalliques | ||||||||||||||
Fluide | matériel | |||||||||||||
acier au carbone | fonte | 302/304 | 316 | bronze | Monel | Hastelloy B | Hastelloy C | acier inoxydable | titane | Cobalt - chrome | 416 | 440C | 17-4PH | |
acier inoxydable | acier inoxydable | 20# | Alliage6# | acier inoxydable | acier inoxydable | |||||||||
acétaldéhyde | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
Acide acétique, gaz | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | A | C | C | B |
Acide acétique, vaporisation | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | C | C | B |
Acide acétique, vapeur | C | C | A | A | B | B | I、L | A | B | A | A | C | C | B |
acétone | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
acétylène | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
l'alcool | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Sulfate de plomb | C | C | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
ammoniac | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
chlorure d'ammonium | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
Nitrate d'ammonium | A | C | A | A | C | C | A | A | A | A | A | C | B | I、L |
Phosphate d'ammonium (monobasique) | C | C | A | A | B | B | A | A | B | A | A | B | B | I、L |
sulfate d'ammonium | C | C | B | A | B | A | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
Sulfite d'ammonium | C | C | A | A | C | C | I、L | A | A | A | A | B | B | I、L |
aniline | C | C | A | A | C | B | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
benzène | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Acide benzoïque | C | C | A | A | A | A | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
acide borique | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
butane | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
chlorure de calcium | B | B | C | B | C | A | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
Hypochlorite de calcium | C | C | B | B | B | B | C | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
Acide carbolique | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
Acide carbolique | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Dioxyde de carbone (sec) | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Dioxyde de carbone (humide) | A | A | A | A | C | B | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
dioxyde de carbone | B | B | B | B | A | A | B | A | A | A | I、L | C | A | I、L |
tétrachlorure de carbone | C | C | B | B | B | A | A | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
Acide carbonique H2C03 | A | A | B | B | B | A | A | A | A | C | B | C | C | C |
Chlore sec | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | C |
Chlore humide | C | C | C | C | B | C | C | A | B | C | B | C | C | C |
Chlore liquide | C | C | C | B | C | A | C | A | C | A | B | C | C | C |
Acide chromique H2Cr04 | A | A | A | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
Gaz pour four à coke | C | C | B | B | B | C | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
sulfate de cuivre | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
éthane | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
éther | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
Chloroéthane | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | A | A | A |
éthylène | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | A | I、L | A | A | A | A |
glycol | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | I、L |
Chlorure de fer | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Méthylcétone HCHO | I、L | C | B | B | A | A | A | A | A | C | B | C | C | B |
Formaldéhyde HCO2H | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
Fréon, humide | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
Fréon, sec | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
Essence, raffinée | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Acide chlorhydrique, vaporisation | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
Acide chlorhydrique, libre | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
Acide fluorhydrique, vaporisation | B | C | C | B | C | C | A | A | B | C | B | C | C | C |
Acide fluorhydrique, libre | A | C | C | B | C | A | A | A | B | C | I、L | B | B | I、L |
hydrogène | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A |
peroxyde d'hydrogène | I、L | A | A | A | C | B | A | B | A | A | I、L | B | B | I、L |
Sulfure d'hydrogène liquide | C | C | A | A | C | C | A | A | B | A | A | C | C | I、L |
hydroxyde de magnésium | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
Méthyléthylcétone | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
gaz naturel | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
acide nitrique | C | C | A | B | C | C | C | B | A | A | C | C | C | B |
oxalate | C | C | B | B | B | B | A | A | A | B | B | B | B | I、L |
oxygène | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
méthanol | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | A |
Huile lubrifiante, raffinée | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Acide phosphorique, vaporisation | C | C | A | A | C | C | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
Acide phosphorique, libre | C | C | A | A | C | B | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
Vapeur d'acide phosphorique | C | C | B | B | C | C | A | I、L | A | B | C | C | I、L | |
Acide picrique | C | C | A | A | C | C | A | A | A | I、L | I、L | B | B | I、L |
chlorite de calcium | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
Hydroxyde de potassium | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
propane | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Colophane, colophane | B | B | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
Acétate de sodium, carbonate de sodium, chlorure de sodium | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Chromate de sodium | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
hydroxyde de sodium | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | B | B | B |
hypochlorite de sodium | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Thiosulfate de sodium | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
Dichlorure d'étain | C | C | C | C | B-C | B-C | C | A | B | A | I、L | C | C | I、L |
Acide dur | C | C | A | A | C | C | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
Solution de sulfate | B | B | C | A | C | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
soufre | A | C | A | A | B | B | A | A | A | A | B | B | B | I、L |
Disulfure d'oxygène sec | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
Dioxyde de soufre sec | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Acide sulfurique, vaporisation | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
Acide sulfurique, libre | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
Sulfite | C | C | C | C | C | C | A | A | A | B | B | C | C | C |
Goudron | C | C | C | C | B | B | A | A | A | B | B | C | C | C |
Sulfite | C | C | B | B | B | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
Goudron | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
Trifluoroéthylène | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
térébenthine | B | B | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
Vinaigre | C | C | A | A | B | A | A | A | A | I、L | A | C | C | A |
Eau, alimentation en eau de la chaudière | B | C | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | A | A |
Eau, eau distillée | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
eau de mer | B | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | C | C | A |
Chlorure de zinc | C | C | C | C | C | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
sulfate de zinc | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
Symbole : | A - Capable d'être appliqué avec succès ou en cours d'application | |||||||||||||
B - Attention à la procédure de candidature | ||||||||||||||
C - Ne peut être appliqué | ||||||||||||||
I.L. - Manque d'information | ||||||||||||||
Ce tableau indique comment sélectionner le matériau approprié lorsqu'il réagit avec un fluide. Les recommandations du tableau ne sont pas absolues, car la corrosivité des matériaux est liée à des facteurs tels que la concentration du fluide, la température, la pression et les impuretés. Il convient donc de souligner que ce tableau ne peut servir que de guide. | ||||||||||||||
Monel | ||||||||||||||
Hastelloy "B"、("C") | ||||||||||||||
Acier inoxydable # 20-Durimet20 | ||||||||||||||
Alliage de cobalt et de chrome # 6-Alliage 6 (Co Cr) |
Résistance à la corrosion des métaux et alliages non ferreux
Dans l'industrie, l'acier est appelé métal noir, tandis que tous les autres métaux sont appelés métaux non ferreux. Les métaux non ferreux et leurs alliages sont souvent utilisés pour fabriquer des équipements de traitement de l'eau, des conteneurs de produits chimiques et des composants d'équipements connexes en raison de leur bonne résistance à la corrosion et de leurs performances à basse température.
Cuivre et ses alliages
Le cuivre et ses alliages présentent une conductivité, une conductivité thermique, une plasticité et une aptitude au travail à froid élevées, ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion dans de nombreux milieux.
1. Cuivre pur
Également connu sous le nom de cuivre rouge. Le cuivre est relativement stable dans les conditions atmosphériques générales, industrielles et marines. Il est également stable dans les alcalis et les acides non oxydants de force faible à moyenne.
Si la solution contient de l'oxygène ou des oxydants, la corrosion sera plus sévère. Le cuivre ne résiste pas à la corrosion par les sulfures (tels que le H2S).
Le cuivre présente une conductivité et une conductivité thermique élevées, une grande plasticité et de bonnes propriétés de transformation, ainsi qu'une bonne aptitude à l'usinage à froid. Toutefois, le cuivre présente une faible résistance mécanique, une mauvaise coulabilité et une mauvaise résistance à la corrosion dans certains milieux, et il est rarement utilisé comme matériau structurel.
2. Alliages de cuivre
Les alliages de cuivre les plus courants sont le laiton et le bronze.
1)Brass
Un alliage de cuivre et de zinc est appelé laiton. Pour améliorer ses performances, on y ajoute souvent de l'étain, de l'aluminium, du silicium, du nickel, du manganèse, du plomb, du fer et d'autres éléments, formant ainsi un alliage de laiton spécial.
Caractéristiques : Les propriétés mécaniques sont étroitement liées à la teneur en zinc ; la coulabilité est bonne ; la résistance à la corrosion est bonne ; le laiton dont la teneur en zinc est supérieure à 20% peut provoquer une corrosion fissurante sous contrainte dans les atmosphères humides, l'eau de mer, l'eau à haute température et à haute pression, la vapeur et tous les environnements contenant de l'ammoniac après un travail à froid.
Le laiton est sensible à la corrosion par dézincification dans les solutions neutres, l'eau de mer et les solutions de décapage acide après l'application d'un traitement de surface. recuitqui peut être évitée en ajoutant 0,02% d'arsenic au laiton.
2)Bronze
Tous les alliages de cuivre dans lesquels le principal élément ajouté n'est pas le zinc mais l'étain, l'aluminium, le silicium et d'autres éléments sont communément appelés bronze. Les bronzes les plus courants sont le bronze d'étain, le bronze d'aluminium et le bronze de silicium.
Caractéristiques : Le bronze à l'étain présente une moins bonne coulabilité que le laiton et une meilleure résistance à la corrosion que le cuivre et le laiton purs, mais une mauvaise résistance à la corrosion acide.
Le bronze d'aluminium possède de meilleures propriétés mécaniques que le laiton et le bronze d'étain, et une plus grande résistance à la corrosion dans les atmosphères, l'eau de mer, l'acide carbonique et la plupart des acides organiques que le laiton et le bronze d'étain.
Le bronze au silicium présente des propriétés mécaniques supérieures à celles du bronze à l'étain, à un prix inférieur, et possède de bonnes propriétés de moulage et de traitement à froid et à chaud sous pression.
Aluminium et ses alliages
1. L'aluminium
Caractéristiques : L'aluminium a une faible densité, avec un poids spécifique de 2,7, soit environ un tiers de celui du cuivre ; il a une bonne conductivité, une bonne conductivité thermique, une bonne plasticité et une bonne aptitude au travail à froid, mais une faible résistance, qui peut être améliorée par la déformation à froid ; il peut résister à divers traitements sous pression.
L'aluminium est un élément à potentiel d'électrode très négatif, et l'aluminium est également stable dans les milieux fortement oxydants et les acides oxydants (comme l'acide nitrique).
Les ions halogènes ont un effet destructeur sur le film d'oxyde d'aluminium, de sorte que l'aluminium ne résiste pas à la corrosion dans l'acide fluorhydrique, l'acide chlorhydrique, l'eau de mer et d'autres solutions contenant des ions halogènes.
Applications : largement utilisé dans la fabrication de réacteurs, d'échangeurs de chaleur, de refroidisseurs, de pompes, de vannes, de wagons-citernes, de raccords de tuyauterie, etc.
L'aluminium pur est peu résistant, mais si l'on y ajoute des éléments tels que le cuivre, le magnésium, le zinc, le manganèse, le silicium, etc.
Titane et ses alliages :
1. Titane pur :
Caractéristiques : Le titane pur est un élément réactif. Il possède de bonnes propriétés de passivation, avec un film passivant stable qui présente une bonne résistance à la corrosion dans de nombreux environnements. Il est connu comme le "roi de la résistance à la corrosion de l'eau de mer".
À haute température, le titane est très actif chimiquement et réagit violemment avec des éléments tels que les halogènes, l'oxygène, l'azote, le carbone et le soufre.
Le titane ne subit généralement pas de corrosion par piqûres et, à l'exception de quelques milieux particuliers (tels que l'acide nitrique enfumé et la solution de méthanol), il ne subit pas non plus de corrosion par piqûres. corrosion intergranulaireLe titane est peu sensible à la corrosion fissurante sous contrainte et présente de bonnes propriétés de fatigue anticorrosion, ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion caverneuse.
2. Alliages de titane :
Caractéristiques : Les propriétés mécaniques et de résistance à la corrosion des alliages de titane sont considérablement améliorées par rapport au titane pur.
Dans l'industrie, les alliages de titane sont utilisés à la place du titane pur. Les principales formes de corrosion des alliages de titane sont les suivantes craquage de l'hydrogène et la fissuration par corrosion sous contrainte.
Nickel et ses alliages :
1. Nickel :
Caractéristiques : Le nickel présente une très grande résistance à la corrosion dans toutes les plages de température et de concentration des solutions alcalines et de tous les types d'alcalis fondus.
Cependant, le nickel n'est pas très résistant à la corrosion dans les environnements contenant des gaz sulfureux, de l'eau ammoniacale concentrée et des solutions d'ammoniac fortement aérées, ainsi que des acides oxygénés et de l'acide chlorhydrique.
Le nickel présente une résistance élevée, une grande plasticité et une bonne résistance au froid. Il peut être laminé à froid en feuilles très fines et étiré en fils fins.
Le nickel, rare et cher, est principalement utilisé dans l'ingénierie du traitement de l'eau et l'ingénierie chimique pour fabriquer des équipements destinés aux milieux alcalins, ainsi que dans les processus où les ions de fer provoqueraient des interférences catalytiques et où l'acier inoxydable ne peut pas être utilisé.
2. Alliages de nickel :
L'alliage Monel, qui fait partie des alliages Ni-Cu, possède de bonnes propriétés mécaniques et une bonne usinabilité, est facile à transformer sous pression et à couper, et présente une bonne résistance à la corrosion. Il est principalement utilisé pour les pièces et équipements résistants à la corrosion et soumis à des charges de température élevées.
L'alliage Hastelloy (0Cr16Ni57Mo16Fe6W4) dans les alliages Ni-Mo résiste à toutes les concentrations d'acide chlorhydrique et d'acide fluorhydrique à température ambiante.
L'alliage Inconel (0Cr15Ni57Fe) dans les alliages Ni-Cr possède de bonnes propriétés mécaniques à haute température et une grande résistance à l'oxydation. Il est l'un des rares matériaux à pouvoir résister à la corrosion du MgCl2 concentré.
Dans cet article, nous présentons ce qu'est un alliage, nous expliquons la différence entre la corrosion et la rouille, et nous analysons en détail les avantages des alliages résistants à la corrosion et l'utilisation des alliages résistants à la corrosion. En outre, nous examinons en détail les facteurs qui affectent la résistance à la corrosion des matériaux métalliques. Enfin, nous fournissons un tableau des performances de résistance à la corrosion des principaux matériaux métalliques et analysons la résistance à la corrosion des métaux non ferreux et de leurs alliages.
Après avoir lu ce document, je pense que vous avez maintenant une réponse claire à la question "L'alliage rouille-t-il ?