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Chimie et Physico-chimie appliquées

Pas de régime sans sel pour les aciers réfractaires

Le procédé de fabrication des carburants BtL ( Biomass to Liquids) par voie thermochimique repose sur deux étapes successives : la gazéification de la biomasse solide en gaz de synthèse, suivie d’un procédé de transformation de ce gaz en hydrocarbure (synthèse Fisher-Tropsch).

À l’issue de l’étape de gazéification,  certains éléments contenus dans la biomasse, comme les sels alcalins, peuvent se retrouver sous forme de sels fondus et endommager les parois métalliques des réacteurs. Or,  la résistance à la corrosion des aciers réfractaires par les sels fondus à 800/1000° C est peu connue dans des atmosphères faiblement oxydantes (PO2 ≈ 10-18 bar), comme celle du gaz de synthèse (CO-H2-CO2), ce qui constitue un verrou pour le choix de matériau et pour assurer la fiabilité des procédés.

François Grosjean
François Ropital
Jean Kittel

François Grosjean
Direction Chimie
et Physico-chimie appliquées
francois.grosjean@ifpen.fr

François Ropital
Direction Chimie
et Physico-chimie appliquées
francois.ropital@ifpen.fr

Jean Kittel
Direction Chimie
et Physico-chimie appliquées
jean.kittel@ifpen.fr

IFPEN, en collaboration avec l’Université de Grenoble (Laboratoire SIMaP), a élaboré une méthodologie expérimentale consistant à caractériser le comportement à la corrosion par analyse thermo-gravimétrique ( ATG) , après dépôt de sel. Ceci a été réalisé sur différents alliages métalliques en présence de Na2SO4 à 900° C ou NaCl à 815° C.

Cette méthode a permis d’identifier comme résistant l’acier réfractaire HR120 (38Ni-34Fe-25Cr) grâce à son comportement auto-cicatrisant à 900° C en présence de Na2SO4 . En effet, le premier apport de Na2SO4 entraîne la formation d’une couche d’oxyde qui s’avère protectrice vis-à-vis des apports ultérieurs (voir micrographies ci-dessous). De plus, les travaux ont montré qu’un traitement de préoxydation, réalisé sur le même montage (à 900° C sous atmosphère faiblement oxydante), permettait d’améliorer la résistance de l’acier à ce type de corrosion.

La méthodologie mise en œuvre a permis de comprendre les paramètres régissant la corrosion haute température des aciers réfractaires sous des atmosphères représentatives des conditions du traitement thermochimique de la biomasse.

Il est ainsi possible d’optimiser le choix et le prétraitement des matériaux métalliques pour assurer la fiabilité des équipements.

Publications

  • L. Couture,  F. Ropital,  F. Grosjean,  J. Kittel,  V. Parry,  Y. Wouters, Reversible catastrophic oxidation of a 38Fe-34Ni-25Cr alloy induced by sodium sulphate at low oxygen potential atmospheres, Corrosion Science, 55, 2012, pp 133-139.
    >> DOI: 10.1016/j.corsci.2011.10.010
  • L. Couture,  F. Ropital,  F. Grosjean,  J. Kittel,  V. Parry,  Y. Wouters, Influence of the oxygen partial pressure on the high temperature corrosion of 38Ni-34Fe-25Cr alloy in presence of NaCl deposit, Oxidation of metals, 80, 2013, 5, pp 577-588.
    >> DOI: 10.1007/s11085-013-9397-8  

 

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