Comportement des aciers réfractaires ferritiques dans les gaz de combustion, notamment d'incinérateurs de déchets

par David Gambier

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques pour l'ingénieur

Sous la direction de Gérard Béranger.

Soutenue en 1997

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Chloruration
• Vapeur d'eau
• Acier ferritique
• Acier réfractaire
• Corrosion
• Gaz de combustion
• Incinérateurs de déchets
• Déchets -- Combustion
• Oxydation
• Chloration

Résumé

Le comportement à l'oxydation de 2 nuances d'aciers ferritiques, contenant 2. 25 et 9% de Cr, a été étudié dans des atmosphères complexes (02, H2O, HCI, N2 ) dans un domaine de températures comprises entre 300 et 600° C. Les cinétiques d'oxydation ont été déterminées par des mesures de pertes de masse et thermogravimétriques. Les couches d'oxydes formées ont éte analysées par diffraction des rayons X et microanalyse. Quelle que soit l'atmosphère d'étude, les oxydes de Fer et/ou de Chrome se développent à la surface des aciers. En présence d'HCI, sur certains échantillons un chlorure a été détecté au niveau de l'interface métal/oxyde. La comparaison des résultats gravimétriques montre que l'augmentation de la teneur en chrome dans l'acier améliore la résistance à la corrosion. Toutefois, cet effet est nettement atténué pour les atmosphères complexes. En présence de vapeur d'eau, la modification des propriétés mécaniques des couches d'oxydes induit des comportements cinétiques différent en fonction de la nature de l'acier. La présence de chlorure d'hydrogène dans l'atmosphère accélère de façon notable les cinétiques de corrosion, notamment en provoquant une croissance cyclique des couches d'oxydes. Quant à l'action synergique de la vapeur d`eau et du chlorure d'hydrogène, les résultats obtenus ont montré qu'elle est, d'une part néfaste par rapport à l'air sec et humide et d'autre part bénéfique par rapport au mélange gazeux « air + HC1 » Pour expliquer ces résultats, différents modèles incluant des considérations mécaniques et thermodynamiques ont été proposés.

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