Etude cinétique des réactions solide-solide sans dégagement gazeux par analyse thermomagnétique

No english abstractL'influence de paramètres de configuration et physico-chimiques sur la cinétique de réactions solide-solide sans dégagement gazeux est présentée. La méthode d'étude employée est l'analyse thermomagnétique qui permet de suivre l'évolution des phases d'un système solide. A partie des résultats concernant l'influence de la nature et de la pression des gaz lors de la synthèse du tungstate de fer Fe2WO6 des mécanismes faisant intervenir la sublimation et la condensation d'un des réactants ont été élaborés. L'étude des paramètres morphologiques a été effectuée sur le système NiO-WO3 et elle a mis en évidence l'influence des amas de trioxyde de tungstène sur les propriétés physiques et chimiques du mélange

Couplage analyse thermogravimétrique et émission acoustique pour l'étude de la corrosion haute température

National audienceAfin d'améliorer les connaissances du comportement à haute température des matériaux, le couplage de plusieurs techniques d'analyse physique in situ est une voie prometteuse. Dans ce but, des thermobalances ont été équipées d'un appareil spécifi que de mesure des signaux acoustiques émis par les échantillons dont la variation de masse est continûment mesurée sous diverses atmosphères représentatives de conditions industrielles. Les corrosions de surface à haute température sont à l'origine d'émission d'ondes acoustiques générées lors de la croissance ou de la fi ssuration de couches formées. Des mesures simultanées in situ des variations de masse et des signaux acoustiques apportent donc des informations sur ces mécanismes de corrosion haute température. L'application de cette méthodologie aux mécanismes d'oxydation, réduction ou attaque par les atmosphères carbonées (cokage) est présentée dans ce document. Une perspective de ces études est de pouvoir établir des référentiels pour une éventuelle utilisation de l'émission acoustique pour l'étude de la corrosion des équipements fonctionnant à haute température. // In order to improve the knowledge on the high temperature behaviour of materials, the coupling of in situ physical analysis is a promising way. For this purpose, thermobalances have been equipped with specific devices to measure the acoustic signals emitted by samples for which the mass variation is continuously recorded under simulated industrial atmospheres. The high temperature corrosion of materials surfaces generates acoustic emission signals associated to the growth or the cracking of the formed layers. In situ simultaneous measurements of the mass variation and the acoustic signals give information on the high temperature corrosion mechanisms involved. In this document, this methodology has been applied to the study of oxidation, reduction or attacks under carbon-rich atmosphere (coke deposition). These studies could lead to reference data for a possible application of acoustic emission for the corrosion monitoring of high temperature equipments

Thermogravimetric experiments coupled with acoustic emission analysis dedicated to high-temperature corrosion studies on metallic alloys

International audienceHigh temperature corrosion of metallic alloys in industrial equipments, such as refinery and petrochemical equipments concerns several phenomena: oxidation, carburization... These phenomena can create stresses in the materials, the relaxation of which mostly produces transient elastic waves. Several methods enable the recording and analyzing of these transient elastic waves. Piezoelectric sensors fixed directly on the sample can record elastic waves with a low decrease in energy and frequency at ambient temperature. In case of high temperature environments, a waveguide can also be used to transmit waves from sample to sensors. For this purpose, alumina or platinum are mainly used as waveguide materials because these materials conserve the waveform. The goal of this study is to assign the elastic waves to the corrosion phenomena. This data base will then be useful for the monitoring of industrial equipment using acoustic emission methods. For this purpose, thermogravimetric analysis (TGA) has been coupled with acoustic emission (AE) devices. Simultaneous measurements of the mass variation and of the acoustic signals emitted during the corrosion of samples of the Zirconium based alloy Zircaloy 4 at high temperatures in the range of 400 °C to 900 °C can provide complementary information to increase the level of understanding of high temperature corrosion mechanisms. Our work focuses on a specific waveguide (WG) conception and on the transmission of elastic waves (acoustic signals) through the waveguide at high temperature. Results on experiments concerning the corrosion of zirconium alloy plates under oxygen atmosphere are presented

Corrosion in amine units for acid gas treatment : a laboratory study

International audienceCorrosion represents one of the most important operational issues in amine units used for acid gas treatment. Considerable experience is available in the literature both on laboratory and in the field. Based on this experience, proven mitigation strategies are available, using corrosion inhibitors or corrosion resistant alloys at selected locations in the plant. However, the technical causes of the corrosivity of amine solvents are still not well understood. Furthermore, recent field experience showing severe corrosion in sweet units pointed out the difficulty to transpose design solutions from sour to sweet gas. There is obviously a need for more precise data on the impact of different parameters on amine units corrosion. For this study, experimental work was focused on sweet Diethanolamine (DEA) systems. The impact of acid gas loading and temperature was examined deeply. Electrochemical and weight loss measurements were performed on carbon steel, AISI 410 and AISI 304L. At the same time, thermodynamic calculations were used to determine the composition of the solvent at different temperature and CO 2 loading. For each experimental condition, it was possible to calculate the concentrations of different species, such as carbonate, bicarbonate, residual amine, carbamate, protonated amine and the pH. The comparisons between corrosion data and test solution composition give helpful indications to better understand the causes of the increased corrosivity of highly loaded solvents

Etude de la corrosion des alliages métalliques à haute température par analyse thermogravimétrique couplée à l'émission acoustique

National audienceLes phénomènes tels que l'oxydation, la sulfuration et la carburation peuvent avoir lieu lors de la corrosion des alliages à base de fer-chrome à haute température (raffineries, réacteurs, fours ...). Ces phénomènes corrosifs créent des contraintes dans les matériaux et dans les couches de corrosion, la relaxation de ces contraintes libère généralement des ondes élastiques transitoires qui peuvent être enregistrées à l'aide d'un système de contrôle par émission acoustiques (EA). L'identification et la quantification des ondes transitoires permettent d'évaluer les processus évolutifs d'endommagement des équipements. Plusieurs configurations permettent d'enregistrer et d'analyser les ondes élastiques transitoires par EA. A température ambiante, des capteurs piézoélectriques fixés directement sur l'échantillon peuvent détecter la majorité des ondes élastiques avec de faibles pertes en énergie et en fréquence. En revanche à haute température, il est nécessaire d'utiliser un guide d'onde qui assure la transmission des ondes de l'échantillon vers les capteurs situés en zone froide. Les principaux types de guides d'ondes sont en alumine (Al2O3) ou en platine (Pt). Ces matériaux conduisent correctement les ondes émises tout en conservant généralement les formes des ondes. Notre étude est destinée à identifier les signaux acoustiques émis lors des phénomènes de corrosion à haute température dans le but de confronter ces signatures acoustiques aux données collectées par la technique d'EA lors de contrôles sur des équipements industriels en service. Pour cela une première étape a été réalisée en laboratoire. Une thermobalance symétrique a été équipée avec une chaine d'acquisition d'EA pour détecter les ondes élastiques émises lors de la corrosion des échantillons à haute température. Notre travail a consisté à concevoir et à mettre en place dans cette thermobalance un guide d'onde spécifique en alumine, inerte vis à vis de l'atmosphère corrosive. Nous avons développé un test d'étalonnage du guide d'onde à haute température grâce au suivi de la corrosion sous oxygène à 900°C d'un alliage de zirconium qui développe une couche d'oxyde fissurée

Analyse <i>in situ</i> de l'oxydation à haute température du Zircaloy 4 par couplage thermogravimétrie-émission acoustique

National audiencePas de résum

<i>In situ</i> high temperature oxidation analysis of Zircaloy-4 using acoustic emission coupled with thermogravimetry

International audienceZircaloy-4 oxidation behavior at high temperature (900°C), which can be reached in case of severe accidental situations in nuclear pressurised water reactor, was studied using acoustic emission analysis coupled with thermogravimetry. Two different atmospheres were used to study the oxidation of Zircaloy-4: a-helium and pure oxygen, b- helium and oxygen combined with slight addition of air. The experiments with 20% of oxygen confirm the dependence on oxygen anions diffusion in the oxide scale. Under a mixture of oxygen and air in helium, an acceleration of the corrosion was observed due to the detrimental effect of nitrogen. The kinetic rate increased significantly after a kinetic transition (breakaway). This acceleration was accompanied by an acoustic emission activity. Most of the acoustic emission bursts were recorded after the kinetic transition (post-transition) or during the cooling of the sample. The characteristic features of the acoustic emission signals appear to be correlated with the different populations of cracks and their occurrence in the ZrO2 layer or in the α-Zr(O) layer. Acoustic events were recorded during the isothermal dwell time at high temperature under air. They were associated with large cracks in the zirconia porous layer. Acoustic events were also recorded during cooling after oxidation tests both under air or oxygen. For the latter, cracks were observed in the oxygen enriched zirconium metal phase and not in the dense zirconia layer after 5 hours of oxidation

Influence of the Oxygen Partial Pressure on the High Temperature Corrosion of A 38Ni-34Fe-25Cr Steel in Presence of NaCl Salt

International audienceIn biomass gasification process, some molten salts of the feed can generate high temperature corrosions. In this study the chromia-forming austenitic alloy Haynes ® HR-120 was oxidized with a deposit of sodium chloride during 96 hours at 825°C and 900°C. Two different atmospheres were selected; one with a high oxygen partial pressure (Ar/O 2 90/10 %vol.) and one, named syngas, with a low oxygen partial pressure (CO/H 2 /CO 2 45/45/10 %vol.). While at 900°C the behaviour of the alloy in presence of sodium chloride was catastrophic in high oxidizing conditions, the impact of sodium chloride was insignificant in the other atmosphere. Under Ar/O 2 mixture, the catastrophic oxidation was attributed to the setting up of an active oxidation. At 900°C under syngas atmosphere, the protective behaviour of the alloy seems linked to the association of a faster evaporation of the salt and a very low oxygen partial pressure. At 825°C a catastrophic behaviour is observed under syngas atmosphere as the NaCl evaporation rate is much slower

Suivi de la corrosion d'alliages par thermogravimétrie couplée à l'émission acoustique/Thermogravimetric experiments coupled with acoustic emission analysis dedicated to high-temperature corrosion studies of alloys

National audienceThe high temperature corrosion of alloys in petrochemical equipments can create stresses in the materials. The relaxation of these stresses mostly produces transient elastic waves which can be considered as acoustic emission. Several methods allow to record and analyze these transient elastic waves. In high temperature environments waveguide are used to transmit elastic waves from the sample to piezoelectric sensors fixed in a cold part of the equipment. The waveguide (WG) design is optimized to record an important number of waves with a low attenuation of energy and frequency signal. Alumina is often used as waveguide; this material conserves the waveform which is specific to one type of stresses. The aim of our study is to associate the elastic waves to the corrosion phenomena in order to be able to monitor the industrial equipment using acoustic emission method. For this purpose a laboratory study was launched using thermogravimetric analysis (TGA) coupled with acoustic emission devices to measure acoustic signals emitted during the corrosion of samples at high temperature. Simultaneous measurements of the mass variation and of the acoustic signals can give complementary information to increase the level of understanding of high temperature corrosion mechanisms and their monitoring. This work focuses on the implementation of an alumina waveguide in a TGA apparatus and on high temperature validation tests of waves' transmission based on experiments dedicated to the oxidation of zirconium alloy plates

Analyse de la corrosion des alliages métalliques à haute température par analyse thermogravimétrique couplée à l'émission acoustique

National audiencePlusieurs phénomènes tels que l'oxydation, la sulfuration et la carburation peuvent avoir lieu lors de la corrosion des alliages métalliques à haute température dans les équipements industriels (raffineries, réacteurs, fours ...). Ces phénomènes créent des contraintes dans les matériaux et dans les couches de corrosion ; la relaxation de ces contraintes libère généralement des ondes élastiques transitoires. Plusieurs méthodes permettent d'enregistrer et d'analyser ces ondes élastiques transitoires. Des capteurs piézoélectriques fixés directement sur l'échantillon peuvent détecter la plupart des ondes élastiques avec de faibles pertes en énergie et en fréquence. Un guide d'onde peut également être utilisé pour transmettre les ondes de l'échantillon vers les capteurs ; le design du guide d'onde dépend de plusieurs facteurs (vitesse de propagation et amortissement des ondes dans le matériau, conservation des formes d'ondes, inertie chimique vis-à-vis des échantillons et de l'atmosphère expérimentale à la température des essais ...). L'alumine (Al2O3) et le platine (Pt) sont principalement utilisés comme guide d'onde; ces matériaux conservent la forme des ondes avec de faibles pertes en amplitude et en énergie. A l'aide de l'émission acoustique, nous souhaitons attribuer les signaux émis par les matériaux des équipements industriels en cours de transformation aux phénomènes de corrosion dans le but de contrôler in-situ leur état de santé en temps réel. A cet effet une thermobalance est équipée avec une chaine d'acquisition d'émission acoustique pour détecter les ondes élastiques émises lors de la corrosion des échantillons à haute température. La mesure simultanée de la variation de masse des échantillons et des signaux acoustiques nous apporte des informations supplémentaires sur la phénoménologie de la corrosion, nous permettant d'approfondir la compréhension de ce mécanisme complexe. Cette méthodologie in situ est complémentaire des observations des échantillons corrodés post mortem car elle permet par exemple de différencier la fissuration liée à la corrosion de celle due au refroidissement. Notre travail a consisté dans un premier temps à concevoir et à mettre en place dans une thermobalance un guide d'onde adapté aux conditions de corrosion de l'industrie pétrochimique provoquant le metal dusting. Un test d'oxydation d'un alliage de zircaloy à 900 °C a permis de valider la transmission des ondes depuis l'échantillon jusqu'aux capteurs via le guide d'onde. Les expériences de corrosion par metal dusting du fer pur à 600 °C sous une atmosphère carbo-reductrice riche en carbone sont présentées