La minimisation de la corrosion des conduites d’eau de condensation et d’eau d’alimentation peut être un problème critique pour les systèmes de générateur de vapeur. La corrosion des matériaux en acier au carbone (généralement) dans ces systèmes peut induire des pannes directes de l’équipement et peut également libérer des particules d’oxyde de fer qui se transportent vers les générateurs de vapeur et provoquent des problèmes de dépôt dans les tubes de chaudière.
Le principal coupable de la plupart de la corrosion de l’eau d’alimentation est l’oxygène dissous (D.O.). L’oxygène est très agressif envers l’acier au carbone et provoque souvent une corrosion par piqûres. Pour cette raison, les unités à vapeur basse pression sont normalement équipées de dégazeurs mécaniques pour éliminer la plupart des D.O. dans l’eau d’alimentation.
Figure 1. Un dégazeur de type plateau. La vapeur entre en contact à contre-courant du condensat d’entrée. Le chauffage et l'agitation à l’intérieur du compartiment de désaération décapent la plus grande partie du D.O., qui est ventilé.
Un dégazeur fonctionnant correctement réduira les concentrations d’oxygène dissous à 7 parties par milliard (ppb). Une méthode courante pour réduire les concentrations d’oxygène dissous à près de zéro est l’injection supplémentaire d’un agent d’épuration / agent réducteur d’oxygène chimique dans le récipient de stockage du désarateur ou la ligne de sortie. L’ammoniac ou une amine neutralisante est également inclus dans le programme de traitement de l’eau d’alimentation pour minimiser la corrosion générale.
Figure 2. Influence du pH et de la température sur la dissolution du fer de l’acier au carbone. Source : Sturla, P., Proc., Cinquième Conférence nationale sur l’eau d’alimentation, 1973, Prague, Tchécoslovaquie.
Dans l’industrie de l’énergie, les générateurs de vapeur à haute température et haute pression nécessitent un appoint de pureté beaucoup plus élevé que les unités industrielles à basse pression. Cependant, depuis plus de trois décennies, on sait que la désaération complète de l’eau d’alimentation de haute pureté conduit à une corrosion à écoulement accéléré (FAC). Dans ce mécanisme, le fer est progressivement lessivé hors de l’acier au carbone lors de perturbations d’écoulement telles que l’eau d’alimentation et les coudes de l’économiseur, induisant un amincissement progressif de la paroi jusqu’à ce qu’une rupture se produise. Le FAC peut causer de graves problèmes s’il n’est pas traité. Par conséquent, à moins que le réseau d’eau d’alimentation ne contienne des composants en alliage de cuivre (par exemple, des tubes de chauffage d’eau d’alimentation), les programmes de traitement pour les générateurs de vapeur à haute pression nécessitent un petit résidu de D.O. dans l’eau d’alimentation. Pour pratiquement n’importe quelle unité, qu’elle soit basse ou haute pression, la surveillance du fer dans l’eau d’alimentation fournit des données critiques sur la performance du programme de traitement, où des directives établies de longue date suggèrent des résultats appropriés lorsque les concentrations totales de fer sont inférieures à 2 ppb.
Les analyses d’échantillonnage instantané peuvent être très efficaces pour suivre la corrosion de l’acier au carbone. Cependant, comme la plupart des produits de corrosion du fer existent sous forme de particules, la technique analytique standard pour les analyses du fer dissous sera tout à fait imprécise. Un processus de digestion est nécessaire pour convertir les oxydes de fer particulaires en fer dissous, qui peut ensuite être rapidement analysé par spectrophotométrie UV-VIS (ultraviolets visibles).
Figure 3. Réactif combiné, flacons de digestion et bloc chauffant (à gauche); Cellule d’échantillon de 1 pouce (au centre) et spectrophotomètre (à droite). Photos gracieuseté de Hach.
Cette technique permet de détecter le fer jusqu’à une concentration d’environ 1 ppb. Pour ceux qui souhaitent une approche plus sophistiquée, certaines entreprises ont développé des méthodes néphélométriques qui utilisent la diffusion de la lumière pour suivre les concentrations d’oxyde de fer en continu. Ces analyses peuvent être très précises mais sont spécifiques au site et nécessitent un étalonnage individuel basé sur les exigences du système.
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