Une revue du comportement à l'oxydation des alliages structurels dans la vapeur

L'objectif de cette revue est l'état des connaissances sur le comportement à l'oxydation dans la vapeur des alliages pouvant être utilisés en tant que parties sous pression dans les chaudières à vapeur. Le taux de croissance des oxydes sur les surfaces en contact avec la vapeur et les caractéristiques de cet oxyde suscitent un intérêt croissant alors que la quête d'améliorations de l'efficacité cyclique entraîne des températures et des pressions de fonctionnement de plus en plus élevées. Les conséquences de l'augmentation du taux de croissance de ces oxydes sont préoccupantes en raison des implications pour la surchauffe des tubes et l'exfoliation des oxydes. L'atténuation de tels problèmes nécessite une compréhension mécaniste des influences de la composition et de la microstructure de l'alliage, et en particulier de l'évolution dans le temps des structures de l'échelle spécifiques. De même, les effets relatifs de facteurs tels que le temps, la température et les paramètres de fonctionnement doivent être compris. Le comportement à l'oxydation de la classe d'aciers ferritiques qui constitue la majeure partie de la surface de transfert de chaleur dans les chaudières à vapeur est d'une importance particulière puisque les alliages dans la plage de 9-12 %Cr (le % dans les compositions d'alliage signifie pourcentage en poids, sauf indication contraire) sont proches d'une transition du comportement à l'oxydation basé sur des échelles relativement épaisses à la formation d'oxydes beaucoup plus fins et riches en Cr. Pour les aciers austénitiques, le comportement protecteur dans la vapeur dépend de manière critique du développement rapide d'une couche d'oxyde continue riche en Cr, sinon les taux de croissance des oxydes similaires à ceux des aciers ferritiques peuvent en résulter. Comprendre l'interaction entre les exigences de composition et de microstructure pour le renforcement et la résistance à l'oxydation, et leur influence sur le taux et le mode d'évolution de l'échelle est essentiel pour l'application la plus efficace de ces alliages. Le comportement à l'oxydation des alliages à base de Ni à haute température dans la vapeur a reçu relativement peu d'attention, mais la large gamme de additions d'alliage considérées, comparée aux aciers austénitiques, a le potentiel de contribuer de différentes manières aux morphologies d'échelle et au comportement à l'oxydation. Sous-tendant ces intérêts est la contribution apparemment significative à la croissance des oxydes dans la vapeur du transport vers l'intérieur des espèces oxydantes qui impliquent probablement de l'hydrogène. Les espèces particulières impliquées et leurs rôles dans le processus d'oxydation devraient exercer une grande influence sur les morphologies des oxydes développées, tandis que le sort de tout hydrogène libéré dans l'alliage constitue un autre sujet d'un intérêt particulier.