Manoir industries est spécialisée dans la production de tubes en alliages réfractaires utilisés dans les fours de vapocraquage. Dans ce procédé, de l’éthane (ou du naphta) et de la vapeur d’eau sont chauffés à une température comprise entre 900°C et 1100°C. Ces conditions induisent de nombreuses contraintes d’un point de vue matériaux : fluage, cokage, corrosion, carburation, nitruration…
Afin de garantir de bonnes propriétés en fluage à ces températures, une matrice austénitique est nécessaire, ainsi que la présence de différents types de carbures : des carbures de chrome de type M7C3, formés pendant la solidification et se transformant en M23C6 en température, et des carbures de type MC constitués principalement de niobium et de titane [1] ; [2].
La solution traditionnellement employée face au cokage et à la carburation consiste à utiliser des alliages développant une couche d’oxyde protectrice à leur surface. En raison de l’instabilité de la chromine à haute température, notamment en présence de vapeur d’eau, la nouvelle génération d’alliages développée concerne les nuances aluminoformeuses. En effet, l’oxyde α-Al2O3 est très stable à haute température (en air sec ou humide), sa croissance en régime stationnaire est lente, et est supposé être plus efficace face au cokage [3].
L’aluminium ajouté en faibles quantités (< 5%m) dans ces alliages se retrouve dans la matrice austénitique. Le comportement en oxydation de ce type de nuance est ainsi étudié, sous air à 950°C. L’étude cinétique a été réalisée par ATG et par pesées manuelles et la caractérisation des couches d’oxydes développées, aussi bien au-dessus de la matrice qu’au niveau des différents carbures, a été entreprise à diverses échelles par DRX, spectroscopie Raman, microscopie électronique à balayage et à transmission. Toutes ces analyses permettent une compréhension des mécanismes de croissance régissant la formation des couches d’oxydes observées.
[1] L.H. de Almeida, A.F. Ribeiro, I. Le May, « Microstructural characterization of modified 25Cr-35Ni centrifugally cast steel furnace tubes », Mater. Charact. 49 (2002) 219-229.
[2] L. Bonaccorsi, E. Gugielmino, R. Pino, C. Servetto, A. Sili, « Damage analysis in Fe-Cr-Ni centrifugally cast alloy tubes for reforming furnaces », Eng. Fail. Anal. 36 (2014) 65-74.
[3] B. Church, L. Ortiz, E. Prenzlow, « High temperature coking resistance of an alumina forming alloy », NACE Corrosion 2017 Paper n°9784, (2017).
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