Etude et contrôle de l'abrasion-corrosion de matériaux métalliques en milieu aqueux : caractérisation de l'endommagement par émission acoustique et techniques électrochimiques
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The abrasion-corrosion phenomenon is a complex metal damaging process. Its control is difficult despite great economical interest. The aim of this work is to study and characterize, this type of degradation in the laboratory, by using the acoustic emission technique, and to confirm on site the interest of employing this tool for monitoring eventual damages. The study is realized with the help of an experimental device consisting of a system for the acquisition and processing of acoustic emission data and classical electrochemical equipment. Both techniques are coupled together with a test loop allowing tests with different liquid flow velocities, as well as changing the nature, the concentration and the angle of impingement of the abrasive particles. In the first part of this work, the acoustic emission bursts resulting from mono-impact particles are compared with other emissive phenomena. Then, in order to simulate an industrial environment, the study is conducted in pluri-impacts conditions. In the latter case, the acoustic emission is energetically and spectraly characterized. The energetic determination allows the comparison of the damages of two steels (an austenic stainless steel and a low alloy steel) in pure abrasion and in abrasion-corrosion conditions. The respective influences of the flow velocity, the particle concentration and the angle of impingement are investigated. Significant acoustic parameters of the abrasion rate are selected, and that permits the definition of an experimental protocol evidencing the synergistic effect due to the increase of corrosion by abrasion as well as the increase of abrasion by corrosion. The spectral investigation confirms that the acoustic emission is a rewarding technique for characterizing the transition between abrasive and non abrasive liquid-solid particle flows. Industrial tests corroborate the laboratory results, and especially the significance of the acoustic parameters chosen for damaging evaluation.
Abstract FR:
Le phénomène d'abrasion-corrosion est un processus complexe de dégradation des métaux, peu maîtrisé et d'une grande importance économique. L'objet de ce travail est d'étudier et caractériser en laboratoire ce type de dégradation en utilisant la technique d'émission acoustique puis, de confirmer sur site industriel, l'intérêt de cet outil pour assurer le suivi d'un éventuel endommagement. L'étude est réalisée à l'aide d'un dispositif expérimental comportant un équipement d'acquisition et de traitement de données d'émission acoustique et un appareillage classique de mesures électrochimiques. L'ensemble est couplé à une boucle d'essai permettant de faire varier le débit du fluide, le type, la concentration et la nature des particules en suspension ainsi que l'angle des impacts. Dans la première partie de ce travail, les salves d'émission acoustique résultant de mono-impacts de particules sont caractérisées comparativement avec d'autres phénomènes émissifs. Puis, pour se rapprocher des conditions industrielles, l'étude est conduite en mode pluri-impacts. L'émission acoustique est alors caractérisée d'un point de vue énergétique et d'un point de vue spectral. L'étude énergétique permet d'étudier et comparer les endommagements d'un acier inoxydable austénitique et d'un acier faiblement allié en conditions d'abrasion pure et d'abrasion-corrosion. Les influences respectives de la vitesse d'écoulement, de la concentration en particules et de l'angle d'impact sont précisées. Des paramètres acoustiques significatifs de l'intensité du régime d'impact ont été sélectionnés et cela a permis de définir un •protocole expérimental menant en évidence un effet de synergie dû à l'augmentation de la corrosion par l'abrasion et à l'augmentation de l'abrasion par la corrosion. L'étude spectrale confirme l'intérêt de la technique d'émission acoustique pour caractériser la transition entre les régimes d'impacts abrasifs et les régimes d'impacts non abrasifs. Des essais réalisés sur site industriel corroborent les résultats obtenus en laboratoire et en particulier la pertinence des paramètres choisis pour caractériser l'endommagement.