Brevet FR2503829A1 — publié le 19821015

La présente invention concerne des raccords utilises dans les installations de distribution d'eau chaude, ou de chauffage central, qui sont soumis pendant des durées très longues à une corrosion par l'eau chaude entre 400 et 800C. Généralement, les raccords utilises pour ces installations, en fonte malléable à coeur blanc ou à coeur noir, sont soit des raccords sans aucun revêtement (dits raccords "noirs") soumis éventuellement à un traitement anti-corrosion in situ sur l'installation, soit des raccords galvanisés au trempe, donc présentant une couche de zinc comme revêtement protecteur. Ces raccords de types connus ne présentent pas une très bonne re distance à la corrosion de longue durée par liteau chaude. De plus, les raccords galvanises, bien que résistant mieux à la corrosion que les raccords l'noirs", ne résistent pas très bien lorsque la température de l'eau chaude se tient autour de 700C, à cause d'une dissolution plus rapide du zinc à cette température. Enfin, la galvanisation peut conduire à une epais- seur irrégulière du revêtement de zinc et à une obturation partielle des filets des raccords, empêchant alors leur montage. De leur cote, les raccords cadmies ne sont pas sans danger pour la salubrité. D'autre part, on sait depuis longtemps déjà qutun revêtement à base d'aluminium sur de l'acier ou de la fonte améliore notablement la tenue à la corrosion et la résistance à l'oxydation à chaud du matériau de base. Les techniques de revêtement sont nombreuses :dépôt électrolytique - revêtement au trempé - placage - cémentation en phase gazeuse, etc et leur choix dépend à la fois de la forme des pièces et de l'objectif recherché. Parmi ces diverses techniques, on désigne par "calorisation" le procédé de revêtement qui fait intervenir une cémentation d'aluminium en phase gazeuse, accompagnée d'une diffusion de l'aluminium déposé, vers l'acier ou la fonte de base. Le produit ainsi traité se trouve alors recouvert dune couche mince et régulière de fer-aluminium, dont ltépaisseur est fonction de la température et de la durée du traitement, et dont la teneur en aluminium décrit progressivement de l'extérieur vers l'intérieur. Le but de la présente invention est de pouvoir disposer de raccords résistant beaucoup mieux que les raccords connus à la corrosion de longue durée par l'eau chaude, et ne présentant pas les inconvénients des raccords galvanisés, grâce à un revêtement superficiel de fer-aluminium d'épaisseur très régulière et donc bien adapté à ce type d'application, et réalisé par calorisation, ctest-à-dire par une cémentation d'aluminium en phase gazeu- se. A cet effet, la présente invention a pour objet des raccords de canalisation d'eau chaude soumis à une corrosion de longue durée, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de fonte malléable à coeuqblanc ou à coeur noir, protégée par un revetement de fer-aluminium obtenu par une cémentation d'aluminium en phase gazeuse (encore appelée "calorisation") avec diffusion d'aluminium à travers la surface de la fonte malléable. Suivant une caractéristique partiçulière de l'invention, l'épais- seur du revêtement de fer-aluminium en surface de la fonte malléable est au plus égale à 100 micromètres, et de préférence comprise entre 60 et 80 micromètres. Suivant une autre caractéristique particulière de l'invention, la teneur en aluminium du revetement superficiel de fer-aluminium dé croit et passe de 30 % à 8 % de l'extérieur vers l'intérieur des raccords. Suivant une autre caractéristique particulière de l'invention, le traitement de calorisation produisant le revêtement superficiel de fer-aluminium est effectué à une température constante comprise entre 930OC et 970OC, pendant quelques heures, généralement entre 3 et 6 heures. La vitesse de refroidissement adoptée à la fin de ce traitement de calorisation peut être réglée, suivant les cas, de façon à obtenir dans le matériau de base une structure finale soit ferritique, soit perlitique, présentant des caractEristi- ques mécaniques qu'il est ainsi possible d'ajuster en fonction des impératifs d'utilisation. Les raccords selon l'invention présentent les principaux avantages suivants : 1 - Une excellente tenue à la corrosion par l'eau chaude. Cette résistance à la corrosion est bien meilleure, en particulier, que celle offerte par le zinc des raccords galvanisés. Des essais réalisés pendant 5 mois consécutifs, en circuit fermé véhiculant une eau à 700C, ont montré une corrosion atteignant sur les couches galvanisées une profondeur de 150 à 200 micromètres, alors que les couches calorisées selon l'invention n'étaient affectées que sur une profondeur de l'ordre de 20 à 40 micromètres. 2 - Un revêtement d'épaisseur egulière, en particulier dans les parties filetées, permettant d'opérer sans difficulté le montage des raccords sur les installations. Entre l'extrémité des filets et les fonds de filets, les variations d'épaisseur du revêtement ne dépassent pas 15 %, alors qu' elles sont beaucoup plus importantes si lton réalise une galvanisation au trempé (elles peuvent aller alors de 30 à 100 % suivant que la galvanisation est suivie ou non d'une centrifugation). 3 - Une garantie totale sur le plan de l'hygiène et de la salubrité, ce qui est indispensable pour les raccords montés sur les circuits de distribution. D'autres solutions techniques, intéressantes sur le plan de la corrosion, ont dû être abandonnées car elles ne répondaient pas au critère de salubrité : test le cas du cadmiage en particulier. 4 - Le revêtement, par suite des mécanismes de diffusion qu'il fait intervenir avec le support, présente une très bonne adhérence sur le matériau à protéger. 5 - Le traitement de calorisation, qui s'effectue aux alentours de 9500C, permet les avantages suivants - Le maintien de 3 à 6 heures à 950OC, nécessaire à la calorisation, peut compléter le recuit habituel des raccords. Ce recuit initial peut donc être réduit d'une durée équivalente, ce qui revient à dire que la calorisation peut être réalisée sans consommation supplémentaire d'énergie notable par rapport à celle du recuit habituel. - Le refroidissement qui suit l'opération de calorisation peut être contrôlé de fanon à donner à la fonte de base une structure ferritique ou perlitique. Cette liberté permet ainsi d'ajuster les caractéristiques mécaniques du matériau en fonction des impératifs d'utilisation. 6 - Un aspect de surface intéressant d'un point de vue commercial : les raccords calorisés présentent généralement un aspect métallique brillant plus attractif que les raccords galvanisés. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de traitement de ciorisation selon l'invention et les résultats auxquels il conduit sur les raccords ainsi traités : Les raccords en fonte malléable sont placés à l'interieur d'un cement constitué par un ferro-aluminium broyé, renfermant 1 % de chlorure d'ammonium. La granulométrie du ferro-alumitium stétale entre 0,5 et 8 mm Le four à l'intérieur duquel est disposée la charge, est balayé par un courant d'argon ou d'argon/hydrogène jusqu'à ce que la température atteigne 400pu. A ce stade, le balayage est arrêté et 11 essai se poursuit en atmosphère confinée. Lorsque la température atteint 9500C, on effectue un maintien de quatre heures à cette température, puis on procède à un refroidissement rapide de la charge conduisant à une structure perlitique du matériau de base. Au terme de ltessai, on obtient des raccords ayant un dépôt superficiel de fer/aluminium qui épouse parfaitement -le profil de la surface, y compris dans les régions filetées, et qui confère au produit un aspect métallique brillant. Si l'on effectue une coupe métallographique de l'un des raccords obtenus, et une attaque micrographique pourlévéler la structure des diverses zones mises en évidence par la coupe, on peut noter les observations suivantes 1 - L'épaisseur du dépôt est régulière ; elle est en moyenne de 70 micromètres. Dans les régions filetées où l'on note les plus grandes variations d'épaisseur, on passe de 70 micromètres à fond de filet à 80 micromètres sur les extrêmités du filet. 2 - Le revêtement obtenu R est composé de trois couches qui sont schématisées sur la figure 1 (constituant une coupe schématique au grossissement 400) et qui ont été analysées à la micro sonde électronique - La couche externe 1 représente les 4/5 de l'épaisseur du dépôt. Elle renferme environ 30 % d'aluminium et 70 % de fer et correspond par conséquent au composé défini Fe Al. Elle renferme localement des précipités tels que 5 qui sont soit de l'alumine, soit des nitrures d'aluminium, - La couche intermédiaire 2 est très mince, de l'ordre de 5 micromètres d'épaisseur. Elle répond à la composition suivante :Fe = 83 %, Al = 17 % : il s'agit vraisemblablement du composé défini Fe3 Al, - La couche interne 3 plus claire, corresp#ond à une solution solide d'al-Wainium dans le fer avec environ 92 % de fer et 8 Z d'aluminium. Cette dernière couche à faible teneur en aluminium assure au dépôt une bonne ductilité et une bonne adhience au métal de base 4, qui est ici une fonte malléable à structure perlitique. 3 - Ce dépôt possède les bonnes propriétés de résistance à la corrosion par l'eau chaude qui ont été mentionnées ci-dessus. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'inven- tion, imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de même quen- visager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1.- Raccords de canalisations d'eau chaude soumis à une corrosion de longue durée, caractérisés en ce qutils sont constitués en fonte malléable protégée pr un revêtement de fer-aluminium obtenu par une cémentation d'aluminium en phase gazeuse (encore appelée "calorisation") avec diffusion de l'aluminium à travers la surface de la fonte. 2. - Raccords selon la revendication l, caractérisés en ce que l'épaisseur du revêtement de fer-aluminium en surface de la fonte malléable des raccords est au plus égale à 100 micromètres. 3.- Raccords selon la revendication 2, caractérisés en ce que l'épaisseur du revêtement de fer-aluminium est comprise entre 60 et 80 mi micromètres. 4.- Raccords selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisés en ce que la teneur en aluminium du revêtement superficiel de fer-aluminium décroît et passe de 30 % à 8 % de l'extérieur vers des raccords. 5.- Raccords selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisés en ce que le traitement de calorisation produisant le revêtement superficiel de fer-aluminium est effectué à une température constante comprise entre 9300C et 970 C, pendant quelques heures 6.- Raccords selon l'are quelconque des revendications 1 à 5, ca actérisés ci ce que la vitesse de refroidissement adoptée à la fin de la calorisation est réglée de façon à obtenir dans le matériau de base une structure finale soit ferritique, soit perlitique, présentant des caractéristiques mécaniques qutil est ainsi possible d'ajuster en fonction des impératifs d'utilisation.