Brevet FR2528579A1 — publié le 19831216

DISPOSITIF POUR LA CORROSION D'EPROUVETTES PAR DES GAZ CHAUDS. L'invention concerne un dispositif pour la corro- sion par des gaz chauds d'éprouvettes, comportant un tube recevant l'éprouvette, une source de vapeur et/ou de gaz raccordée au tube, et un dispositif pour l'évaporation d'une substance favorisant la corrosion. Les turbines fonctionnent souvent dans une atmos- phère favorisant la corrosion et contenant, par exemple, du sel marin Au moment du refroidissement des aubes de turbine, après l'arrêt de celle-ci, la substance favorisant la corro- sion (par exemple Na 2 SO 4) se dépose d'une manière renforcée sur les aubes Ensuite, quand les aubes chauffent de nouveau, la matière corrosive devient active. Pour étudier l'influence corrosive de différentes substances corrosives sur iifférentes éprouvettes, on a d 6 ve- loppét suivant l'état de la technique, un dispositif qui comporte un tube horizontal recevant une éprouvette A travers le tube, on envoie de l'air saturé de vapeur, pendant qu'à travers la paroi du tube, on ajoute, dans une concentration déterminée, une substance favorisant la corrosion Pendant le déroulement de l'essai, le tube est chauffé d'une mianière contrôlée et régulière sur toute sa longueur Ce dispositif connu a le défaut que l'éprouvette est couchée dans le tube, de sorte qu'elle n'est pas corrodée régulièrement de tous les côtés De plus, le chauffage de l'éprouvette est lié à la température du tube Comme l'éprouvette n'est pas centrée dans le tube, différentes zones superficielles de l'éprouvet- te ont différentes températures. Le but de l'invention est de créer un dispositif du type indiqué plus haut, qui permette un chauffage et une corrosion de l'éprouvette qui soient réguliers et fournisse ainsi de meilleurs renseignements sur le comportement du maté- riau à la corrosion. Pour atteindre ce but, on prévoit suivant l'inven- tion que l'éprouvette est suspendue librement dans le tube placé debout, qu'au-dessous de l'éprouvette, est prévu un creuset chauffé recevant la substance favorisant la corro- sion qui doit 8 tre évaporée et qu'à l'extérieur du tube, est disposée une source de chauffage par rayonnement, dont le rayonnement est dirige, à travers la paroi perméable au rayonnement du tube, au moins en partie sur l'éprouvette. Du fait que l'éprouvette est suspendue librement dans le tube, elle n'est en contact d'effleurement avec aucune autre surface Toute sa surface est donc soumise au chauffage et à la corrosion Le chauffage de l'éprouvette se fait en bonne partie par rayonnements de sorte qu'elle s'échauffe nettement plus que le tube Le rayonnement se concentre dans la zone de l'axe du tube, o se trouve l'é- prouvette. Sous l'éprouvette, est disposé avantageusement un thermocouple, dont le diamètre correspond essentiellement à celui de l'éprouvette Ce thermocouple est aussi sur l'axe du tube Commne le diamètre du thermocouple est environ aussi grand que celui de l'éprouvette, le thermocouple reçoit, par unité de longueur, la mene chaleur de rayonnement que l'é- prouvette De cette façon; on peut calculer sans contact la quantité de chaleur reçue par i'éprouvette. Suivant un mode de réalisation préféré de l Vinven- tion, l'éprouvette est fixée à un élémenrt de traction, qui est suspendu à une balance Avec la balance, on peut mesurer, pendant l'essai, les changements de poids causées à l'éprouvet- te par la corrosion, sans que l'essai doive être interrompu. Grtce à la pesée continue, il est possible de déterminer le progrès de la corrosion non seulement par un contr 8 le final, mais aussi continuellement pendant tout l'essai Le progrès de la corrosion se divise par exemple en une période d'incuba- tion, dont les changements de poids sont faibles, puis en une période de formation d'unecouche protectrice, avec une augmen- tation assez forte de poids s'affaiblissant paraboliquement dans le temps, et enfin en une période a accélération rapide, dans laquelle une couche non protectrice est produite Par la détermination et l'exploitation des deux premières pério- des, la résistance d'un matériau à la corrosion peut se déterminer d'une manière plus précise que jusqu'alors. Le dispositif de chauffage par rayonnement présen- te plus utilement au moins un miroir focalisant sur l'axe du tube De préférence, plusieurs miroirs sont répartis périphériquement autour du tube et ils focalisent tous sur l'axe du tube De cette façon, on obtient un chauffage régu- lier de toute la surface périphérique de l'éprouvette, la température de cette dernière pouvant &tre nettement plus élevée que celle du tube. Tandis que, dans le dispositif d'essai connu, la matière corrosive est introduite continuellement dans le tube, dans le dispositif conforme à l'invention cette matière se trouve à l'intérieur du creuset qui est dans le tube Le creuset est chauffé indépendamment de l'éprouvette, pour agir sur l'évaporation de la matière favorisant la corrosion. Selon un développement préféré de l'invention, le creuset est disposé le long de l'axe du tube et sa paroi latérale imperméable au rayonnement est à une certaine distance de l'axe de focalisation du dispositif de chauffage par rayon- nement La paroi du creuset est bien sous l'action du rayon- nement du dispositif de chauffage par rayonnement, mais le chauffaoepar rayonnement sur le creuset est bien plus faible que sur l'éprouvette Le chauffage de l'éprouvette et celui du creuset peuvent donc se régler indépendamment l'un de l'autre Dans ce but, le creuset comporte un dispositif de chauffage électrique réglable, qui comporte au milieu un thermocouple incorporé dans la paroi du creuset. Si on veut faire agir en mdme temps sur l'éprouvette plusieurs matières favorisant la corrosion, on peut disposer dans le tube plusieurs creusets, dont la température de cha- cun est réglable séparément Le creuset qui a la température la plus élevée est le plus près de l'éprouvette On évite ainsi une condensation-prématurée des fluides évaporés favo- risant la corrosion, avant qu'ils aient atteint l'éprouvet- te Grfce à l'effet de cheminée du tube, les fluides sont dirigés vers le haut, vers l'éprouvette Pour assister le processus, un courant gazeux régulier que possible, qui contient aussi des éléments corrosifs (par exemple 502 et/ou H 20) peut &ire insufflé d'en bas dans le tube Le creuset disposé dans le cube est utilisé alors en mâne temps coimme un obstacle qui fait tourbillonner le courant gazeux lami- ei:naire ascendant, ce qui permet un bon mélange de ce courant dans le fluide corrosif s'évaporant. Pour augmenter I'effet fi% orisant la corrosion, conformément à une autre disposition avantageuse de l'inven- tion, dans le tube, est disposé un petit tube perméable au rayonnement, qui entoure et reçoit l'éprouvette. Entre le creuset et l'extrémité inférieure du. petit tube, est disposée une bague conique directrice s'éten- dant entre le petit tube et le tube. Comme l'éprouvette a en général des dimensions ra- diales nettement inférieures à celles du creuset, elle se trouve dans le tube plus étroit Gr 8 ce à la bague directrice conique, toute l'atmosphère qui favorise la corrosion et est sous forme d'un courant laminaire est engagée dans le petit tube plus étroit De cette façon, on obtient sur l Eéprouvet- te une utilisation et une concentration meilleures du cou- rant favorisant la corrosion. 1 entre le petit tube et le tube, peut ttre disposée une rigole réceptrice pour le condensat au-dessus de l'éprou- vette, dans la zone d'un dispositif de refroidissement On empêche ainsi que le condensat qui se forme sous l'action du dispositif de refroidissement, tombe dans le tube. De préférence, au-dessus de la paroi du creuset, est disposée une bague protectrice, qui laisse libre et isole l'ouverture du creuset et dont la surface extérieure est oblique La bague protectrice rend plus difficile la chute de particules superficielles, qui se sont détachées de l'éprouvette, dans le creuset ouvert par le haut En mime temps, cette bague sert d'isolant thermique entre le creuset et l'éprouvette. Quand le thermocouple dispxsé a U-dósus de tprou- vette, le long de l'axe du tube, present, une pointe no-iique tournée vers le haut, il est utîlisé aussi 'ecat:& e ou- verture du creuset des particules de matiêre qui uo Four mieux faire comprendre l'ob Jet de la presente invention, on décrira plus en détail ci-apr&s, 2: titre d'exem- ples purement indicatifs et non limitatifs, deux modes pr& 6 ú- rés de réalisation du dispositbf selon Vlinventlon, an rêlâ- rence au dessin anne Se. Sur ce dessin: 1.5 la figure 1 représente, une cou-pe iong Ltud{nale schématique d'un premier mode de réalisatúon du e spiif la figure 2 représente une coupe suivant Yt-Il de la figure 1; et la figure 3 représente une coupe longitudinale schématique d'un deuxième mode de r 6 alisation d& dispositif. Dans l'exemple d'exêcution des fiu Les 1 et 2, un tube cylindrique 10 à axe vertical est dispous au i}Jii eu d'un bottier 11, qui, vu de dessus, est en forme rtoile, Dans le bottier 1, se trouvent quatre mlroire parabeliques 12, disposés en croix Dans chaque miroir praholique 12, se trouve un élément chauffanr 13 i ibrmerw de b*ton, dent le rayonnement est focalisé en ligne sur l'axe du tulhe 10, La tube 10 est en verre quartzeux ou en un autre iatériau per- méable au rayonnement thermique, par exemple en A 1203 trans- lucide. Le long de l'axe du tube 10, léprouvette 14 est suspendue à un fil 14 ' en Pt-Ir L'éprouvette 14 est cylin- drique et elle a une faible masse Quand on arr Ote le fonc- tionnement des éléments chauffants 13, léprouvette 14, par suite de sa faible masse, diffuse rapidement sa chaleur accumulée Cela correspond au refroidissement d'aubes de turbines, quand on arrtte une turbine. Juste au-dessous de l'éprouvette lse trouve un thermocouple 15, qui est aussi le long de laedu tube 10 et dont le diamètre est égal I lui àde l'prouvette 14 e de sorte que le thernocouplel 15, qui et aussi le Ln F de le, focale des riîroirs paat 312- et i cet 4 de la m&ẻ, façon que Iléprouvette:L 4 I Le 1 cun -14 eli 6 par des conducteurs l L a àn i stailetiurn d c orna N e pl l'extérieur du tube. Au-ds-udu tiermo,,u Ple 15 et aussiî -oqxiale ment à 1 l'axe du tub Le 1, coi tr la f-i à creuin;et l-6 dont la paroi latérale 1 7 a um diapv netztement plus,ar d qu e l'éprouvette 14 eïk 'l,ax75, cependant qu'entré la paroi lara I_ 17 et p aroî aàI 1, un ceannulaire est maintenu liirc "oi a r;t dez, Le foier à creuset 1 i 6 présente un creuaset 1 $, qui est oiuezt seu Içment Vnrs I Ik haut et logé coaxlalemi-nt idans z ube 110 1; le creuset 18 est en un matériau résiscant à la corroson et il contient la substance lmiar 1 ro19Entre i cru_-ret 18 et la paroi 17, se trouve uneior N de -'-i:agO, qui est raccordée à une ux'e de zuatpar dcon&ktsu 21 sortant du tube -10 LDîï_-S la pari 2 4 ciu Lond '1 U ereuset 1;î, est prévu un a Nutre 1 Lh,2 mo Dcupla 22 j zeorit les cod:u 23 Z sartent us du tub EU t O Efn Un trnisième C -r 1 tccupie 24 se trouve sur la Jain; 1 _ hauf:a S ge 2 X S co:1 ducteix s de ce therîmoeouple sà -t ra salaaelde couciande et de régulation. Le tube l traverze d'une man 4 iè-e tas des -outver- tures pratiquées dians la paroi de fond 26 et la part#i sup 6- rieures 27 du botrtier il A l'extrémité inférieure du tubile , est raccordée une calotte 28, qui présente des ouvertures pour la traversée des conducteurs '15 ', 21, 23 et 25, ainsi qu'un raccord 29 pour le gaz Les conducteurs 15 ', 219 23 et 25 et le raccord 29 pour le gaz traversent la paroi de fond de la calotte 28 et pénètrent à l'intérieur d'un support tu- bulaire 30, à l'extrémité supérieure duquel se trouve le four à creuset 16 Le support 30 présente des ouvertures la- térales 31 pour la sortie des gaz amenés par le raccord du gaz 29. Sur l'extrémité supérieure du tube 10, à l'extérieur du boftier 11, est appliqué un chapeau tubulaire 32, qui présente un joint labyrinthe 33 et une chemise de refroidisse- ment 34 refroidie à l'eau A l'extrémité inférieure du cha- peau 32, se trouve une bague coulissante 35, qui coulisse sur un joint 36 placé sur le cdté extérieur du tube 10, de manière à pouvoir changer la hauteur du chapeau 32 dans certaines limites Le chapeau 32 est traversé coaxialement par un fil métallique 37, à l'extrémité inférieure duquel est fixé le fil 14 ' qui porte l'éprouvette 14 L'extrémité supérieure du fil métallique 37 est fixée à une balance 39 disposée dans un carter 38 et utilisée pour enregistrer continuellement les changements de poids de l'éprouvette 14 Au-dessousdu carter 38, se trouve un écran de refroidissement 40, refroidi à l'eau, destiné à empfcher l'échauffement de la balance 39. L'exemple de réalisation de la figure 3 ressemble en bonne partie à celui des figures 1 et 2, de sorte que seu- les les différences-sont expliquées dans ce qui suit. Suivant la figure 3, le tube 10 contient coaxiale- ment un petit tube 41, qui est en A 1203 translucide Le dia- mètre du petit tube 41 fait environ la moitié du diamètre du tube 10 L'extrémỉté inférieure du petit tube 41 est entre le thermocouple 15 et le four à creuset 16 A partir de l'extrémité inférieure du petit tube 41, une bague directrice conique 42 s'étend-obliquement vers l'extérieur et vers le bas, jusqu'à la paroi du tube 10 Cette bague directrice 42 forme une hotte qui rassemble le courant montant dans le tube et l'introduit dans le petit tube 41. La paroi du four à creuset 16 est recouverte d'une bague protectrice 43, qui, d'un cfté forme une protection contre le rayonnement, pour empcher que le rayonnement provenant des éléments chauffants 13 agisse sur la substance favorisant la corrosion 19 qui est dans le creuset 18, et, d'un autre c Cté forme un capuch Lon L protecteur pour maintenir éloignées de la barbe du creuset 18 les particules d'épro. vette qui tombenz Pour que ces particules soient déviées vers 1 'extérieur, z dessus de la bague protectrice 43 est en pente. L t dezm Icuupi 15 a une enveloppe de pla Lúe, qu A ') le pzocège du fluide corrosif Son extrémité supérk=ure forme une pointe conique, pour écarter du creuset 18 les couches d'éprouvette qui se tmchent L-xtrérmi-é inférieure du thermocouple 15 est hémisphérique, pour ne pas g ner le courant laminaire du fluide ascendlant. Dansle support tubulaire 30, se trouve un tube protecteur 44, par lequel passent les conducteurs 15, 21, 23 et 25 Dans l'espace annulaire entre le tube protecteur 44 et le support 30 s'écoule le gaz, qui quitte cet espace annulaire par les ouvertures latérales 31 A l'extrémité supérieure du tube protecteur 44, se trouve un collet annu- laire 45, qui ferme l'espace annulaire au-dessus des ouver- tures 31. A l'extrémité supérieure du tube 10, se trouve un dispositif de refroidissement 46 en forme d'anneau Au- dessous du dispositif de refroidissement 46 se tro-uve la rigole réceptrice 47, recevant le condensat qui se okrme Si on utilise, par exemple, comme fluide favorisant la corrosary du Na 2504, il se produit à la condensation la réaction sui- vante: Na 2 SO 4 + H 20;> H 2504 + Na 20. L'acide sulfurique produit se dépose dans la rigole réceptrice 47 avec l'aide du dispositif de refroidissement 46, pendant que le Na 20 corrode l'éprouvette 14. Il est du reste bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ont été donnés à titre indica- OUOTIUO,&UT eluaggid VI op expvo up luinnie xnod 8:1 x'vopie uoil enb sues segqxodde an# jua Aned suo Tivo Tg Tpom sep enb le; 11 6 Z 58 ZSZ REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la corrosion d'éprouvettes par des gaz chauds, comportant un tube recevant l'éprouvette, une source de vapeur et/ou de gaz raccordée au tube et un dispositif pour l'évaporation d'une substance favorisant la corrosion, caractérisé par le fait que l'éprouvette ( 14) est suspendue librement dans le tube ( 10) placé debout, qu'au- dessous de l'éprouvette ( 14), est prévu un creuset chauffé ( 18) recevant la substance ( 19) favorisant la corrosionqui doit étre évaporée et qu'à l'extérieur du tube ( 10), est disposée une source dedhauffage par rayonnement ( 12, 13), dont le rayonnement est dirigé, à travers la paroi perméable aurayonnement du tube ( 10), au moins en partie sur l'éprou- vette ( 14). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sous l'éprouvette ( 14), est disposé un thermo- couple ( 15), dont le diamètre correspond environ à celui de l'éprouvette ( 14). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'éprouvette ( 14) est fixée a un élément de traction ( 14 '), qui est suspendu à une balan- ce ( 39). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le dispositif de chauffage par rayonnement ( 12, 13) comporte au moins un miroir ( 12) focali- sant sur l'axe du tube ( 10). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dispositif de chauffage par rayonnement ( 12, 13) comporte plusieurs miroirs ( 12) répartis périphéri- quement autour du tube ( 10) et focalisant tout sur l'axe du tube ( 10). 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à , caractérisé par le fait que le creuset ( 18) est disposé sur l'axe du tube ( 10) et que la paroi latérale ( 17) imper- mèable au rayonnement est à une certaine distance de l'axe de focalisation du dispositif de chauffage par rayonnement ( 12, 13). 7 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le creuset ( 18) comporte un dispositif de chauffage électrique réglable ( 20), qui a au moins un thermocouple ( 24). 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le creuset ( 18) est disposé sur un support tubulaire ( 30), à travers lequel le gaz ou la vapeur est amené(e) et qui présente, au-dessous du creu- set ( 18), des ouvertures de sortie latérales ( 31). 9 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que dans le tube ( 10), est disposé un petit tube ( 41) perméable aux rayonnements, qui entoure et reçoit l'éprouvette ( 14) et qu'entre le creuset ( 18) et l'extrémité inférieure du petit tube ( 41), est disposée une bague conique directrice ( 42) s'étendant entre le petit tube ( 41) et le tube ( 10). Dispositif selon la revendication 9, caractéri- sé par le fait qu'entre le petit tube ( 41) et le tube ( 10), est disposée une rigole réceptrice ( 47) pour le condensat, au-dessus de l'éprouvette ( 14), dans la zone d'un dispositif de refroidissement ( 46). 11 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'au-dessus de la paroi ( 17) du four à creuset ( 16), est disposée une bague protectrice ( 43), qui laisse libre et isole l'ouverture du creuset et dont la surface extérieure est oblique. 12 Dispositif selon la revendication 2, caractéri- si par le fait que le thermocouple ( 15) présente une pointe conique dirigée vers le haut.