Evaluation dynamique de la résistance des alliages métalliques en environnements oxydants et riches en vapeur d'eau à haute température – DYNAMIC

La durabilité des matériaux exposés à des conditions corrosives est un enjeu majeur car la sécurité des installations en dépend et les coûts associés sont considérables. Dans les applications actuelles et les futures « technologies zéro émission », les alliages métalliques réfractaires sont et seront soumis à des environnements oxydants riches en vapeur d’eau à haute température. Sous de telles conditions, la volatilisation des couches protectrices de chromine se produit. Alors que la perte en chrome par volatilisation a été estimée de nombreuses fois dans la littérature pour évaluer la fin de vie du matériau, l’évolution de la phase gazeuse et son influence sur la cinétique de volatilisation ont rarement été prises en compte. Pourtant, elle affecte notablement la durée de vie de l’alliage. Le projet DYNAMIC, qui associe 3 laboratoires académiques et 2 industriels, propose d’évaluer quantitativement le comportement en oxydation à haute température d’alliages métalliques affectés par la volatilisation de leur couche de chromine protectrice selon une approche originale combinant des essais d’oxydation à haute température et des simulations de la phase gazeuse. Des essais d’oxydation seront menés entre 600 et 1100 °C, sous des vitesses de gaz intermédiaires à élevées et une large gamme de teneur en vapeur d’eau. Aussi, les échantillons seront caractérisés à l’état de réception et après oxydation. En parallèle, la composition de la phase gazeuse dans les bancs d’essai et son impact sur la réaction de volatilisation seront simulées par CFD (Computational Fluid Dynamics). Cette méthodologie sera mise en œuvre pour mieux comprendre l’influence des écoulements dynamiques sur les cinétiques d’oxydation et de volatilisation, et par conséquent les mécanismes de dégradation sous de tels environnements. Elle doit permettre de déterminer des lois à même de prédire la durée de vie, évaluer les effets de géométrie et proposer des solutions pour retarder la fin de vie des alliages.