Cycle combiné Gaz : la corrosion par FAC
Dans les chaudières de récupération des installations de cycles combinés gaz, le problème majeur concerne le phénomène de corrosion par FAC : c'est la première cause de crevaison de tubes. FAC signifie « Flow accelerated corrosion” ce qui pourrait se traduire par « corrosion induite par la turbulence ». On parle aussi « d’érosion/corrosion » ; même si l'érosion est plutôt une action mécanique. Ici, on est dans un phénomène chimique avec dissolution de la couche d’oxyde protectrice qui protège l'intérieur des tubes de la corrosion. La dissolution est accentuée par une augmentation de la turbulence.
Selon les experts, plus de la moitié des unités à cycle combiné sont confrontées à la FAC dans leur chaudière de récupération. Ce phénomène se produit principalement au niveau du circuit Basse Pression : évaporateur et économiseur BP, du ballon BP. Quelques soucis ont été recensés au niveau des éco MP et HP (parties en épingles des tubes des collecteurs d’entrée), des conduites autour de la pompe alimentaire, à l’entrée dégazeur, sur la ligne de désurchauffe, au niveau du système séparatif dans le ballon…
Le mécanisme
Sous l’effet de la vitesse, la turbulence du fluide dans les tubes ou dans certains « accidents » de conduite augmente ce qui provoque -compte tenu des conditions de température et la chimie de l'eau- la destruction (par un phénomène de dissolution) du film protecteur de magnétite (à l’intérieur des tubes) : la surface du métal est donc mise « à nu » ce qui augmente les risques de corrosion du métal. La reconstruction de cette couche de passivation (la magnétite) n’est pas assez rapide pour protéger le tube correctement.
Plusieurs facteurs conduisent à une augmentation localisée de la turbulence du fluide :
L’impaction inertielle
Due à un changement de direction du fluide : épingles, T, connections tubes/collecteurs.
La présence de bulles d’air ou de solides accentue le phénomène d’où la nécessité d’un bon traitement « amont ».
La cavitation
Formation et éclatement de bulles de vapeur (sortie ECO / entrée dégazeur) qui « arrachent » la passivation du métal
La cavitation se produit également en aval de vannes ou réduction rapide du diamètre de conduite, au niveau des pâles d’une pompe … (l’augmentation de la vitesse du fluide implique une diminution de sa pression)
Les signes / l’aspect des zones touchées
Le signe indicateur de la présence de ce phénomène est l’augmentation de la concentration en fer en différents points de contrôle.
Visuellement, la FAC a un aspect « grumeleux » ou « peau d’orange ».
Aspect de la corrosion par FAC : source ChemTreat
Influence de différents facteurs
Tous les facteurs qui influencent ce phénomène complexe ne sont pas encore totalement connus (hydrodynamique, transfert de matière, chimie du cycle, électrochimie, matériaux, mode d’exploit, maintenance …) mais certains demeurent indiscutables.
Parmi ceux-ci, les plus influants sont la température, le débit du fluide, le matériau constituant le tube, le pH, le potentiel RedOx
La zone de température la plus préjudiciable est la plage [130-150°C] avec un max autour de 140 °C ce qui explique que certains niveaux de pression soient plus sensibles que d'autres (par exemple niveau BP dans un triple niveau de pression).
Ainsi, il est à noter qu’un niveau trop faible en oxygène dissous accentue les problèmes de FAC (contrairement au bon sens commun). Un traitement « oxydant » est donc plutôt favorable dans les circuits d’une chaudière de récupération d’un cycle combiné.
Ce résultat s’explique par la création d’une couche protectrice (magnétite ou mieux d’hématite) favorisée par la présence d’oxygène dissous.
Ainsi pour éviter au maximum l'apparition de FAC, on joue sur la teneur en O2 dissous et sur le pH en assurant une réserve d’alcalinité au ballon BP (phosphate trisodique ou NaOH).
