Comment garantir la résistance à la corrosion des matières premières des chaînes à rouleaux ?

Comment garantir la résistance à la corrosion des matières premières des chaînes à rouleaux ?

1. Sélection des matériaux
1.1 Choisir un acier à forte résistance à la corrosion
L'acier est la principale matière première des chaînes à rouleaux, et sa résistance à la corrosion influe directement sur leur durée de vie et leurs performances. Choisir un acier à haute résistance à la corrosion est la première étape pour garantir cette résistance.chaînes à rouleaux.
Applications des aciers inoxydables : L’acier inoxydable est un acier anticorrosion couramment utilisé. Il contient du chrome, qui forme une couche d’oxyde de chrome dense en surface, empêchant ainsi la pénétration des agents corrosifs. Par exemple, l’acier inoxydable 304, dont la teneur en chrome est d’environ 18 %, présente une bonne résistance à la corrosion et convient aux environnements corrosifs courants. Dans certains environnements spécifiques, comme l’eau de mer à forte concentration en chlorures, l’acier inoxydable 316, grâce à l’ajout de molybdène, offre une meilleure résistance à la corrosion par piqûres, soit environ 30 % de plus que l’acier inoxydable 304.
Résistance à la corrosion des aciers alliés : L’ajout de divers éléments d’alliage, tels que le nickel, le cuivre et le titane, permet d’améliorer considérablement la résistance à la corrosion des aciers alliés. Par exemple, le nickel améliore la stabilité du film de passivation, tandis que le cuivre renforce la résistance à la corrosion en milieu atmosphérique. Après un traitement thermique approprié, certains aciers alliés à haute résistance développent un film d’oxyde uniforme en surface, ce qui accroît encore leur résistance à la corrosion. À titre d’exemple, un acier allié contenant du nickel et du cuivre présente un taux de corrosion en milieu atmosphérique industriel cinq fois inférieur à celui d’un acier au carbone ordinaire.
Effet du traitement de surface de l'acier sur sa résistance à la corrosion : Outre le choix d'un acier approprié, le traitement de surface constitue un moyen important d'améliorer sa résistance à la corrosion. Par exemple, le dépôt d'une couche de zinc, de nickel ou d'autres métaux sur l'acier par galvanoplastie forme une barrière physique empêchant le contact avec les agents corrosifs. La galvanisation offre une excellente résistance à la corrosion atmosphérique et sa durée de vie peut atteindre plusieurs décennies. Le nickelage, quant à lui, présente une dureté et une résistance à l'usure supérieures, et contribue également à améliorer la résistance à la corrosion de l'acier. Enfin, le traitement de conversion chimique, tel que la phosphatation, permet de former un film protecteur à la surface de l'acier, améliorant ainsi sa résistance à la corrosion et l'adhérence du revêtement.

2. Traitement de surface
2.1 Galvanisation
La galvanisation est une méthode importante de traitement de surface des aciers pour chaînes à rouleaux. Le revêtement de la surface de l'acier par une couche de zinc permet d'améliorer efficacement sa résistance à la corrosion.
Principe de protection de la couche galvanisée : le zinc forme un film d’oxyde de zinc dense en milieu atmosphérique, empêchant ainsi le contact des agents corrosifs avec l’acier. En cas d’endommagement de la couche galvanisée, le zinc agit également comme une anode sacrificielle, protégeant l’acier de la corrosion. Des études ont démontré que la résistance à la corrosion de la couche galvanisée peut atteindre plusieurs décennies et que son taux de corrosion en milieu atmosphérique normal est environ dix fois inférieur à celui de l’acier ordinaire.
Influence du procédé de galvanisation sur la résistance à la corrosion : Les procédés de galvanisation courants comprennent la galvanisation à chaud et l’électrogalvanisation. La couche de zinc formée par galvanisation à chaud est plus épaisse et offre une meilleure résistance à la corrosion, mais peut présenter des irrégularités de surface. L’électrogalvanisation permet de contrôler l’épaisseur de la couche de zinc, ce qui confère à la surface une apparence plus uniforme et lisse. Par exemple, grâce à ce procédé, l’épaisseur de la couche de zinc peut être contrôlée entre 5 et 15 µm, sa résistance à la corrosion est comparable à celle de la galvanisation à chaud, et la qualité de surface est supérieure. Ce procédé est donc particulièrement adapté aux chaînes à rouleaux exigeant une finition de surface impeccable.
Entretien et précautions de la couche galvanisée : La couche galvanisée doit être entretenue pendant son utilisation afin d’éviter tout dommage mécanique. En cas de dommage, elle doit être réparée rapidement pour empêcher l’acier d’être exposé à un milieu corrosif. De plus, dans certains environnements particuliers, tels que les milieux fortement acides ou alcalins, la résistance à la corrosion de la couche galvanisée peut être affectée. Il est donc nécessaire de choisir un procédé de galvanisation adapté et des mesures de protection ultérieures en fonction de l’environnement spécifique.
2.2 Traitement de nickelage
Le nickelage est une autre méthode efficace pour améliorer la résistance à la corrosion de l'acier des chaînes à rouleaux. La couche de nickel offre une bonne résistance à la corrosion et à l'usure.
Résistance à la corrosion du nickelage : Le nickel possède des propriétés électrochimiques stables et forme un film de passivation stable dans de nombreux milieux corrosifs, empêchant ainsi efficacement le contact de ces milieux avec l’acier. La résistance à la corrosion du nickelage est supérieure à celle du zincage, notamment en milieu chloruré, et sa résistance à la corrosion par piqûres est plus élevée. Par exemple, en eau de mer, la durée de vie du nickelage est 3 à 5 fois supérieure à celle du zincage.
Procédé de nickelage et son impact sur les performances : Les procédés de nickelage courants comprennent le nickelage électrolytique et le nickelage chimique. La couche de nickel déposée par électrolyse présente une dureté élevée et une bonne résistance à l’usure, mais exige une planéité parfaite du substrat. Le nickelage chimique permet de former un revêtement uniforme sur la surface d’un substrat non conducteur ; l’épaisseur et la composition du revêtement peuvent être ajustées par les paramètres du procédé. Par exemple, grâce au nickelage chimique, une couche de nickel d’une épaisseur de 10 à 20 µm peut être formée sur l’acier des chaînes à rouleaux, avec une dureté supérieure à HV700, offrant ainsi une excellente résistance à la corrosion et à l’usure.
Applications et limites du nickelage : Le nickelage est largement utilisé pour les chaînes à rouleaux exigeant une résistance élevée à la corrosion et à l’usure, notamment dans les industries chimiques et agroalimentaires. Cependant, ce procédé est relativement complexe et coûteux, et la résistance à la corrosion de la couche de nickel est parfois limitée en milieu fortement acide ou alcalin. De plus, les eaux usées générées lors du nickelage doivent être traitées rigoureusement afin d’éviter toute pollution environnementale.

3. Procédé de traitement thermique
3.1 Traitement de trempe et de revenu
Le traitement de trempe et de revenu est une étape clé du traitement thermique des matières premières utilisées dans la fabrication des chaînes à rouleaux. L'association de la trempe et du revenu à haute température permet d'améliorer significativement les performances globales de l'acier, notamment sa résistance à la corrosion.
Rôle de la trempe et choix des paramètres : La trempe permet de refroidir rapidement l’acier, de former des structures à haute résistance telles que la martensite et d’améliorer sa dureté et sa résistance. Pour les matières premières utilisées dans la fabrication de chaînes à rouleaux, les milieux de trempe couramment employés sont l’huile et l’eau. Par exemple, pour certains aciers alliés à moyenne teneur en carbone, la trempe à l’huile permet d’éviter l’apparition de fissures et d’obtenir une dureté supérieure. Le choix de la température de trempe est crucial ; elle se situe généralement entre 800 °C et 900 °C, et la dureté après trempe peut atteindre HRC 45-55. Malgré cette dureté élevée, l’acier trempé présente des contraintes résiduelles internes importantes et une faible ténacité ; un revenu à haute température est donc nécessaire pour améliorer ces propriétés.
Optimisation du revenu à haute température : Le revenu à haute température est généralement effectué entre 500 °C et 650 °C pendant 2 à 4 heures. Ce procédé permet de relâcher les contraintes résiduelles dans l’acier, de réduire légèrement sa dureté, mais d’améliorer significativement sa ténacité. Une structure troostitique stable se forme, conférant à l’acier de bonnes propriétés mécaniques et une excellente résistance à la corrosion. Des études ont démontré que la résistance à la corrosion de l’acier après trempe et revenu peut être améliorée de 30 % à 50 %. Par exemple, en milieu industriel, le taux de corrosion des matières premières des chaînes à rouleaux trempées et revenues est environ trois fois inférieur à celui de l’acier non traité. De plus, la trempe et le revenu améliorent également la résistance à la fatigue de l’acier, un facteur essentiel pour la durabilité des chaînes à rouleaux soumises à des charges dynamiques.
Mécanisme d'action de la trempe et du revenu sur la résistance à la corrosion : La trempe et le revenu améliorent la microstructure de l'acier, sa dureté superficielle et sa ténacité, renforçant ainsi sa résistance à l'érosion par les milieux corrosifs. D'une part, une dureté accrue réduit l'usure mécanique due au milieu corrosif à la surface de l'acier et diminue la vitesse de corrosion ; d'autre part, une structure stable ralentit la diffusion du milieu corrosif et retarde l'apparition des réactions de corrosion. Par ailleurs, la trempe et le revenu améliorent également la résistance de l'acier à la fragilisation par l'hydrogène. Dans certains environnements corrosifs contenant des ions hydrogène, ils préviennent efficacement la rupture prématurée de l'acier par fragilisation par l'hydrogène.

4. Inspection de la qualité
4.1 Méthode d'essai de résistance à la corrosion
Le test de résistance à la corrosion des matières premières de la chaîne à rouleaux est essentiel pour garantir sa qualité. Grâce à des méthodes de test scientifiques et rigoureuses, la résistance à la corrosion du matériau dans différents environnements peut être évaluée avec précision, assurant ainsi la fiabilité du produit.
1. Test au brouillard salin
Le test au brouillard salin est une méthode de test de corrosion accélérée qui simule un environnement océanique ou humide et qui est largement utilisée pour évaluer la résistance à la corrosion des matériaux métalliques.
Principe du test : L’échantillon de chaîne à rouleaux est placé dans une chambre de test au brouillard salin afin que sa surface soit exposée en continu à une concentration donnée de brouillard salin. Les ions chlorure présents dans le brouillard salin accélèrent la corrosion de la surface métallique. La résistance à la corrosion de l’échantillon est évaluée en observant son degré de corrosion sur une période donnée. Par exemple, conformément à la norme internationale ISO 9227, un test au brouillard salin neutre est réalisé avec une solution de NaCl à 5 %, à une température d’environ 35 °C et pendant une durée généralement de 96 heures.
Évaluation des résultats : La résistance à la corrosion est évaluée à partir d’indicateurs tels que les produits de corrosion, la profondeur des piqûres et la vitesse de corrosion en surface. Pour les chaînes à rouleaux en acier inoxydable, après un test au brouillard salin de 96 heures, la profondeur des piqûres doit être inférieure à 0,1 mm et la vitesse de corrosion inférieure à 0,1 mm/an afin de satisfaire aux exigences d’utilisation en milieu industriel courant. Pour les chaînes à rouleaux en acier allié, après galvanisation ou nickelage, les résultats du test au brouillard salin doivent être plus exigeants. Par exemple, après un test au brouillard salin de 96 heures, la chaîne à rouleaux nickelée ne présente aucune corrosion visible en surface et la profondeur des piqûres est inférieure à 0,05 mm.
2. Test électrochimique
Les tests électrochimiques permettent de mieux comprendre la résistance à la corrosion des matériaux en mesurant le comportement électrochimique des métaux dans des milieux corrosifs.
Test de courbe de polarisation : L’échantillon de chaîne à rouleaux est utilisé comme électrode de travail et immergé dans un milieu corrosif (solution de NaCl à 3,5 % ou solution de H₂SO₄ à 0,1 mol/L). Sa courbe de polarisation est enregistrée à l’aide d’un système électrochimique. Cette courbe permet de déterminer des paramètres tels que la densité de courant de corrosion et le potentiel de corrosion du matériau. Par exemple, pour une chaîne à rouleaux en acier inoxydable 316, la densité de courant de corrosion dans une solution de NaCl à 3,5 % doit être inférieure à 1 µA/cm² et le potentiel de corrosion proche de -0,5 V (par rapport à l’électrode au calomel saturée), ce qui indique une bonne résistance à la corrosion.
Test de spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) : Le test EIS permet de mesurer l'impédance de transfert de charge et l'impédance de diffusion d'un matériau en milieu corrosif afin d'évaluer l'intégrité et la stabilité de son film de surface. La résistance à la corrosion du matériau peut être déterminée par l'analyse de paramètres tels que l'arc capacitif et la constante de temps du spectre d'impédance. Par exemple, l'impédance de transfert de charge d'un acier pour chaîne à rouleaux trempé et revenu doit être supérieure à 10⁴ Ω·cm² lors du test EIS, ce qui indique que son film de surface offre une bonne protection.
3. Test d'immersion
Le test d'immersion est une méthode d'essai de corrosion qui simule les conditions réelles d'utilisation. L'échantillon de chaîne à rouleaux est immergé dans un milieu corrosif spécifique pendant une durée prolongée afin d'observer son comportement face à la corrosion et l'évolution de ses performances.
Conditions d'essai : Choisir un milieu corrosif adapté à l'environnement d'utilisation de la chaîne à rouleaux, par exemple une solution acide (acide sulfurique, acide chlorhydrique, etc.), une solution alcaline (hydroxyde de sodium, etc.) ou une solution neutre (eau de mer, par exemple). La température d'essai est généralement maintenue à température ambiante ou dans la plage de températures d'utilisation, et la durée de l'essai est habituellement de plusieurs semaines à plusieurs mois. Par exemple, les chaînes à rouleaux utilisées en milieu chimique sont immergées dans une solution d'acide sulfurique à 3 % à 40 °C pendant 30 jours.
Analyse des résultats : La résistance à la corrosion est évaluée en mesurant des indicateurs tels que la perte de masse, la variation dimensionnelle et l’évolution des propriétés mécaniques de l’échantillon. Le taux de perte de masse est un indicateur important du degré de corrosion. Pour les chaînes à rouleaux en acier inoxydable, ce taux doit être inférieur à 0,5 % après 30 jours d’immersion. Pour les chaînes à rouleaux en acier allié, il doit être inférieur à 0,2 % après traitement de surface. De plus, les variations des propriétés mécaniques, telles que la résistance à la traction et la dureté, doivent également être mesurées afin de garantir le maintien des performances en milieu corrosif.
4. Essai de suspension sur site
Le test de suspension sur site consiste à exposer directement l'échantillon de chaîne à rouleaux à l'environnement d'utilisation réel et à évaluer sa résistance à la corrosion en observant sa corrosion pendant une longue période.
Dispositif d'essai : Sélectionner un environnement d'utilisation réel représentatif, tel qu'un atelier chimique, une plateforme offshore, une usine agroalimentaire, etc., et suspendre ou fixer l'échantillon de chaîne à rouleaux sur l'équipement à intervalles réguliers. La durée de l'essai est généralement de plusieurs mois à plusieurs années afin d'observer pleinement le comportement à la corrosion de l'échantillon en conditions réelles.
Enregistrement et analyse des résultats : Observer et tester régulièrement les échantillons, et consigner les informations telles que la corrosion de surface et la morphologie des produits de corrosion. Par exemple, dans un atelier chimique, après un an de test de suspension, aucune trace de corrosion n’est visible sur la surface d’une chaîne à rouleaux nickelée, tandis que de légères piqûres peuvent apparaître sur la surface d’une chaîne à rouleaux galvanisée. La comparaison de la corrosion d’échantillons de matériaux et de traitements différents en conditions réelles permet d’évaluer plus précisément leur résistance à la corrosion, fournissant ainsi un critère essentiel pour le choix des matériaux et la conception du produit.

5. Résumé
Garantir la résistance à la corrosion des matières premières des chaînes à rouleaux est un processus systématique qui comprend de multiples étapes, telles que la sélection des matériaux, le traitement de surface, le traitement thermique et un contrôle qualité rigoureux. En choisissant des aciers adaptés, présentant une forte résistance à la corrosion, comme l'acier inoxydable et l'acier allié, et en combinant des traitements de surface tels que la galvanisation et le nickelage, la résistance à la corrosion des chaînes à rouleaux peut être considérablement améliorée. Le traitement de trempe et de revenu lors du traitement thermique optimise les paramètres de trempe et de revenu, ce qui améliore encore les performances globales de l'acier et lui confère une meilleure résistance à la corrosion et de meilleures propriétés mécaniques en environnements complexes.
En matière de contrôle qualité, l'application de diverses méthodes d'essai, telles que l'essai au brouillard salin, l'essai électrochimique, l'essai d'immersion et l'essai de suspension in situ, fournit une base scientifique pour une évaluation complète de la résistance à la corrosion des matières premières des chaînes à rouleaux. Ces méthodes d'essai permettent de simuler différents environnements d'utilisation réels et de détecter avec précision le comportement à la corrosion et les variations de performance des matériaux dans diverses conditions, garantissant ainsi la fiabilité et la durabilité du produit en conditions réelles d'utilisation.
De manière générale, grâce à l'optimisation coordonnée des maillons ci-dessus, la résistance à la corrosion des matières premières des chaînes à rouleaux peut être efficacement améliorée, leur durée de vie prolongée et les exigences d'utilisation dans différents environnements industriels satisfaites.