Quelles sont les causes de la dégradation des performances des réacteurs en acier inoxydable?

Pendant le fonctionnement, les réacteurs en acier inoxydable sont fréquemment exposés à des milieux corrosifs tels que les acides, les alcalis, les sels et les solvants organiques. Dans des conditions de fonctionnement à haute température et à haute pression, les effets corrosifs de ces milieux sur les matériaux en acier inoxydable sont considérablement intensifiés.

• Corrosion par piqûres et corrosion intergranulaire: Les ions chlorure (Cl⁻) sont une cause principale de la corrosion par piqûres et de la fissuration par corrosion sous contrainte dans l'acier inoxydable. Dans les environnements contenant des chlorures ou les solutions de nettoyage avec des chlorures, le film passif à la surface de l'acier inoxydable peut être facilement endommagé, entraînant une corrosion localisée.
• Corrosion caverneuse: De petites crevasses ont tendance à se former à des endroits tels que les joints d'étanchéité des arbres d'agitateur, les joints à bride et les joints de soudure. La rétention d'électrolyte dans ces zones crée des cellules de concentration d'oxygène, ce qui peut initier la corrosion caverneuse.
• Dommages au revêtement: Certains intérieurs de réacteurs peuvent être protégés par de l'émail, du PTFE pulvérisé ou d'autres revêtements anticorrosion. Une fois que ces revêtements sont rayés, pelés ou mal appliqués, le substrat métallique sous-jacent est directement exposé aux environnements corrosifs, ce qui accélère la dégradation.
• Recommandation: Sélectionnez les nuances d'acier inoxydable appropriées en fonction du milieu de traitement, telles que les aciers 316L ou duplex, pour une résistance accrue à la corrosion par les ions chlorure. Inspectez régulièrement l'état de la surface interne et effectuez un traitement de passivation si nécessaire pour restaurer le film passif protecteur.

Les réacteurs subissent de fréquents cycles de température (chauffage/refroidissement) et des changements de pression (pressurisation/dépressurisation), soumettant le matériau à des contraintes thermiques et mécaniques périodiques. Au fil du temps, cela peut entraîner des dommages par fatigue.

• Fissuration par fatigue thermique: Les fluctuations rapides de température provoquent une dilatation et une contraction inégales sur différentes parties du récipient, générant des contraintes thermiques. Les micro-fissures sont particulièrement susceptibles de se produire au niveau des discontinuités structurelles telles que les buses, les trous d'homme et les connexions de support.
• Fatigue due à la pression: Les variations répétées de pression entraînent une déformation plastique cumulative du métal, réduisant sa résistance et sa ténacité, ce qui peut entraîner la propagation de fissures, voire la rupture.
• Effets des vibrations: Les vibrations mécaniques générées par le système d'agitation pendant le fonctionnement peuvent exacerber les dommages par fatigue au niveau des soudures et des points de connexion.
• Recommandation: Contrôlez les taux de chauffage et de pressurisation pendant le fonctionnement pour éviter les chocs thermiques ; effectuez des essais non destructifs réguliers (par exemple, inspection par ultrasons ou par particules magnétiques) pour détecter les fissures potentielles à un stade précoce.

Pour garantir la pureté de la réaction et éviter la contamination croisée, les réacteurs nécessitent un nettoyage régulier. Cependant, des méthodes de nettoyage incorrectes peuvent en fait nuire aux performances de l'équipement.

• Utilisation de nettoyants acides/alcalins forts: Bien qu'efficaces pour éliminer les dépôts, si la concentration n'est pas correctement contrôlée ou si le rinçage est insuffisant après le nettoyage, les résidus d'acide ou d'alcali peuvent continuer à corroder la surface de l'acier inoxydable, en particulier dans les aciers inoxydables à faible teneur en nickel.
• Nettoyage incomplet: Les produits de réaction restants, les polymères ou les substances cristallines peuvent s'accumuler sur les parois du récipient, réduisant l'efficacité du transfert de chaleur et servant de sites d'initiation à la corrosion.
• Utilisation de brosses dures ou de nettoyants abrasifs: Ceux-ci peuvent rayer la surface interne, endommageant la couche passive et augmentant la sensibilité à la corrosion.
• Recommandation: Utilisez des agents de nettoyage neutres ou spécialisés et suivez une séquence de nettoyage standardisée : pré-rinçage → lavage → rinçage approfondi → séchage. Envisagez de mettre en œuvre un système NEP (Nettoyage en Place) pour améliorer l'efficacité et la sécurité du nettoyage.

La rationalité de la conception et la qualité de la fabrication sont des facteurs fondamentaux qui déterminent la durée de vie de l'équipement.

• Mauvaise conception structurelle: Les zones mortes excessives, le mauvais débit de décharge ou une disposition incorrecte de l'agitateur peuvent entraîner la rétention de matière et un mélange inégal, ce qui augmente la difficulté de nettoyage et le risque de corrosion.
• Sélection incorrecte des matériaux: L'utilisation de nuances d'acier inoxydable inappropriées (par exemple, la substitution de 304 par 316L dans les applications contenant des chlorures) réduit considérablement la durée de vie de l'équipement.
• Mauvaise qualité des soudures: Les problèmes tels que la porosité, l'inclusion de laitier ou la fusion incomplète dans les soudures réduisent non seulement la résistance mécanique, mais créent également des sites préférentiels pour l'initiation de la corrosion.
• Traitement de surface inadéquat: Des surfaces internes excessivement rugueuses ou l'absence de traitements de polissage/passivation entravent la formation d'un film d'oxyde uniforme et dense, réduisant la résistance à la corrosion.
• Recommandation: Examinez rigoureusement les plans de conception, les certifications des matériaux et les qualifications des procédures de soudage lors de l'approvisionnement. Effectuez des inspections par endoscopie et un traitement de passivation avant la mise en service.

Le manque de gestion scientifique et efficace de l'entretien est un facteur humain clé contribuant à la dégradation des performances de l'équipement.

• Non-remplacement des joints vieillis: Les garnitures mécaniques ou les joints peuvent se dégrader ou se déformer après une utilisation prolongée, entraînant des fuites qui affectent les opérations sous vide ou sous pression et peuvent potentiellement provoquer des incidents de sécurité.
• Blocage ou corrosion des vannes et des canalisations: Si les orifices d'alimentation/de décharge, les vannes d'échappement et les tuyauteries associées ne sont pas nettoyés régulièrement, des blocages de débit peuvent se produire, compromettant la stabilité du processus.
• Négligence des inspections de routine: Le fait de ne pas identifier rapidement les signes de corrosion, les bruits inhabituels ou les vibrations anormales peut entraîner des occasions manquées de réparation en temps opportun.
• Lubrification insuffisante: Le manque de lubrification dans les composants d'entraînement (par exemple, les boîtes de vitesses, les roulements) accélère l'usure et affecte le fonctionnement normal du système d'agitation.
• Recommandation: Établissez un registre d'entretien complet de l'équipement, mettez en œuvre des plans d'entretien programmés (par exemple, contrôles trimestriels, révisions annuelles), remplacez rapidement les pièces usées et conservez des dossiers de service détaillés.

• Corrosion d'influence microbiologique (CIM): Dans certains systèmes de bio-fermentation ou aqueux, les sous-produits métaboliques microbiens (par exemple, le sulfure d'hydrogène) peuvent induire une corrosion localisée.
• Corrosion galvanique: Lorsque l'acier inoxydable entre en contact direct avec des métaux différents (par exemple, des supports en acier au carbone, des raccords d'instruments en cuivre) dans un environnement électrolytique, des piles galvaniques peuvent se former, accélérant la corrosion de l'acier inoxydable.
• Erreurs de l'opérateur: Le fonctionnement de l'équipement au-delà de ses limites de température ou de pression, ou l'introduction de matériaux incompatibles, peut causer des dommages irréversibles au réacteur.