Traitement de surface des tubes en acier sans soudure

I-AcideDécapage

1.- Définition du décapage à l'acide : Les acides sont utilisés pour éliminer chimiquement la calamine à une certaine concentration, température et vitesse, ce qui est appelé décapage.

2. Classification du décapage acide : Selon le type d’acide, on distingue le décapage à l’acide sulfurique, à l’acide chlorhydrique, à l’acide nitrique et à l’acide fluorhydrique. Le choix du milieu de décapage dépend du matériau de l’acier : par exemple, on décape l’acier au carbone avec de l’acide sulfurique et de l’acide chlorhydrique, ou l’acier inoxydable avec un mélange d’acide nitrique et d’acide fluorhydrique.

Selon la forme de l'acier, on distingue le décapage des fils, le décapage des pièces forgées, le décapage des tôles d'acier, le décapage des bandes, etc.

Selon le type d'équipement de décapage, on distingue le décapage en cuve, le décapage semi-continu, le décapage entièrement continu et le décapage en tour.

3. Principe du décapage acide : Le décapage acide est un procédé chimique permettant d’éliminer les calamines (oxyde de fer) des surfaces métalliques. Les calamines (Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO) qui se forment à la surface des tubes en acier sont des oxydes basiques insolubles dans l’eau. Immergés dans une solution acide ou pulvérisés sur leur surface, ces oxydes basiques subissent une série de transformations chimiques au contact de l’acide.

En raison de la nature friable, poreuse et fissurée de la couche d'oxyde présente à la surface de l'acier de construction au carbone ou de l'acier faiblement allié, et des pliages répétés de cette couche avec la bande d'acier lors du redressage, du redressage sous tension et du transport sur la ligne de décapage, ces fissures poreuses s'accentuent et s'étendent. Par conséquent, la solution acide réagit chimiquement avec la couche d'oxyde et également avec le fer du substrat d'acier à travers les fissures et les pores. Autrement dit, au début du décapage acide, trois réactions chimiques se produisent simultanément entre la couche d'oxyde de fer, le fer métallique et la solution acide : la couche d'oxyde de fer réagit chimiquement avec l'acide et se dissout (dissolution) ; le fer métallique réagit avec l'acide pour produire de l'hydrogène gazeux, qui détache mécaniquement la couche d'oxyde (effet de pelage mécanique) ; l'hydrogène atomique ainsi produit réduit les oxydes de fer en oxydes ferreux, plus sensibles aux réactions acides, qui réagissent ensuite avec les acides pour être éliminés (réduction).

II-PassivationInactivation/Désactivation

1. Principe de passivation : Le mécanisme de passivation s'explique par la théorie des couches minces. Selon cette théorie, la passivation résulte de l'interaction entre les métaux et les agents oxydants, générant un film de passivation très fin, dense, couvrant et fortement adsorbé à la surface du métal. Cette couche, constituant une phase indépendante, est généralement un composé de métaux oxydés. Elle isole complètement le métal du milieu corrosif, empêchant tout contact direct avec ce dernier et bloquant ainsi sa dissolution. Ce processus crée un état passif qui confère au métal une protection anticorrosion.

2. Avantages de la passivation :

1) Comparé aux méthodes d'étanchéité physique traditionnelles, le traitement de passivation a la caractéristique de ne pas augmenter l'épaisseur de la pièce ni de modifier sa couleur, améliorant ainsi la précision et la valeur ajoutée du produit et rendant l'opération plus pratique ;

2) En raison de la nature non réactive du processus de passivation, l'agent de passivation peut être ajouté et utilisé à plusieurs reprises, ce qui permet d'obtenir une durée de vie plus longue et un coût plus économique.

3) La passivation favorise la formation d'un film de passivation à structure moléculaire d'oxygène sur la surface métallique. Ce film est compact, stable et possède un effet autoréparateur à l'air. Par conséquent, comparé à la méthode traditionnelle d'application d'huile antirouille, le film de passivation obtenu est plus stable et plus résistant à la corrosion. La plupart des effets de charge dans la couche d'oxyde sont directement ou indirectement liés au processus d'oxydation thermique. Dans la plage de températures de 800 à 1250 °C, ce processus, utilisant de l'oxygène sec, de l'oxygène humide ou de la vapeur d'eau, se déroule en trois étapes successives. Premièrement, l'oxygène de l'air ambiant pénètre dans la couche d'oxyde formée, puis diffuse à travers le dioxyde de silicium. Lorsqu'il atteint l'interface SiO₂-Si, il réagit avec le silicium pour former du dioxyde de silicium. Ce processus continu de diffusion de l'oxygène entraîne la conversion progressive du silicium proche de l'interface en silice, et la croissance de la couche d'oxyde vers l'intérieur de la plaquette de silicium à une certaine vitesse.

III-Phosphatation

Le traitement de phosphatation est une réaction chimique qui forme une couche protectrice (film de phosphatation) à la surface d'un matériau. Ce procédé est principalement utilisé sur les surfaces métalliques afin de créer un film protecteur isolant le métal de l'air et prévenant la corrosion. Il peut également servir d'apprêt avant peinture pour certains produits. Ce film de phosphatation améliore l'adhérence et la résistance à la corrosion de la peinture, rehausse les propriétés décoratives et embellit la surface métallique. Il peut aussi jouer un rôle lubrifiant lors de certaines opérations de travail à froid des métaux.

Après un traitement de phosphatation, la pièce ne s'oxyde ni ne rouille pendant une longue période. De ce fait, le traitement de phosphatation est très largement utilisé et constitue un procédé de traitement de surface des métaux couramment employé. Il est de plus en plus utilisé dans des secteurs tels que l'automobile, la construction navale et la fabrication mécanique.

1. Classification et application de la phosphatation

En général, un traitement de surface confère une couleur différente, mais le traitement de phosphatation peut être adapté aux besoins spécifiques en utilisant différents agents de phosphatation pour obtenir des couleurs variées. C'est pourquoi on observe souvent des traitements de phosphatation gris, colorés ou noirs.

Phosphatation du fer : après phosphatation, la surface présente des reflets bleutés et irisés, d'où son appellation de « phosphore coloré ». La solution de phosphatation utilise principalement du molybdate comme matière première, formant un film phosphaté aux reflets irisés sur la surface de l'acier. Ce procédé est également utilisé comme couche de protection sous-jacente, afin d'assurer la résistance à la corrosion de la pièce et d'améliorer l'adhérence du revêtement.