DE L'USURE ET DE LA CORROSION

75. — Catises d'usure chimiques produisant la détériorati jn intérieure des chaudières. — La préservation des chaudières contre les agents chimiques de destruction, qui agissent peu à peu sur elles dans tout le cours de leur fonction)iement, repose sur des règles générales, communes à tous les genres de chaudières, cylindriques ou tubuleuses; elle trouve donc sa place ici, tandis qu'il faut réserver, pour Tétude séparée des divers modèles, la résistance aux causes mécaniques de fatigue des matériaux.

Une cause d*usure générale, commune à toutes les constructions en fer non entretenues de peinture, comme c'est le cas pour l'intérieur des chaudières, consiste dans l'oxydation au contact de l'air ou de Teau. Cette action est très connue, il sufiSt de rappeler ici qu'elle exige la présence simultanée de l'air et de l'eau ; ni l'air sec, ni l'eau pure et privée d'air, n'ont d'action chimique sur le fer. L'air dissous dans l'eau parait agir d'une manière particulièrement énergique, dans les circonstances où il se dégage. en bulles sur une tôle; il semble qu'au moment où il reprend ainsi sa forme gazeuse, l'oxygène ait quelque chose des propriétés des corps à l'état naissant.

L'eau de mer, même privée d'air, a de plus, à chaud, une action corrosive particulière, due à la présence du chlorure de magnésium. Le chlorure de magnésium se décompose par la chaleur, en présence de l'eau, et donne de la magnésie et de l'acide chlorhydrique, la réaction a lieu dans deux circonstances différentes.

En premier lieu, le dégagement d'acide chlorhydrique se produit dans l'eau de mer chauffée à la température de lOO"", dès que la concentration est suffisante; on l'observe nettement, quand le volume de l'eau est réduit au cinquième; par là, s'explique la corrosion rapide, produite par les fuites, dans les joints de coutures et les trous de rivets.

En second lieu, le dégagement d*acide chlorhydrique se produit dans les dissolutions les plus étendues, lorsque la température est suffisamment élevée ; on admet généralement qu'il commence dès qu'on dépasse 120'' et par conséquent i kilogrammes de pression ; il convient donc, pour les chaudières à haute pression chauffées entre 120 et 200^ de proscrire absolument la pratique, encore si répandue parmi les mécaniciens, de réparer les fuites avec de l'eau de mer.

La destruction rapide des tubes par piqûres locales, sur les chaudières Belleville, a été expliquée par l'emploi de l'eau de mer. Pour y obvier, sans renoncer à un moyen de réparation aussi simple que le recours à l'eau de mer, M. Belleville a préconisé comme réactif la chaux vive, qui a donné, en effet, de bons résultats, et dont l'emploi s*est étendu aux autres chaudières, surtout aux chaudières à tubes d'acier. On a conservé la chaux, tout en supprimant Teau de mer.

Les autres chlorures alcalins dissous dans l'eau de mer ne paraissent pas pouvoir dégager d'acide chlorhydrique, en dehors de la présence de l'air, comme le fait le chlorure de magnésium, mais ils peuvent coopérer à l'usure des tôles en cas de fuites dans les joints. Ils peuvent aussi produire le même effet, quand ils sont chauffés en présence de la silice hydratée ou du sulfate de magnésie, comme nous le verrons tout à l'heure en étudiant l'action des dépôts solides.

76. — Action des acides gras. Réactions chimiques dans les dépôts salins, — La plus active des causes de destruction des chaudières a été, pendant quelques années, la présence des acides gras dans l'eau d'alimentation. L'usage des condenseurs à surface venait de se répandre, et, à la même époque, le suif et les huiles végétales étaient les seuls lubrifiants pour le graissage intérieur des machines.

Les acides gras, très mal fixés par la glycérine, se séparent d'elle dès le passage dans les cylindres à vapeur; entraînés ensuite dans la circulation, ils attaquent les tôles des chaudières pour former des savons à base de fer. Les corrosions ont principalement pour siège les parois voisines de l'arrivée d'eau d'alimentation et celles voisines du niveau, où les acides, qui flottent avant leur saponification, se déposent sur l'enveloppe. Ces corrosions sont d'autant plus dangereuses que l'attaque, une fois commencée sur un point, s'y continue de préférence en produisant de profondes vermiculures . On a eu recours, comme moyen de préservation, à l'injection d'une solution de carbonate de soude dans la chaudière, procédé Hétet et Risbec; mais le carbonate ne neutralise les acides gras qu'en décomposant les savons de fer, après que la corrosion est déjà produite ; de plus l'acide carbonique dégagé a lui-même un effet

pernicieux. Le carbonate de soude est aujx)urd*hui abandonné, et le lait de chaux est la seule solution alcaline restée en usage.

Les dépôts, qui se forment au fond des chaudières, présentent souvent des traces bien apparentes de sels de cuivre reconnaissables à leur couleur verte ; on y a même signalé l'existence de paillettes de bronze paraissant venir des corps de pompe. Quelques auteurs ont attaché une grande importance à la présence du cuivre, en supposant qu^elle donnait naissance à des courants galvaniques; mais on sait que le cuivre n'a pas d'action bien perceptible quand il se trouve en proportion extrêmement faible en présence du fer. En somme, l'existence de courants galvaniques dans les chaudières ne s'est jamais manifestée nettement, même à l'époque des tubes en laiton; le fer est, il est vrai, particulièrement peu sensible au voisinage du laiton, à cause de la présence du zinc dans cet alliage.

La présence des sels neutres en dissolution n'est pas sans influence sur l'usure des tôles. Les sels de manganèse, par exemple, semblent favoriser l'attaque du fer, ce qui expliquerait l'usure plus rapide de certaines qualités de tôles d'acier. Les sels de zinc auraient plutôt l'action inverse. La présence des sels de mercure est certainement un préservatif pour le fer ; mais on ne possède à cet égard que des résultats d'expériences de laboratoire.

Nous n'avons considéré, jusqu'ici, que l'action des matières en dissolution dans l'eau. Les dépôts qui se forment sur la surface des parois influent de deux manières distinctes, chimiquement par corrosion, physiquement en s'opposant à la transmission de la chaleur de manière à produire des coups de feu. L'action chimique se manifeste indifféremment sur les parois des conduits de flamme et sur celles des enveloppes, vraisemblablement avec plus d'énergie, sur les premières. L'action physique est produite, à la fois, par les dépôts de nature minérale et par ceuxde natureorganique;maiselleest limitée aux parois des courants de flamme.

L'action chimique des dépôts salins a été récemment mise en évidence, à Brest, par M. Haas, mgénieur de la marine, à l'occasion de la visite d'une chaudière Oriolle, dont les tubes étaient fortement piqués et percés sous la couche de sels qui les recouvrait; elle a été expliquée par une réaction entre le chlorure de sodium et la silice hydratée, donnant du silicate de soude et de l'acide chlorhydrique, et par une seconde réaction entre le chlorure et le silicate de magnésie, donnant du silicate de soude et du chlorure de magnésium décomposable à son tour par la chaleur :

NaC/ + S/0»- HO = NaO. S/03-t-HC/,

Na'CZ-t-M«0 S/03 = NaO SiO^ + MaCl.

L'effet corrosif des dépôts salins ne se produit pas aux températures de lOO"" à 120'', auxquelles fonctionnaient autrefois les chaudières alimentées à Teau de mer, car ces chaudières rentraient souvent de campagne, avec des lames d*eau maçonnées par les dépôts, et les tôles intactes. Les mécaniciens avaient même soin de produire un léger dépôt, sur toutes les surfaces des tôles, foyers, boites à feu, etc., pour combattre les ébullitions tumultueuses et pour assurer une meilleure conservation de la chaudière.

L'action physique des dépôts s'est manifestée de tout temps, par la production des moines dans les tôles des foyers et par d'autres avaries du même genre; elle est particulièrement à craindre pour les plaques de tète des tubes, déjà mal rafraîchies par Teau, à cause de l'abondance des bulles de vapeur sur leur paroi intérieure.

Les huiles minérales, en se déposant sur une tôle, y forment un vernis brun qui est particulièrement mauvais conducteur, comme nous l'avons vu au numéro 49, et qui, même sous une très faible épaisseur, peut amener un coup de feu. Ces dépôts dangereux se forment, quand on vide une chaudière sans avoir fait au préalable une abondante extraction de surface; toutes les parois, verticales ou horizontales, s'enduisent d'huile au moment où elles émergent. On explique en partie, par des dépôts de cette nature, les écrasements de foyers, qui se produisent quelquefois, par la surface latérale la plus fortement chauffée par la flamme.

77. — Principales précautions contre la corrosion. — Les précautions à prendre pour la bonne conservation des tôles de chaudières ont été en partie indiquées au numéro précédent. On peut les résumer de la manière suivante :

Dans la construction, les enveloppes doivent recevoir un complément d'épaisseur de deux millimètres à quatre millimètres, en vue de l'usure; cette légère marge suffit.

Il faut éviter de doubler les tôles danç les parties exposées au feu, et y proscrire absolument l'emploi de tout joint au mastic.

11 faut veiller à la parfaite étanchéité de toutes les coutures, et apporter un soin spécial, à Temmanchement des tubes. Pour les tubes en fer ou en acier, on réclame la substitution de tubes sans soudure aux tubes soudés actuels, qui se piquent presque toujours à la soudure, sans parler des dangers de déchirement dans les chaudières tubuleuses.

Sur les chaudières au repos, il faut éviter avec soin la présence de l'air humide à l'intérieur. Le moyen le plus sûr est de chauffer la chaudière avec des réchauds remplis de charbon de bois, que l'on introduit

par les trous d'homme, et de fermer ensuite hermétiquement toutes les ouvertures. On peut aussi remplir entièrement la chaudière d'eau distillée et privée d'air, additionnée d'un peu de chaux ; ce dernier moyen est fréquemment employé maintenant, surtout pour les chaudières tubuleuses.

Pendant le fonctionnement, les précautions sont nombreuses, et portent en partie sur la conduite des machines.

On proscrit complètement remploi du. suif et des huiles végétales pour le graissage intérieur des cylindres, en s'en tenant exclusivement aux huiles minérales, dont on limite la dépense au strict minimum. Le modèle des tiroirs de machine et le système de garniture des pistons a été spécialement étudié, dans ces dernières années, en vue de réduire presqu'à rien le graissage intérieur. Les presse-éloupes des tiges de piston et de tiroirs sont eux-mêmes graissés à l'huile minérale.

Il faut veiller à l'étanchéité des joints des tubes de condenseurs, et réparer les pertes avec de l'eau distillée, à Texclusion de l'eau de mer. 11 est sage de condamner les prises d'eau de mer pour réparation, quand elles existent sur les condenseurs.

Il faudrait empêcher Peau d'alimentation de se charger d'air dissous, dans le trajet du condenseur aux chaudières. D'un autre côté, il est nécessaire de filtrer et de dégraisser l'eau d'alimentation, en veillant au bon fonctionnement des filtres et des dégraisseurs de vapeur ou d'eau.

Comme il arrive toujours un peu d'huile minérale aux chaudières, malgré les précautions prises, il faul faire, assez fréquemment, une petite extraction de surface pendant la marche.

Quand les dépôts graisseux se sont produits, il est nécessaire d'effectuer un lessivage à la soude pour les dissoudre. La solution de soude caustique employée aux Messageries maritimes pour cet usage, est titrée à 5 ^ environ ; on chauffe le liquide jusqu'à l'ébullition, que l'on maintient pendant une heure ; puis on fait la vidange complète de la chaudière.

Comme moyens particuliers de préservation, rappelons l'emploi des lames de zinc qui est devenu général, ainsi que celui de l'eau de chaux dans l'alimentation ; mais il faut avoir grand soin de ne pas abuser de la chaux, car il est arrivé, sur certains bâtiments, que la vapeur entraînant de la chaux dans les cylindres, a produit des broutements, et des usures anormales des surfaces frottantes.

Enfin, quand on marche avec une partie seulement des chaudières, il importe de veiller à l'étanchéité des soupapes par lesquelles la vapeur pourrait aller mouiller les chaudières au repos.

En matière de chaudières et de machines, il faut toujours se rappeler que les moindres précautions ont leur importance, et que rien n'est à négliger.