ALTÉRATION PAR SURCHAUFFEMENT DU MÉTAL

891. Causes. — Parmi les accidents qui surviennent aux chaudières, beaucoup sont la conséquence d'un surchauffement du métal qui, porté à une température trop élevée, diminue do résistance, s'altère, se ramollit, se fend et peut même finir par se rompre sous l'action de la pression.

Ce surchauffement peut se produire dans plusieurs cas que nous allons successivement passer en revue.

892. Abaissement du niveau de l'eau. — H y a d'abord rabaissement du niveau de Teau dans la chaudière, par suite du manque d'alimentation ou pour d'autres motifs tels que la com-

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munication accidentelle, par la vidange, avec une chaudière voisine où la pression est plus faible, etc.

Aussitôt que Teau cesse de mouiller la tôle, la température du métal s*élëve et les phénomènes de détérioration se produisent rapidement.

Les chauiTeurs doivent veiller avec le plus grand soin à maintenir le niveau à la hauteur normale et s'assurer fréquemment que les indicateurs, tubes de verre, flotteurs, etc., fonctionnent ex.actement ; il arrive trop souvent en effet que le tube de verre est cassé et le flotteur accroché ou noyé. Le soin de Talimentation est pour le chauffeur un des plus importants au point de vue de la sécurité.

893. Vaporisation trop rapide. — Le surchauffemenl peut encore résulter d'une vaporisation trop énergique sur les parois fortement chauffées ; c'est ainsi que, le long des faces verticales exposées au feu, la vapeur qui se dégage en abondance forme un courant vertical qui grossit en montant et isole le métal du contact de l'eau. Cet effet est surtout sensible lorsque les deux faces d'une chaudière sont assez rapprochées pour que de grosses bulles de vapeur puissent rester momentanément adhérentes aux deux parois, grossir peu à peu et ne se dégager que quand l'accroissement de leur volume leur a communiqué une force ascensionnelle suffisante pour soulever la colonne d'eau qui les surmonte. Pendant tout le temps qu'elles restent attachées aux parois, celles-ci ne sont pas refroidies et se surchauffent. Mais, dans les conditions ordinaires, on peut pousser les feux aussi vivement qu'on le veut sans risquer de brûler les tôles, pourvu que celles-ci soient bien saines et bien mouillées par l'eau {S97],

Quelquefois le surchauffement provient de ce que la vapeur se cantonne dans le haut de tubes chauffés, d'où elle ne peut se dégager parce que les tubulures de départ ne sont pas placées au point haut.

894. Relèvement des oameaux de fumée. — Dans certains cas enfin, soit par vice de construction, soit par suite de la dégradation des maçonneries, l'intrados des carneaux s'élève au-dessus du niveau de l'eau et la chambre de vapeur est alors exposée au contact des gaz de la combustion.

Cet état de choses constitue en outre une contravention au règlement, qui exige que le niveau de Teau soit toujours à six centimètres au moins au-dessus de larète supérieure des carneaux.

896. Incrustations. — Les incrustations peuvent occasionner le surchaufFement des tôles de chaudières qu'elles recouvrent. Il suffit en effet d'un dépôt de quelques millimètres aa coup de feu pour diminuer la transmission de la chaleur et élever notablement la température de la tôle. Mais les incrustations qui se forment en se déposant régulièrement et lentement ne sont pas les seules qui soient à craindre. Dans nombre de chaudières, on a constaté que les dépôts s'accumulent quelquefois rapidement et en abondance sur certains points et principalement au-dessus du coup de feu. Cette accumulation provient de ce que les incrustations formées dans d'autres parties de la chaudière se détachent sous forme d'écaillés et, entraînées par le courant, viennent se réunir en un point déterminé de la chaudière. A chaque nettoyage, on trouve le dépôt au même endroit. Si les nettoyages ne sont pas faits en temps utile, ces dépôts, lorsqu'ils sont accumulés au-dessus du foyer, déterminent des coups de feu qui nécessitent des réparations importantes , et il arrive souvent que, les mêmes causes produisantes mêmes eff'ets, des accidents identiques se reproduisent toujours au même endroit.

896. Alimentation avec des eaux grasses. — La présence de matières grasses dans l'eau d'alimentation suffit quelquefois pour empêcher le contact de l'eau avec le métal et produit par suite le surchauffement de ce dernier. Certains faits industriels, que nous allons rapporter sommairement, ont appelé sur ce point l'attention et démontré par de graves accidents que l'action des matières grasses pouvait être des plus nuisibles.

En 1864, aux forges de M. Borsig en Silésie, six chaudières à foyer extérieur furent établies pour le service des machines soufflantes.

Elles étaient alimentées avec de l'eau puisée dans deux bassins où se rendaient les purges des cylindres et l'eau de condensation. Au bout de quelques semaines, des fuites se déclarèrent aux Joints et aux assemblages ; elles devinrent bientôt si abondantes

qu'on fut obligé d'éteindre les feux et d'arrêter le haut fourneau. On constata aux tôles de forts coups de feu et des avaries graves.

On répara les chaudières avec soin et on remit en marche eu modifiant, pour trois d'entre elles, les dimensions de la grille et des carneaux.

Au bout de peu de temps on fut encore obligé d^interrompre le travail.

On installa trois nouvelles chaudières à bouilleurs qui ne donnèrent pas de meilleurs résultats. Au bout de quarantehuit heures il se produisit des fuites. Le chauffage était si inégal que le corps cylindrique reposant en avant sur la plaque du foyer se soulevait de 50 millimètres et se baissait à chaque ouverture de la porte avec une rapidité suffisante pour que le mouvement fût sensible à la vue. On cherchait sans résultat la cause de ces phénomènes lorsque, peu de temps après avoir mis en feu une des chaudières, on entendit un bruit sourd suivi d'une détonation et d'un soubresaut violent de la chaudière. Ce bit conduisit à penser que Teau ne mouillait plus certaines parties des parois de la chaudière et que les matières grasses du bassin d'alimentation pouvaient bien en être la cause.

On supprima les purges et les eaux de condensation et, dès ce moment, les accidents cessèrent.

En 1866, MM. Farcot installèrent à Pont-Remy, pour la Société linière, un générateur tubulaire de i6o m. de surface de chauffe; deux mois après la mise en marche, des fuites intenses se déclarèrent' presque subitement à toutes les clouures supérieures du foyer intérieur. Après avoir réparé avec soin, on remit en feu ; le quatrième jour il se produisit de nouvelles fuites identiques aux premières ; on répara de nouveau et ainsi jusqu'à sept fois, et toutes les réparations et les modifications qu'on put faire n'amenèrent aucun résultat.

A bout de recherches, MM. Farcot finirent par penser que Teau d'alimentation pouvait bien être la cause des accidents. Bien que la chaudière fût refusée en principe, on fit une nouvelle réparation et on tenta un nouvel essai avec une eau difiTérenie;

DÉFAUTS ET ALTÉRATIONS DES CHAUDIÈRES, ETC. 24î>

depuis cette époque, aucun accident n'est survenu et le générateur a fonctionné à l'entière satisfaction de la Société liniëre de Pont-Remy.

C'étaient bien réellement des matières grasses contenues dans Teau d'alimentation qui étaient la cause de tous ces accidents, comme pour les chaudières de M. Borsig.

Si dans les deux premiers mois il n'y avait pas eu de fuites, c'est qu'on avait introduit journellement dans les chaudières une certaine dose de carbonate de soude. Les accidents ont commencé dès qu'on a cessé d'employer ce sel.

Lorsqu'on examine la face interne des parois d*une chaudière qui a subi des accidents de ce genre, on la trouve recouverte (i une couche mince d'un dépôt formé d'une poudre grise mélangée quelquefois de masses d'une matière dure et cassante. La poudre est douce, légère et savonneuse ; mise dans l'eau, elle ne se mélange pas à ce liquide, n'est pas mouiUée par lui et flotte à sa surface. L'eau qu'on verse sur elle se met en gouttelettes.

L'analyse de cette poudre y a fait reconnaître y 5 à 80 p. 100 de carbonate de chaux et de magnésie, et jusqu'à 5,44 p- 100 de matière grasse et de substance organique.

La matière dure trouvée dans les chaudières de M. Borsig renferme aussi un corps gras et même en plus forte proportion que nous ne Tavons indiqué ci-dessus ; elle parait avoir éprouvé des modifications de la part d'un feu violent.

Des essais de laboratoire ont démontré que le savon de chaux formé par les matières grasses avec le carbonate de chaux et de magnésie que renferment la plupart des eaux possède certaines propriétés des corps gras, que, comme eux, il n'est pas mouillé par l'eau et qu'il est même encore plus nuisible parce qu'il s'étale davantage ; dans ces conditions, le métal se surchauffe, et lorsque la température est suffisante pour brûler le savon calcaire qui l'enduit, la tôle se découvre, se mouille brusquement et il se produit une petite explosion partielle suivie d'un refroidissement brusque qui détériore les joints et les assemblages.

On n'est pas bien fixé sur la proportion de calcaire et de ma-

tière grasse qui produit ces effets. Il y a beaucoup de chaudières, alimentées avec des eaux calcaires et grasses, dans lesquelles ne se produit aucun des effets que nous venons d'examiner. La présence de la magnésie parait exercer une certaine influence. Dans tous les cas, il parait démontré qu'en ajoutant dans leau du carbonate de soude en quantité suffisante pour saponifier les graisses, on détruit leurs effets nuisibles.

897. M, Hirschy ingénieur en chef des Ponts et Chaussées, a fait, sur la vaporisation dans les chaudières au droit du foyer, de très remarquables expériences dont les résultats sont consignés dans les Annales du Conservatoire des arts et métiers.

Nous extrayons du rapport de M. Hirsch des renseignements fort intéressants sur la résistance à la chaleur des tôles de coup de feu suivant les conditions de fonctionnement des chaudières.

Ainsi on a constaté qu'une tôle saine et continue peut, sans danger, être exposée sur Tune de ses faces à un feu extrêmement violent, pourvu que son autre face soit bien baignée par Teau.

Mais, si le contact entre Teau et la tôle n'est pas constamment assuré, il y a lieu de redouter des accidents.

Quand, par exemple, on dépose sur une tôle de coup de feu une couche de plâtre de i millimètre d'épaisseur, la température de la face chauffée s'élève d'environ 3o" au-dessus de ce qu'elle aurait été pour une tôle en contact immédiat avec l'eau ; avec une couche de plâtre de 5 millimètres, la température de la face chauffée peut atteindre 400*- Cela prouve combien on doit s'attacher à combattre les incrustations.

Pour apprécier l'influence d'une doublure des tôles, comme il en existe au droit des coutures des assemblages, on a soudé sur le fond d'une chaudière un fragment de tôle d'acier de 5 millimètres d'épaisseur; on a constaté que la température de la face chauffée de la tôle dépassait de 200*" celle de l'eau; il résulte de là qu'il n'est pas très prudent d'exposer les rivets des clouures à un feu trop ardent.

L'effet des pailles a été de même étudié au moyen d'une chaudière présentant un double fond avec interposition de talc; la

température de la tôle a dû dépasser i^o" et le coup de feu était imminent. C'est une démonstration évidente du danger que peuvent présenter les pailles dans le voisinage du foyer.

Enfin M. Hirsch a fait des recherches spéciales sur Tinfluence des corps gras; Toléonaphte, les huiles de lin et de colza, la valvoline, le mastic de minium, Taxonge plombaginée ont été successivement expérimentés.

On a ainsi trouvé que Thuile de lin, même en enduit imperceptible, possède la fâcheuse propriété de déterminer le coup de feu avec une grande facilité; un chiffon imbibé d'oléonaphtc et appuyé sur la tôle de coup de feu ou une boulette de minium écrasée sur cette même tôle peuvent également déterminer un accident; l'action de Faxonge plombaginée est aussi à redouter; celle du goudron paraît être sans importance. La valvoline ne détermine le coup de feu qu'avec une vaporisation excessivement intense.

En résumé^ voici les conclusions que M. Hirsch tire de son remarquable travail :

1^ Une tôle saine et continue, bien mouillée par Teau de la chaudière, même exposée à un feu violent, ne prend, en aucun de ses points, une température assez élevée pour que sa résistance soit sensiblement altérée;

2* La viscosité de Teau, même lorsqu'elle est portée à un degré assez élevé, n'empêche pas la tôlo d'être mouillée et ne diminue pas le pouvoir réfrigérant du liquide ;

3"" La transmission de la chaleur est plus ou moins gênée par la doublure des tôles; une rivure, même bien faite, ne doit pas être exposée à un feu trop violent;

4'' Une paille dans l'épaisseur d'une tôle, ou un défaut de contact intime entre les deux tôles d'une clouure, dans les parties du générateur exposées à un feu un peu intense, constitue une cause grave d'accident;

5"" Le contact d'une maçonnerie réfractaire, même portée à une température élevée, ne présente pas de danger, si la tôle est continue et bien mouillée ;

6"* Tout enduit gras déposé sur la paroi interne de la tôle gêne fortement la transmission de la chaleur;

7° Lorsque Tenduit gras est constitué par un corps susceptible de se décomposer par la chaleur, le coup de feu est particulièrement à redouter.

Les corps gras organiques, huiles de lin, de colza, etc., semblent, à cet égard, beaucoup plus dangereux que les corps gras minéraux.

Enfin, comme dernière conséquence, on peut déduire de ces expériences qu'une chaudière, bien établie, bien tenue, propre et convenablement pleine, ne court pas le risque d'être brûlée, même avec un feu vif; que, d'autre part, lorsque le feu est ardent, il est nécessaire de prendre des précautions sévères et notamment d'éloigner avec soin tout ce qui pourrait gêner la transmission de la chaleur, soit dans l'épaisseur du métal, soit entre le métal et l'eau.