Pourquoi l'ammoniac n'est pas compatible avec le cuivre ?

L'ammoniac est un composé chimique couramment utilisé comme engrais, nettoyant et dans diverses autres applications telles que les procédés métallurgiques, tels que la nitruration des tôles d'alliage, qui durcissent les surfaces métalliques. C'est une matière première essentielle pour la production d'acide nitrique, de sels d'ammonium et d'amines, il peut également être facilement converti en hydrogène, qui est utilisé dans le soudage et d'autres procédés. L'ammoniac peut également absorber de grandes quantités de chaleur, ce qui en fait un excellent choix pour les applications de refroidissement, telles que les équipements de climatisation et de réfrigération. Cependant, l'hydroxyde d'ammonium est très toxique, l'exposition au composé peut provoquer de graves brûlures aux yeux et à la peau, ainsi qu'une irritation des voies respiratoires. Il peut être mortel s'il est inhalé en grande quantité. Cependant, il est très corrosif pour les métaux, il est compatible avec l'acier au carbone, le fer, l'acier inoxydable, l'alliage de titane et les alliages d'aluminium mais n'est pas compatible avec le cuivre, le cuivre se transforme en sel bleu-vert s'il y est exposé. Comment est-ce arrivé?

La corrosion du laiton a été découverte au début des années 1900 sous la forme d'une fissure dans le boîtier de l'obus vers la partie froissée de l'ogive. Ce phénomène se produit souvent sous les tropiques, notamment en saison des pluies, et est donc appelé crack de saison, également appelé crack d'ammoniac en raison de son association avec l'ammoniac ou des dérivés de l'ammoniac. Cuivre - y compris le laiton d'amirauté et l'aluminium-cuivre sont les alliages de cuivre les plus sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte induite par l'ammonium (NH3SCC), avec presque aucun contraste avec Alliages cuivre-nickel. La fissuration par corrosion sous contrainte à l'ammoniac dans les tubes d'échangeurs de chaleur en alliage de cuivre se caractérise par une fissuration de surface, des complexes de corrosion de gaz cuivre-ammoniac vert/bleu clair (composés) et la formation de fissures simples ou fortement ramifiées sur la surface du tube, qui peuvent être transcristallines ou intercristallin, en fonction de l'environnement et du niveau de pression. Une corrosion sous contrainte par l'ammoniac liquide se forme lorsque le milieu remplit les conditions suivantes :

• Les alliages de cuivre et de zinc (laiton), y compris le laiton d'amirauté et l'Al-Cu, sont sujets à la fissuration ; La teneur en zinc du laiton affecte la sensibilité, en particulier lorsque la fraction massique de Zn dépasse 15 %.
• Une solution aqueuse de NH3 ou de composé d'ammonium, et aérobie.
• PH supérieur à 8.5.

D'autres environnements pouvant provoquer une corrosion sous contrainte des alliages de cuivre comprennent l'air, l'eau douce et l'eau de mer gravement pollués par le SO2 ; Acide sulfurique, acide nitrique, vapeur, acide tartrique, acide acétique, acide citrique et autres solutions aqueuses, ammoniac et mercure pour le nettoyage des pièces. Lorsque l'ammoniac liquide (teneur en eau n'excédant pas 0.2%) peut être contaminé par l'air (oxygène ou dioxyde de carbone); En fait, l'oxygène et d'autres agents oxydants tels que l'eau sont des conditions importantes pour la corrosion sous contrainte du cuivre. Pendant le traitement, le raffinage du pétrole présente un fort potentiel de corrosion en raison des impuretés présentes dans le pétrole brut et les additifs. Les types de corrosion par fissuration causée par l'ammoniac comprennent :

Corrosion H2S-NH3-H2O

Cela dépend de la concentration, de la vitesse et des caractéristiques du milieu. Plus la concentration de NH3 et H2S est élevée, plus la corrosion est importante. Plus la vitesse du fluide dans le tuyau en cuivre est élevée, plus la corrosion est forte. Les faibles débits entraînent un dépôt d'ammonium et une corrosion localisée. Certains milieux (tels que le cyanure) peuvent aggraver la corrosion, tandis que l'oxygène (avec l'eau injectée) peut accélérer la corrosion.

Corrosion à l'ammoniac en tête de tour d'alkylation d'acide sulfurique

Le lavage alcalin et les produits du réacteur de lavage sont importants pour éliminer les impuretés acides afin de contrôler une corrosion excessive dans le système de tête de tour de la zone de fractionnement. Pour réduire le taux de corrosion et réduire la quantité d'inhibiteur utilisé, la neutralisation de l'amine ou du NH3 peut neutraliser le condensat d'eau du haut de la tour à un pH de 6 à 7. Cependant, dans certains cas, le NH3 peut provoquer une fissuration par corrosion sous contrainte des tubes en laiton bleu marine en tête. condenseurs.

Corrosion à l'ammoniac dans une usine de reformage catalytique

La fissuration par corrosion sous contrainte causée par l'ammoniac est l'un des nombreux types de fissuration par corrosion sous contrainte dans les unités de reformage catalytique. Le NH3 existe dans l'effluent du réacteur de prétraitement et du réacteur de reformage et se dissout dans l'eau pour former de l'ammoniac, ce qui entraîne une fissuration rapide par corrosion sous contrainte des alliages à base de CU.

Corrosion à l'ammoniac dans l'unité de cokéfaction retardée

L'équipement des unités de cokéfaction retardée est sensible aux mécanismes de corrosion à basse température, y compris la fissuration sous contrainte des alliages à base de cuivre causée par l'ammoniac. Ces mécanismes de corrosion jouent un rôle dans la trempe à l'eau, le nettoyage du coke à la vapeur et la ventilation. Cependant, toutes les tours de cokéfaction ont généralement des tuyaux d'échappement et des réservoirs qui sont exposés presque en permanence à des vapeurs et des liquides d'échappement humides. Les vapeurs et liquides formés et évacués par un refroidissement brutal contiennent généralement de grandes quantités de H2S, NH3, NH4Cl, NH4HS et de cyanure, qui sont libérés par la réaction de craquage thermique de l'alimentation de la cokerie. En raison de la présence de NH3 dans les unités de cokéfaction, une fissuration par corrosion sous contrainte causée par l'ammoniac peut se produire dans les tubes en alliage de cuivre avec des valeurs de pH élevées.

Corrosion par l'ammoniac dans les unités de récupération de soufre

L'alimentation en gaz est généralement riche en H2S et en vapeur d'eau saturée, et peut également être mélangée à des hydrocarbures et des amines, ce qui peut entraîner la pénétration de H dans le métal, où les gaz provenant du craquage induit par l'hydrogène (y compris le renflement de l'hydrogène) et de la fissuration sous contrainte sulfurée (SSC ) peut être présente. De plus, du NH3 peut être présent dans l'alimentation en gaz, entraînant une fissuration par corrosion sous contrainte, tandis que le cyanure peut également accélérer la corrosion.

Le laiton contenant moins de 20 % de zinc ne subit généralement pas de fissuration par corrosion sous contrainte dans l'environnement naturel. Plus la teneur en zinc du laiton est élevée, plus la sensibilité à la rupture par corrosion sous contrainte est élevée. L'ajout d'aluminium, de nickel et d'étain au laiton peut réduire la fissuration par corrosion sous contrainte. Lorsque la teneur en Zn est inférieure à 15 %, la résistance à la corrosion de l'alliage Cu-Zn est améliorée.

L'élimination des contraintes par recuit est la mesure efficace la plus couramment utilisée pour prévenir la fissuration par corrosion sous contrainte du laiton. Le SCC dans l'environnement de vapeur peut parfois être contrôlé en empêchant l'entrée d'air, la sensibilité des alliages de cuivre doit être évaluée en vérifiant et en surveillant le PH des échantillons d'eau et de NH3 de temps en temps, et l'inspection actuelle ou l'inspection visuelle des courants de Foucault peut être utilisé pour déterminer si le faisceau de l'échangeur de chaleur est cassé. Mais en bref, le cuivre et ses alliages doivent être évités dans la production d'ammoniac et d'ammoniac liquide.