FAQ sur le traitement des métaux et des matériaux

Toutes les nuances d'aciers inoxydables sont des alliages à base de fer avec des pourcentages significatifs de chrome. En règle générale, les aciers inoxydables contiennent moins de 30 % de chrome et plus de 50 % de fer. Leurs caractéristiques inoxydables proviennent de la formation d'un film de surface invisible, adhérent, protecteur et auto-cicatrisant en oxyde riche en chrome (Cr₂O₃). Bien que les aciers inoxydables résistent à la rouille à température ambiante, ils sont sujets à la décoloration par oxydation à des températures élevées en raison de la présence de chrome et d'autres éléments d'alliage, tels que le titane et le molybdène.

Les facteurs qui contribuent à une oxydation accrue comprennent des points de rosée élevés, un taux élevé d'oxygène et des oxydes de plomb, de bore et de nitrures à la surface. Pour les aciers inoxydables brillants, les traiter dans une atmosphère hautement réductrice avec un point de rosée inférieur à -40 °F et un minimum de 25 % d'hydrogène.

La couleur verte visible sur les pièces en acier inoxydable est constituée d'oxyde de chrome (Cr₂O₃). Il se forme en cas d'excès d'oxygène et/ou d'humidité dans l'atmosphère du four, ce qui est généralement dû à une fuite d'eau, à une mauvaise étanchéité de l'atmosphère ou à des débits trop faibles de gaz atmosphérique. Une couleur vert-brun foncé indique des niveaux importants d'oxygène libre à l'intérieur du four résultant d'une importante fuite d'air.

En plus du test classique de l'acier et du cuivre, certaines entreprises font passer un morceau d'acier inoxydable dans le four pour vérifier si les niveaux d'humidité et d'oxygène sont élevés. Il existe une meilleure façon, plus précise, de mesurer les niveaux d'humidité et d'oxygène : l'installation d'un analyseur d'oxygène et d'un hygromètre à point de rosée. C'est un dispositif peu coûteux et très précis. Si un film d'oxyde vert se forme sur vos pièces en acier inoxydable, cela indique que les caractéristiques du four ou de l'atmosphère ne sont pas optimisées.

La dézincification est généralement définie comme la lixiviation du zinc à partir d'alliages de cuivre dans une solution aqueuse. Dans le traitement thermique des laitons (et d'autres alliages contenant du zinc), la dézincification désigne l'élimination du zinc du substrat métallique pendant les processus thermiques, comme le brasage et le recuit, généralement en raison de la très faible pression de vapeur du zinc dans les alliages. La dézincification peut entraîner un empoussiérage excessif du four, des vapeurs de zinc s'alliant à d'autres métaux et, dans des cas extrêmes, une perte des propriétés de l'alliage.

S'il n'est pas toujours possible d'éliminer la dézincification, elle peut être réduite pendant le traitement thermique. Le contrôle de la température, du temps de maintien en température et du potentiel de réduction de l'atmosphère du four permet de minimiser la dézincification et d'améliorer le traitement thermique. Toutefois, il peut s'avérer difficile de savoir quelles variables doivent être modifiées. Les spécialistes industriels d'Air Products, experts en traitement thermique, peuvent vous aider à sélectionner précisément la ou les variables à réguler pour réduire les coûts et accroître la productivité en limitant la dézincification.

La dézincification est généralement définie comme la lixiviation du zinc à partir d'alliages de cuivre dans une solution aqueuse. Dans le traitement thermique des laitons (et d'autres alliages contenant du zinc), la dézincification désigne l'élimination du zinc du substrat métallique pendant les processus thermiques, comme le brasage et le recuit, généralement en raison de la très faible pression de vapeur du zinc dans les alliages. La dézincification peut entraîner un empoussiérage excessif du four, des vapeurs de zinc s'alliant à d'autres métaux et, dans des cas extrêmes, une perte des propriétés de l'alliage.

S'il n'est pas toujours possible d'éliminer la dézincification, elle peut être réduite pendant le traitement thermique. Le contrôle de la température, du temps de maintien en température et du potentiel de réduction de l'atmosphère du four permet de minimiser la dézincification et d'améliorer le traitement thermique. Toutefois, il peut s'avérer difficile de savoir quelles variables doivent être modifiées. Les spécialistes industriels d'Air Products, experts en traitement thermique, peuvent vous aider à sélectionner précisément la ou les variables à réguler pour réduire les coûts et accroître la productivité en limitant la dézincification.

Toutes les nuances d'aciers inoxydables sont des alliages à base de fer avec des pourcentages significatifs de chrome. En règle générale, les aciers inoxydables contiennent moins de 30 % de chrome et plus de 50 % de fer. Leurs caractéristiques inoxydables proviennent de la formation d'un film de surface invisible, adhérent, protecteur et auto-cicatrisant en oxyde riche en chrome (Cr₂O₃). Bien que les aciers inoxydables résistent à la rouille à température ambiante, ils sont sujets à la décoloration par oxydation à des températures élevées en raison de la présence de chrome et d'autres éléments d'alliage, tels que le titane et le molybdène.

Les facteurs qui contribuent à une oxydation accrue comprennent des points de rosée élevés, un taux élevé d'oxygène et des oxydes de plomb, de bore et de nitrures à la surface. Pour les aciers inoxydables brillants, les traiter dans une atmosphère hautement réductrice avec un point de rosée inférieur à -40 °F et un minimum de 25 % d'hydrogène.

Pour les atmosphères de frittage et de brasage des four à courroie continue avec extrémités ouvertes, vous devez respecter la norme NFPA 86 régissant l'utilisation des fours. En règle générale, les atmosphères contenant plus de 4 % d'hydrogène dans de l'azote sont considérées comme inflammables. En fait, toute atmosphère mixte, même si elle contient moins de 4 % d'hydrogène, est considérée comme « indéterminée » et doit être traitée comme si elle était inflammable.

La norme NFPA 86 recommande de satisfaire aux conditions suivantes avant d'introduire une atmosphère inflammable ou indéterminée dans le four :

• Le four doit comporter au moins une zone dont la température est supérieure à 1 400 °F.
• Il convient de purger le four à l'aide d'un gaz inerte jusqu'à ce que l'analyse de l'atmosphère indique une valeur en-dessous de 50 % de la limite inférieure d'explosivité (LIE). Il est généralement recommandé de procéder à cinq changements de volume pour le débit de gaz inerte.
• Un indicateur du débit de purge doit être clairement visible. De plus, les canalisations de purge doivent être équipées d'électrovannes ouvertes en position normale.
• Le système atmosphérique doit être équipé de dispositifs de verrouillage afin que les gaz inflammables soient bloqués par des électrovannes normalement fermées en cas de panne de courant, de chute de température en dessous de 1 400 °F ou de débit insuffisant du composant principal de l'atmosphère.

Cela dépend de votre processus. Les atmosphères à base d'azote destinées au traitement des métaux ont fait leurs preuves depuis de nombreuses années. En raison de l'énorme palette d'exigences imposées aux fours pour produire les divers matériaux et surfaces nécessaires, le recours à des mélanges gazeux est désormais une nécessité. Différents produits peuvent tolérer des concentrations différentes de composants oxydants dans l'atmosphère du four en raison de composants réducteurs ou réactifs supplémentaires dans le mélange. Il est donc possible de tolérer le recours à de l'azote généré sur place et comportant des quantités résiduelles d'oxygène. Grâce à la maîtrise de vos niveaux de tolérance à l'oxygène, nous pouvons vous aider à réduire vos coûts.

Oui, la présence de fuites dans toute conduite de gaz de haute pureté sous pression peut provoquer une oxydation intermittente. Le problème peut avoir plusieurs causes. La première est la rétrodiffusion : le mouvement des impuretés de l'air environnant vers une conduite de gaz à haute pression et pauvre en impuretés. Ce phénomène dû à des gradients de concentration et non à des gradients de pression est accentué par des changements de débit, de pression ou de température de la tuyauterie.

Les spécialistes sectoriels d'Air Products peuvent vous aider à trouver l'origine de votre problème. Étant donné que l'oxydation est intermittente, vous devrez surveiller en permanence la canalisation d'azote pour détecter les fuites à l'aide d'un analyseur d'oxygène à l'état de traces. Pour les conduites de gaz combustible, un détecteur de gaz inflammable peut également être employé. Lorsque les impuretés ont été trouvées, la source de la fuite peut être repérée à l'aide de différentes techniques, notamment le test des bulles de savon, le test de la pression statique ou la spectrométrie de masse à l'hélium. Les fuites se produisent souvent dans les fissures de soudure, les joints mécaniques, les garnitures de soupape et les raccords desserrés.

Les atmosphères de cémentation et de régulation du carbone nécessitent toutes une source de CO pour faciliter la diffusion du carbone à la surface du métal. Une des sources s'obtient par le génération d'une atmosphère endothermique, dans laquelle l'air et le gaz naturel sont mis à réagir dans un générateur externe pour former un gaz composé de 20 % de CO, 40 % de H₂ et 40 % de N₂, avec des traces de CO₂ et d'humidité.

Une autre source de CO s'obtient par l'introduction dans le four d'un mélange de 40 % d'azote et de 60 % de méthanol, qui forme un gaz ayant la même composition et produit de manière endothermique. La chaleur du four dissocie le méthanol (CH₃OH) en CO et H₂, qui se mélangent ensuite à l'azote. Voici comment calculer la quantité de méthanol nécessaire. Par exemple, pour 1 000 pi³ std, le volume d'azote sera de 40 % ou 400 pi³ std conformément aux rapports ci-dessus. Les 60 % ou 600 pi³ std restants seront constitués de méthanol dissocié. Puisqu'un gallon de méthanol se dissocie en environ 240 pi³ std de gaz, 2,5 gallons de méthanol seraient nécessaires pour se dissocier dans les 600 pi³ std requis d'atmosphère.

C'est une question qui revient fréquemment. Pour résoudre les problèmes d'oxydation dans une atmosphère de four continu, il est important de mesurer à la fois le niveau d'oxygène et le point de rosée. Voici pourquoi.

Le point de rosée est une mesure de la teneur en humidité d'un gaz et il correspond à la température à laquelle la vapeur d'eau d'un échantillon gazeux commence à se condenser. La teneur en oxygène revient donc simplement à mesurer la pression partielle de l'oxygène.

Lorsqu'un échantillon de gaz est extrait de la zone chaude d'un four pour analyse, des gaz réactifs comme H₂, CO ou CₓHᵧ se sont déjà combinés avec tout O₂ présent pour produire de l'humidité et d'autres composants gazeux. En conséquence, en fonction de la température du four et de la façon dont l'échantillon est obtenu, l'analyseur affiche souvent un faible niveau d'oxygène. Dans la plupart des applications, un faible niveau d'oxygène et un point de rosée bas sont nécessaires pour contrôler le processus et empêcher l'oxydation.

Lors de la vérification d'un four continu, l'oxydation observée dans la section de préchauffage a un aspect mat ou dépoli et est généralement due à une infiltration d'air provenant de l'entrée du four. L'oxydation en zone chaude peut produire des pièces écaillées ou cloquées. Ce problème provient généralement de niveaux élevés d'humidité ou d'oxygène dus à un déséquilibre de l'atmosphère ou à des fuites d'eau ou d'air dans la zone de refroidissement. L'oxydation qui se produit dans la zone de refroidissement entraîne habituellement une décoloration lisse, parfois brillante. Cela peut être dû à une mauvaise conception du rideau, à une vitesse excessive de la courroie, à des fuites d'eau ou à des débits insuffisants dans l'atmosphère.

Dans les fours discontinus, commencez par trouver l'oxydant à l'origine du problème. Vous pouvez faire circuler de l'azote et mesurer les niveaux d'oxygène et d'humidité pour avoir une idée de l'oxydant responsable. Vous pouvez ensuite passer en revue les zones de fuite habituelles, comme les joints d'étanchéité, les raccords, les unions et les soudures, pour repérer l'origine du problème.

L'utilisation d'un système d'atmosphère à base d'azote présente de nombreux avantages, notamment :

• Indépendance vis-à-vis du gaz naturel et de l'entretien des générateurs.
• Flexibilité accrue pour modifier les compositions et les débits d'atmosphère en fonction des exigences du processus et des matériaux.
• Sécurité renforcée grâce aux capacités de purge automatique de l'azote.
• Élimination des composants toxiques (monoxyde de carbone et ammoniac) associés à l'utilisation de générateurs endothermiques et de dissociateurs d'ammoniac.
• Minimisation de la quantité d'hydrogène nécessaire pour obtenir le pouvoir réducteur approprié, en raison du faible point de rosée de l'azote.

La dilution azote-ammoniac dissocié peut être une alternative rentable à une atmosphère composée à 100 % d'ammoniac dissocié. Comme un grand nombre de matériaux traités ne nécessitent pas la teneur en hydrogène de 75 % présente dans l'ammoniac dissocié, vous pouvez réduire le coût de l'atmosphère en utilisant de l'azote moins coûteux pour diluer l'ammoniac dissocié. L'azote procure également une méthode de purge économique et un moyen de limiter les coûts liés à la marche au ralenti du four. Par ailleurs, le fait de remplacer l'ammoniac dissocié par l'hydrogène transporté par l'azote peut représenter une solution très rentable qui permet d'éliminer complètement l'ammoniac, un gaz toxique et plus coûteux.

Les ingénieurs d'applications d'Air Products peuvent vous aider à comparer les coûts de différentes atmosphères et vous recommander des méthodes permettant de limiter la consommation d'atmosphère afin de réduire davantage le coût total de possession.

L'oxygène de l'air peut se diffuser ou s'infiltrer dans le four par les extrémités avant et de sortie, ce qui entraîne des problèmes, par exemple l'oxydation, la décarburation, le sous-frittage ou une qualité de brasure inadéquate. Voici quelques méthodes pour réduire l'infiltration d'oxygène :

• Utilisez un débit atmosphérique total suffisant pour obtenir une pression légèrement positive à l'intérieur du four. En général, un débit d'environ 70 à 100 pi³/h std par pouce de largeur de courroie est suffisant pour des ouvertures de porte inférieures à 3 pouces.
• Installez un rideau de flammes à l'extrémité avant, de préférence fixé au bas de la porte, avec les flammes dirigées vers le bas sur les pièces, afin d'assurer une couverture complète de l'ouverture de l'extrémité avant.
• Installez un rideau en fibre performant avec un rideau supplémentaire de pulvérisation d'azote à l'extrémité de sortie.
• Assurez-vous que les cheminées d'évacuation sont séparées du four et ne provoquent pas d'aspiration différentielle par rapport à l'atmosphère du four.

Toutes les nuances d'aciers inoxydables sont des alliages à base de fer avec des pourcentages significatifs de chrome. En règle générale, les aciers inoxydables contiennent moins de 30 % de chrome et plus de 50 % de fer. Leurs caractéristiques inoxydables proviennent de la formation d'un film de surface invisible, adhérent, protecteur et auto-cicatrisant en oxyde riche en chrome (Cr₂O₃). Bien que les aciers inoxydables résistent à la rouille à température ambiante, ils sont sujets à la décoloration par oxydation à des températures élevées en raison de la présence de chrome et d'autres éléments d'alliage, tels que le titane et le molybdène.

Les facteurs qui contribuent à une oxydation accrue comprennent des points de rosée élevés, un taux élevé d'oxygène et des oxydes de plomb, de bore et de nitrures à la surface. Pour les aciers inoxydables brillants, les traiter dans une atmosphère hautement réductrice avec un point de rosée inférieur à -40 °F et un minimum de 25 % d'hydrogène.

C'est une question qui revient fréquemment. Pour résoudre les problèmes d'oxydation dans une atmosphère de four continu, il est important de mesurer à la fois le niveau d'oxygène et le point de rosée. Voici pourquoi.

Le point de rosée est une mesure de la teneur en humidité d'un gaz et il correspond à la température à laquelle la vapeur d'eau d'un échantillon gazeux commence à se condenser. La teneur en oxygène revient donc simplement à mesurer la pression partielle de l'oxygène.

Lorsqu'un échantillon de gaz est extrait de la zone chaude d'un four pour analyse, des gaz réactifs comme H₂, CO ou CₓHᵧ se sont déjà combinés avec tout O₂ présent pour produire de l'humidité et d'autres composants gazeux. En conséquence, en fonction de la température du four et de la façon dont l'échantillon est obtenu, l'analyseur affiche souvent un faible niveau d'oxygène. Dans la plupart des applications, un faible niveau d'oxygène et un point de rosée bas sont nécessaires pour contrôler le processus et empêcher l'oxydation.

Lors de la vérification d'un four continu, l'oxydation observée dans la section de préchauffage a un aspect mat ou dépoli et est généralement due à une infiltration d'air provenant de l'entrée du four. L'oxydation en zone chaude peut produire des pièces écaillées ou cloquées. Ce problème provient généralement de niveaux élevés d'humidité ou d'oxygène dus à un déséquilibre de l'atmosphère ou à des fuites d'eau ou d'air dans la zone de refroidissement. L'oxydation qui se produit dans la zone de refroidissement entraîne habituellement une décoloration lisse, parfois brillante. Cela peut être dû à une mauvaise conception du rideau, à une vitesse excessive de la courroie, à des fuites d'eau ou à des débits insuffisants dans l'atmosphère.

Dans les fours discontinus, commencez par trouver l'oxydant à l'origine du problème. Vous pouvez faire circuler de l'azote et mesurer les niveaux d'oxygène et d'humidité pour avoir une idée de l'oxydant responsable. Vous pouvez ensuite passer en revue les zones de fuite habituelles, comme les joints d'étanchéité, les raccords, les unions et les soudures, pour repérer l'origine du problème.

En un mot - oui. Vous pouvez réduire les coûts et les déchets en passant d'une atmosphère générée, par exemple une atmosphère endothermique ou à ammoniac dissocié, à une atmosphère synthétique azote/hydrogène.

Voici comment :

• Payer uniquement l'atmosphère utilisée lorsque le four est en production, au lieu de payer des volumes fixes produits par des générateurs, même si la consommation est inférieure aux volumes prévus.
• Réduire la teneur en hydrogène à hauteur de 2 % à 10 % tout en conservant le potentiel de réduction élevé qui est obtenu grâce au point de rosée très bas de l'azote.
• Réaliser un zonage de l'atmosphère en ajoutant uniquement le mélange et le volume de gaz requis de manière distincte dans les différentes zones du four.

L'utilisation d'un système d'atmosphère à base d'azote présente de nombreux avantages, notamment :

• Indépendance vis-à-vis du gaz naturel et de l'entretien des générateurs.
• Flexibilité accrue pour modifier les compositions et les débits d'atmosphère en fonction des exigences du processus et des matériaux.
• Sécurité renforcée grâce aux capacités de purge automatique de l'azote.
• Élimination des composants toxiques (monoxyde de carbone et ammoniac) associés à l'utilisation de générateurs endothermiques et de dissociateurs d'ammoniac.
• Minimisation de la quantité d'hydrogène nécessaire pour obtenir le pouvoir réducteur approprié, en raison du faible point de rosée de l'azote.

L'oxygène de l'air peut se diffuser ou s'infiltrer dans le four par les extrémités avant et de sortie, ce qui entraîne des problèmes, par exemple l'oxydation, la décarburation, le sous-frittage ou une qualité de brasure inadéquate. Voici quelques méthodes pour réduire l'infiltration d'oxygène :

• Utilisez un débit atmosphérique total suffisant pour obtenir une pression légèrement positive à l'intérieur du four. En général, un débit d'environ 70 à 100 pi³/h std par pouce de largeur de courroie est suffisant pour des ouvertures de porte inférieures à 3 pouces.
• Installez un rideau de flammes à l'extrémité avant, de préférence fixé au bas de la porte, avec les flammes dirigées vers le bas sur les pièces, afin d'assurer une couverture complète de l'ouverture de l'extrémité avant.
• Installez un rideau en fibre performant avec un rideau supplémentaire de pulvérisation d'azote à l'extrémité de sortie.
• Assurez-vous que les cheminées d'évacuation sont séparées du four et ne provoquent pas d'aspiration différentielle par rapport à l'atmosphère du four.

C'est une question qui revient fréquemment. Pour résoudre les problèmes d'oxydation dans une atmosphère de four continu, il est important de mesurer à la fois le niveau d'oxygène et le point de rosée. Voici pourquoi.

Le point de rosée est une mesure de la teneur en humidité d'un gaz et il correspond à la température à laquelle la vapeur d'eau d'un échantillon gazeux commence à se condenser. La teneur en oxygène revient donc simplement à mesurer la pression partielle de l'oxygène.

Lorsqu'un échantillon de gaz est extrait de la zone chaude d'un four pour analyse, des gaz réactifs comme H₂, CO ou CₓHᵧ se sont déjà combinés avec tout O₂ présent pour produire de l'humidité et d'autres composants gazeux. En conséquence, en fonction de la température du four et de la façon dont l'échantillon est obtenu, l'analyseur affiche souvent un faible niveau d'oxygène. Dans la plupart des applications, un faible niveau d'oxygène et un point de rosée bas sont nécessaires pour contrôler le processus et empêcher l'oxydation.

Oui, la présence de fuites dans toute conduite de gaz de haute pureté sous pression peut provoquer une oxydation intermittente. Le problème peut avoir plusieurs causes. La première est la rétrodiffusion : le mouvement des impuretés de l'air environnant vers une conduite de gaz à haute pression et pauvre en impuretés. Ce phénomène dû à des gradients de concentration et non à des gradients de pression est accentué par des changements de débit, de pression ou de température de la tuyauterie.

Les spécialistes sectoriels d'Air Products peuvent vous aider à trouver l'origine de votre problème. Étant donné que l'oxydation est intermittente, vous devrez surveiller en permanence la canalisation d'azote pour détecter les fuites à l'aide d'un analyseur d'oxygène à l'état de traces. Pour les conduites de gaz combustible, un détecteur de gaz inflammable peut également être employé. Lorsque les impuretés ont été trouvées, la source de la fuite peut être repérée à l'aide de différentes techniques, notamment le test des bulles de savon, le test de la pression statique ou la spectrométrie de masse à l'hélium. Les fuites se produisent souvent dans les fissures de soudure, les joints mécaniques, les garnitures de soupape et les raccords desserrés.

Toutes les nuances d'aciers inoxydables sont des alliages à base de fer avec des pourcentages significatifs de chrome. En règle générale, les aciers inoxydables contiennent moins de 30 % de chrome et plus de 50 % de fer. Leurs caractéristiques inoxydables proviennent de la formation d'un film de surface invisible, adhérent, protecteur et auto-cicatrisant en oxyde riche en chrome (Cr₂O₃). Bien que les aciers inoxydables résistent à la rouille à température ambiante, ils sont sujets à la décoloration par oxydation à des températures élevées en raison de la présence de chrome et d'autres éléments d'alliage, tels que le titane et le molybdène.

Les facteurs qui contribuent à une oxydation accrue comprennent des points de rosée élevés, un taux élevé d'oxygène et des oxydes de plomb, de bore et de nitrures à la surface. Pour les aciers inoxydables brillants, les traiter dans une atmosphère hautement réductrice avec un point de rosée inférieur à -40 °F et un minimum de 25 % d'hydrogène.

La dilution azote-ammoniac dissocié peut être une alternative rentable à une atmosphère composée à 100 % d'ammoniac dissocié. Comme un grand nombre de matériaux traités ne nécessitent pas la teneur en hydrogène de 75 % présente dans l'ammoniac dissocié, vous pouvez réduire le coût de l'atmosphère en utilisant de l'azote moins coûteux pour diluer l'ammoniac dissocié. L'azote procure également une méthode de purge économique et un moyen de limiter les coûts liés à la marche au ralenti du four. Par ailleurs, le fait de remplacer l'ammoniac dissocié par l'hydrogène transporté par l'azote peut représenter une solution très rentable qui permet d'éliminer complètement l'ammoniac, un gaz toxique et plus coûteux.

Les ingénieurs d'applications d'Air Products peuvent vous aider à comparer les coûts de différentes atmosphères et vous recommander des méthodes permettant de limiter la consommation d'atmosphère afin de réduire davantage le coût total de possession.

À l'état liquide, l'azote a une température de -320 degrés Fahrenheit! Cela en fait l'un des liquides de refroidissement les plus efficaces disponibles. En fonction de votre processus, l'azote liquide peut fournir un contrôle de la température, raccourcir le temps de cycle et améliorer la qualité du produit. L'azote est également un produit écologique, car il ne laisse aucun résidu et il provient de l'air que nous respirons. Il est employé dans un grand nombre de processus industriels et peut être adapté au traitement thermique, à l'usinage, à la projection thermique et à de nombreuses autres applications confrontées à des problèmes liés à l'excès de chaleur.

La capacité de produire du gaz sur site dépend de nombreux facteurs, dont les plus importants sont le débit et la pureté de l'azote. Les flux avec un débit de base stable ou suffisant peuvent parfaitement convenir à une production sur place. Les modèles d'écoulement réguliers ou aléatoires peuvent être adaptés si les volumes, la pression et la pureté sont suffisants pour permettre un stockage de gaz capable de couvrir les débits de pointe. De même, plus le niveau de pureté requis est faible, plus il est facile de produire le gaz sur place, bien qu'une pureté supérieure soit compatible avec des volumes plus élevés. Le coût de l'énergie locale et la pression requise font partie des autres facteurs. Rien ne permet de déterminer avec certitude quand il convient de passer d'un système de livraison à un système de production sur place. Différentes options sur place sont disponibles pour répondre à vos besoins en azote, y compris l'adsorption modulée en pression, les membranes ou la cryogénie. Comptez sur la vaste expérience d'Air Products dans les technologies sur site pour vous aider à déterminer votre mode d'approvisionnement idéal.

Oui, c'est exact. En fait, la norme NFPA 86C n'existe plus. Les exigences relatives aux « fours industriels utilisant une atmosphère de traitement spécial », formellement définies par la norme NFPA 86C, ont été intégrées à la norme NFPA 86 à partir de la version 2003. Désormais, la norme NFPA 86 (version 2019 disponible au moment de la rédaction de cet article) répond aux exigences de sécurité de nombreux types de fours industriels, y compris ceux généralement utilisés pour le traitement thermique atmosphérique et sous vide (appelés classes C et D). L'essentiel du contenu de l'ancienne version NFPA 86C est désormais contenu dans le chapitre 13 de la norme NFPA 86.

De nombreux exploitants de ces types de fours utilisent de l'azote gazeux à la fois comme gaz de purge et comme composant de l'atmosphère du procédé. L'azote gazeux alimente le processus à partir de réservoirs de stockage sur place. La chaleur nécessaire à la vaporisation de l'azote liquide est fournie par l'air ambiant. Ce mode d'approvisionnement fournit de manière économique un gaz de très haute pureté à des débits flexibles. De plus, il ne requiert aucun service public externe susceptible de tomber en panne en cas d'urgence.

La norme NFPA 86 imposent aux utilisateurs de ces fours d'inclure un panneau d'alarme de basse température pour indiquer une condition de tirage excessif sur les vaporisateurs d'air ambiant utilisés pour la purge d'urgence. Elle exige en outre que les réservoirs contenant des milieux de purge, tels que les réservoirs de stockage d'azote liquide, soient équipés d'alarmes sonores et visuelles de bas niveau afin de disposer d'un volume de purge suffisant pour permettre un arrêt ordonné du four. Le système de surveillance de l'approvisionnement en azote d'Air Products est conçu pour se conformer à ces exigences.

Les utilisateurs de fours nécessitant un traitement spécial et des atmosphères inflammables doivent bien comprendre les exigences et les recommandations de la norme NFPA 86 et déterminer en quoi les évolutions apportées à l'ancienne norme NFPA 86C peuvent avoir une incidence sur l'exploitation de leurs fours.

La dilution azote-ammoniac dissocié peut être une alternative rentable à une atmosphère composée à 100 % d'ammoniac dissocié. Comme un grand nombre de matériaux traités ne nécessitent pas la teneur en hydrogène de 75 % présente dans l'ammoniac dissocié, vous pouvez réduire le coût de l'atmosphère en utilisant de l'azote moins coûteux pour diluer l'ammoniac dissocié. L'azote procure également une méthode de purge économique et un moyen de limiter les coûts liés à la marche au ralenti du four. Par ailleurs, le fait de remplacer l'ammoniac dissocié par l'hydrogène transporté par l'azote peut représenter une solution très rentable qui permet d'éliminer complètement l'ammoniac, un gaz toxique et plus coûteux.

Les ingénieurs d'applications d'Air Products peuvent vous aider à comparer les coûts de différentes atmosphères et vous recommander des méthodes permettant de limiter la consommation d'atmosphère afin de réduire davantage le coût total de possession.

À l'état liquide, l'azote a une température de -320 degrés Fahrenheit! Cela en fait l'un des liquides de refroidissement les plus efficaces disponibles. En fonction de votre processus, l'azote liquide peut fournir un contrôle de la température, raccourcir le temps de cycle et améliorer la qualité du produit. L'azote est également un produit écologique, car il ne laisse aucun résidu et il provient de l'air que nous respirons. Il est employé dans un grand nombre de processus industriels et peut être adapté au traitement thermique, à l'usinage, à la projection thermique et à de nombreuses autres applications confrontées à des problèmes liés à l'excès de chaleur.

Nous recevons de plus en plus de questions concernant la taille des réservoirs tampons des fours à vide. Avec l'accroissement de l'intérêt pour des systèmes de trempe plus rapides grâce à des remplissages à plus haute pression, le choix d'un réservoir tampon est devenu plus important, tant au niveau de la taille que de la capacité de pression.

Tout d'abord, il convient de déterminer la pression de fonctionnement du réservoir qui permettra d'obtenir la pression et le temps de remplissage du four nécessaires. Il y a des compromis à faire entre la taille du réservoir, sa pression nominale, le volume de gaz stocké qui en résulte et le coût du réservoir. Le système d'alimentation en gaz doit également être en mesure de fournir une pression adéquate pour remplir le réservoir. Il existe des points de rupture de niveau de pression naturels à partir des systèmes d'alimentation cryogénique standard, par exemple, un réservoir de liquide cryogénique de 250 psig standard affichera une baisse de pression à 200 psig.

Assurez-vous que le réservoir tampon approuvé par l'ASME est conçu pour la pression utilisée et qu'il est adéquatement protégé contre les surpressions. Par ailleurs, si vous employez un système d'alimentation cryogénique, vérifiez qu'il est doté d'une alarme de basse température afin d'éviter la fragilisation des réservoirs tampons en acier au carbone.

Le volume d'un réservoir tampon est généralement mesuré en gallons d'eau déplacée. Comme un gallon contient 0,134 pied cube (pi³), un réservoir tampon de 1 000 gallons a un volume de 134 pi³. Par conséquent, pour chaque atmosphère de pression [(14,7 livres par pouce carré (PSI)], il y a 134 pieds cubes standard (SCF) de volume gazeux disponibles pour le remplissage. Par exemple, 134 pi³ std de volume gazeux sont disponibles à 14,7 psig, 268 pi³ std à 29,4 psig et ainsi de suite.

Un réservoir tampon doit être en mesure de stocker le volume approprié de gaz à un niveau de pression adéquat au-dessus de la pression de remplissage du four. Par exemple, en utilisant les simples lois des gaz parfaits, si 100 pi³ sont nécessaires pour une pression de trempe de 5 barg (environ 72 psig), il faudrait 600 pi³ std de gaz pour réaliser un remplissage à partir du vide total. Cela suppose qu'une pression minimale de 6 bar est nécessaire pour fournir un débit adéquat afin d'effectuer le remplissage dans le délai souhaité. La capacité du réservoir tampon ainsi obtenue devrait être d'environ 750 gallons avec un niveau de pression de fonctionnement minimal d'environ 12 barg (175 psig). Il serait recommandé de prévoir un réservoir avec une pression de service maximale autorisée (PSMA) de 200 psig (la taille exacte étant déterminée par la marge de sécurité souhaitée). Il serait possible d'utiliser un réservoir plus petit mais avec une pression de fonctionnement beaucoup plus élevée.

En vous appuyant sur ces éléments et sur les conseils d'un ingénieur d'applications, vous devriez pouvoir déterminer la pression et la taille du réservoir nécessaires pour assurer un remplissage adéquat de votre four.

Oui, la présence de fuites dans toute conduite de gaz de haute pureté sous pression peut provoquer une oxydation intermittente. Le problème peut avoir plusieurs causes. La première est la rétrodiffusion : le mouvement des impuretés de l'air environnant vers une conduite de gaz à haute pression et pauvre en impuretés. Ce phénomène dû à des gradients de concentration et non à des gradients de pression est accentué par des changements de débit, de pression ou de température de la tuyauterie.

Les spécialistes sectoriels d'Air Products peuvent vous aider à trouver l'origine de votre problème. Étant donné que l'oxydation est intermittente, vous devrez surveiller en permanence la canalisation d'azote pour détecter les fuites à l'aide d'un analyseur d'oxygène à l'état de traces. Pour les conduites de gaz combustible, un détecteur de gaz inflammable peut également être employé. Lorsque les impuretés ont été trouvées, la source de la fuite peut être repérée à l'aide de différentes techniques, notamment le test des bulles de savon, le test de la pression statique ou la spectrométrie de masse à l'hélium. Les fuites se produisent souvent dans les fissures de soudure, les joints mécaniques, les garnitures de soupape et les raccords desserrés.

C'est une question qui revient fréquemment lorsqu'il s'agit de résoudre un problème d'oxydation dans une atmosphère de four continu. L'augmentation du prix du nickel, et par conséquent celui de l'acier inoxydable, a fait de la longévité des courroies un enjeu plus important que jamais. Bien que de nombreuses variables (alliage de la courroie, procédure de rodage initiale, calibre et cheminement des fils métalliques), aient une incidence sur la durée de vie d'une courroie en acier inoxydable, il est néanmoins possible de parvenir à des améliorations radicales en réglant l'atmosphère de frittage.

Il a été démontré en conditions réelles que la technologie de traitement sous atmosphère d'Air Products prolonge la durée de vie des courroies en acier inoxydable utilisées lors du frittage de pièces en poudre métallique. En général, l'atmosphère offre un revêtement d'oxyde protecteur sur la courroie en acier inoxydable tout en restant neutre en carbone pour vos pièces. La couche d'oxyde réduit le captage de carbone et d'azote et permet de conserver les propriétés mécaniques souhaitées de la courroie. Dans la pratique industrielle, cette technologie a permis de prolonger la durée de vie des courroies en treillis métallique en acier inoxydable de 25 % à plus de 50 % par rapport à la durée de vie habituelle dans les atmosphères de frittage N₂-H₂. La prolongation de la durée de vie des courroies permet de réduire les opérations d'entretien, les temps d'arrêt du four et le nombre de courroies à remplacer.

De nombreuses variables de traitement, comme la taille, la composition et la pureté de la poudre; la distribution granulométrique; et la teneur en carbone, ont une incidence sur les propriétés finales des composants frittés. Le type et la quantité de lubrifiants, les densités de compactage et les paramètres du four (température, temps de maintien en température, vitesses de refroidissement et charge de la courroie) influencent également les résultats obtenus. La plupart de ces variables sont déterminées lors de la phase de conception du composant.

L'atmosphère de frittage est une variable souvent négligée. Les propriétés de l'atmosphère peuvent varier dans le temps. La maîtrise des variables d'un système d'atmosphère peut améliorer la cohérence des propriétés du produit fritté. Les principales variables d'un système atmosphérique sont : la composition, la pureté, les débits et la distribution de l'atmosphère, la pression à l'intérieur du four, la vitesse de sortie, la stabilité (influences extérieures) et les ouverture de portes.

Normalement, les pièces frittées doivent sortir du four avec une finition brillante et lustrée. Si ce n'est pas le cas, cela signifie que votre processus présente un problème. Il se peut que de l'oxygène ou de l'air s'infiltre dans le four au niveau de l'entrée avant. Si, par ailleurs, le potentiel d'oxydation dans la zone de préchauffage est trop élevé, la surface de la pièce en poudre métallique risque de s'oxyder. Cette surface oxydée subit une réduction au fur et à mesure que la pièce traverse l'atmosphère hautement réductrice de la zone chaude, ce qui lui fait perdre son fini brillant et lui confère une apparence terne et mate. En plus d'une finition matte, vous remarquerez peut-être une dureté de la surface inférieure en raison de la décarburation superficielle résultant de l'oxydation.

Pour remédier à ce problème, vous pouvez ajouter un rideau de flammes à l'extrémité avant du four. Le rideau doit être fixé à la porte pour assurer une couverture complète de l'entrée avant, et les flammes doit être dirigées vers le bas. Vous pouvez également contrôler le point de rosée dans la zone de préchauffage afin d'obtenir une atmosphère suffisamment oxydante pour favoriser la délubrification, mais sans oxyder le métal.

Pour résoudre ce problème, vous devez d'abord déterminer ce quel type de suie il s'agit. Il en existe trois grandes catégories : la suie adhérente; la suie volante et granuleuse; et la suie brillante ou huileuse. Tous sont associés à des hydrocarbures provenant soit de lubrifiants, soit l'enrichissement de gaz hydrocarbonés. La suie adhérente ressemble à une tache et est difficile à éliminer. Elle est généralement produite par la pyrolyse d'un lubrifiant dans la zone de préchauffage. La suie volante et granuleuse ressemble à de la neige noire posée sur les pièces. Elle est produite par les vapeurs de lubrifiant dans la zone chaude. La suie brillante a l'apparence d'un revêtement noir uniforme sur les surfaces exposées. Le craquage catalytique du gaz naturel sur les pièces produit ce type de suie.

Lorsque vous êtes parvenu à reconnaître le type de suie, vous pouvez résoudre le problème en évaluant certains facteurs, tels que le flux d'atmosphère, l'équilibre des flux, le point de rosée du préchauffage, la vitesse et la charge de la courroie, le profil de température, la densité des pièces, le pourcentage de lubrifiant et l'état du four.

Pour les atmosphères de frittage et de brasage des four à courroie continue avec extrémités ouvertes, vous devez respecter la norme NFPA 86 régissant l'utilisation des fours. En règle générale, les atmosphères contenant plus de 4 % d'hydrogène dans de l'azote sont considérées comme inflammables. En fait, toute atmosphère mixte, même si elle contient moins de 4 % d'hydrogène, est considérée comme « indéterminée » et doit être traitée comme si elle était inflammable. 

La norme NFPA 86 recommande de satisfaire aux conditions suivantes avant d'introduire une atmosphère inflammable ou indéterminée dans le four :

• Le four doit comporter au moins une zone dont la température est supérieure à 1 400 °F.
• Il convient de purger le four à l'aide d'un gaz inerte jusqu'à ce que l'analyse de l'atmosphère indique une valeur en-dessous de 50 % de la limite inférieure d'explosivité (LIE). Il est généralement recommandé de procéder à cinq changements de volume pour le débit de gaz inerte.
• Un indicateur du débit de purge doit être clairement visible. De plus, les canalisations de purge doivent être équipées d'électrovannes ouvertes en position normale.
• Le système atmosphérique doit être équipé de dispositifs de verrouillage afin que les gaz inflammables soient bloqués par des électrovannes normalement fermées en cas de panne de courant, de chute de température en dessous de 1 400 °F ou de débit insuffisant du composant principal de l'atmosphère.

Cela dépend de votre processus. Les atmosphères à base d'azote destinées au traitement des métaux ont fait leurs preuves depuis de nombreuses années. En raison de l'énorme palette d'exigences imposées aux fours pour produire les divers matériaux et surfaces nécessaires, le recours à des mélanges gazeux est désormais une nécessité. Différents produits peuvent tolérer des concentrations différentes de composants oxydants dans l'atmosphère du four en raison de composants réducteurs ou réactifs supplémentaires dans le mélange. Il est donc possible de tolérer le recours à de l'azote généré sur place et comportant des quantités résiduelles d'oxygène. Grâce à la maîtrise de vos niveaux de tolérance à l'oxygène, nous pouvons vous aider à réduire vos coûts.

C'est une question qui revient fréquemment. Pour résoudre les problèmes d'oxydation dans une atmosphère de four continu, il est important de mesurer à la fois le niveau d'oxygène et le point de rosée. Voici pourquoi.

Le point de rosée est une mesure de la teneur en humidité d'un gaz et il correspond à la température à laquelle la vapeur d'eau d'un échantillon gazeux commence à se condenser. La teneur en oxygène revient donc simplement à mesurer la pression partielle de l'oxygène.

Lorsqu'un échantillon de gaz est extrait de la zone chaude d'un four pour analyse, des gaz réactifs comme H₂, CO ou CₓHᵧ se sont déjà combinés avec tout O₂ présent pour produire de l'humidité et d'autres composants gazeux. En conséquence, en fonction de la température du four et de la façon dont l'échantillon est obtenu, l'analyseur affiche souvent un faible niveau d'oxygène. Dans la plupart des applications, un faible niveau d'oxygène et un point de rosée bas sont nécessaires pour contrôler le processus et empêcher l'oxydation.

Oui, la présence de fuites dans toute conduite de gaz de haute pureté sous pression peut provoquer une oxydation intermittente. Le problème peut avoir plusieurs causes. La première est la rétrodiffusion : le mouvement des impuretés de l'air environnant vers une conduite de gaz à haute pression et pauvre en impuretés. Ce phénomène dû à des gradients de concentration et non à des gradients de pression est accentué par des changements de débit, de pression ou de température de la tuyauterie.

Les spécialistes sectoriels d'Air Products peuvent vous aider à trouver l'origine de votre problème. Étant donné que l'oxydation est intermittente, vous devrez surveiller en permanence la canalisation d'azote pour détecter les fuites à l'aide d'un analyseur d'oxygène à l'état de traces. Pour les conduites de gaz combustible, un détecteur de gaz inflammable peut également être employé. Lorsque les impuretés ont été trouvées, la source de la fuite peut être repérée à l'aide de différentes techniques, notamment le test des bulles de savon, le test de la pression statique ou la spectrométrie de masse à l'hélium. Les fuites se produisent souvent dans les fissures de soudure, les joints mécaniques, les garnitures de soupape et les raccords desserrés.

Les systèmes classiques de projection d'oxygaz à haute vitesse (HVOF, High Velocity Oxy-Fuel) n'utilisent que quelques types de combustibles, généralement le kérosène, le méthane (gaz naturel), le propane, le propylène et l'hydrogène. Si chaque combustible possède ses propres avantages, l'hydrogène offre des atouts uniques. Grâce à une conductivité thermique supérieure, l'hydrogène offre le meilleur transfert de chaleur de la flamme aux particules en poudre, malgré une température de flamme globalement inférieure à celle des hydrocarbures. L'excès d'hydrogène dans la flamme crée également une atmosphère réductrice, ce qui réduit la production d'oxyde. Comme les réactifs stœchiométriques que sont l'hydrogène et l'oxygène brûlent complètement, aucun résidu non brûlé ne se dépose pas sur le revêtement. Gaz le plus léger et doté des meilleures propriétés de célérité du son, l'hydrogène présente le plus fort potentiel de vitesse des particules, ce qui leur permet d'adhérer plus facilement. De plus, vous n'avez pas besoin de coussins chauffants en hiver pour assurer un débit de carburant suffisant jusqu'à la cabine de projection, comme c'est le cas avec d'autres combustibles.

À l'état liquide, l'azote a une température de -320 degrés Fahrenheit! Cela en fait l'un des liquides de refroidissement les plus efficaces disponibles. En fonction de votre processus, l'azote liquide peut fournir un contrôle de la température, raccourcir le temps de cycle et améliorer la qualité du produit. L'azote est également un produit écologique, car il ne laisse aucun résidu et il provient de l'air que nous respirons. Il est employé dans un grand nombre de processus industriels et peut être adapté au traitement thermique, à l'usinage, à la projection thermique et à de nombreuses autres applications confrontées à des problèmes liés à l'excès de chaleur.

Seuls quelques types de combustibles peuvent être employés dans les systèmes classiques de projection d'oxygaz à haute vitesse (HVOF, High Velocity Oxy-Fuel), à savoir l'hydrogène, le kérosène, le méthane (gaz naturel), le propane et le propylène. Si chaque combustible possède ses propres avantages, l'hydrogène offre des possibilités uniques :

• Grâce à une conductivité thermique supérieure, l'hydrogène offre le meilleur transfert de chaleur de la flamme aux particules en poudre, malgré une température de flamme globalement inférieure à celle des combustibles hydrocarbonés classiques.
• Les performances du procédé HVOF dépendent du type de carburant, du rapport stœchiométrique et de la pression de combustion, ainsi que des caractéristiques de conception du pistolet. La possibilité de faire passer des flux riches en hydrogène crée une atmosphère réductrice, qui diminue la production d'oxyde et améliore encore la qualité du revêtement.
• Grâce à la combustion complète des réactifs stœchiométriques que sont l'hydrogène et l'oxygène, aucun résidu non brûlé ne se dépose sur le revêtement.

De plus, l'hydrogène peut être fourni à des pressions suffisantes dans des tubes et des réservoirs de liquide en vrac qui ne nécessitent pas de coussin chauffant pendant les mois d'hiver afin d'assurer un débit de carburant suffisant vers votre cabine HVOF.