soude caustiqueLa soude caustique (NaOH) est l'une des matières premières chimiques les plus importantes, avec une production annuelle totale de 106 tonnes. Elle est utilisée en chimie organique, dans la production d'aluminium, dans l'industrie papetière, dans l'industrie agroalimentaire, dans la fabrication de détergents, etc. La soude caustique est un coproduit de la production de chlore, dont 97 % est obtenue par électrolyse du chlorure de sodium.
La soude caustique a un impact agressif sur la plupart des matériaux métalliques, notamment à haute température et à forte concentration. Cependant, on sait depuis longtemps que le nickel présente une excellente résistance à la corrosion par la soude caustique, quelle que soit sa concentration et sa température, comme le montre la figure 1. De plus, sauf à très haute concentration et à très haute température, le nickel est insensible à la fissuration par corrosion sous contrainte induite par la soude caustique. Les alliages de nickel de qualité standard 200 (EN 2.4066/UNS N02200) et 201 (EN 2.4068/UNS N02201) sont donc utilisés aux étapes de production de la soude caustique qui exigent la plus haute résistance à la corrosion. Les cathodes de la cellule d'électrolyse utilisée dans le procédé membranaire sont également en feuilles de nickel. Les unités en aval, servant à concentrer la solution, sont elles aussi en nickel. Elles fonctionnent selon le principe de l'évaporation multi-étagée, principalement avec des évaporateurs à film tombant. Dans ces installations, le nickel est utilisé sous forme de tubes ou de plaques tubulaires pour les échangeurs de chaleur de préévaporation, sous forme de feuilles ou de plaques plaquées pour les unités de préévaporation, et dans les canalisations de transport de la solution de soude caustique. Selon le débit, les cristaux de soude caustique (solution sursaturée) peuvent corroder les tubes de l'échangeur de chaleur, ce qui nécessite leur remplacement après une période de fonctionnement de 2 à 5 ans. Le procédé d'évaporation à film tombant est utilisé pour produire de la soude caustique anhydre hautement concentrée. Dans le procédé à film tombant mis au point par Bertrams, un sel fondu à une température d'environ 400 °C sert de fluide caloporteur. Il convient d'utiliser ici des tubes en alliage de nickel à faible teneur en carbone 201 (EN 2.4068/UNS N02201) car, à des températures supérieures à environ 315 °C (600 °F), la teneur en carbone plus élevée de l'alliage de nickel standard 200 (EN 2.4066/UNS N02200) peut entraîner la précipitation de graphite aux joints de grains.
Le nickel est le matériau de construction privilégié pour les évaporateurs de soude caustique lorsque les aciers austénitiques ne peuvent être utilisés. En présence d'impuretés telles que des chlorates ou des composés soufrés, ou lorsque des résistances plus élevées sont requises, des matériaux contenant du chrome, comme l'alliage 600L (EN 2.4817/UNS N06600), sont parfois employés. L'alliage 33 à haute teneur en chrome (EN 1.4591/UNS R20033) présente également un grand intérêt pour les environnements caustiques. Si ces matériaux sont utilisés, il est impératif de s'assurer que les conditions de fonctionnement ne sont pas susceptibles de provoquer de la fissuration par corrosion sous contrainte.
L'alliage 33 (EN 1.4591/UNS R20033) présente une excellente résistance à la corrosion dans des solutions de NaOH à 25 % et 50 % jusqu'à son point d'ébullition, et dans une solution de NaOH à 70 % à 170 °C. Cet alliage a également démontré d'excellentes performances lors d'essais en conditions réelles dans une usine exposée à la soude caustique issue du procédé à diaphragme.39 La figure 21 présente des résultats concernant la concentration de cette solution caustique, contaminée par des chlorures et des chlorates. Jusqu'à une concentration de 45 % de NaOH, les alliages 33 (EN 1.4591/UNS R20033) et 201 (EN 2.4068/UNS N2201) présentent une résistance remarquable comparable. Avec l'augmentation de la température et de la concentration, l'alliage 33 devient même plus résistant que le nickel. Ainsi, grâce à sa teneur élevée en chrome, l'alliage 33 semble particulièrement adapté à la manipulation de solutions caustiques contenant des chlorures et de l'hypochlorite, issues des procédés à diaphragme ou à cellule à mercure.
Date de publication : 21 décembre 2022