Cette étude porte sur le comportement à la corrosion des tubes à ailettes en spirale intégrés dans des environnements de gaz de combustion à l'acide sulfurique à basse température, en mettant l'accent sur les effets des différentes distances de pas sur la résistance à la corrosion des tubes à ailettes en acier A106 Gr.B et ND, ainsi que sur l'évolution de leurs microstructures. Les échantillons ont été prélevés sur une chaîne de production industrielle de laminage à chaud, avec des distances de pas fixées à 8 mm, 11 mm et 13 mm pour l'acier A106 Gr.B, et à 8 mm et 11 mm pour l'acier ND. Tous les échantillons ont été meulés à 1200 grains, puis soumis à des tests de corrosion par immersion dans une chambre à température et humidité constantes. Les paramètres expérimentaux couvraient des températures allant de 30 à 140 ℃, des fractions massiques d'acide sulfurique de 30 à 80 %, et des temps de corrosion de 2 à 4 h. Le taux de corrosion a été calculé à l'aide de la méthode de perte de poids, avec des unités de mg·cm^⁻²·h^⁻¹. Le nombre d'échantillons parallèles était de ≥3, et l'écart type relatif était contrôlé à moins de 5 %.

La préparation des échantillons métallographiques a suivi les procédures standard d'inclusion, de polissage et de gravure avec de l'alcool nitrique à 4 %. Des observations ont été faites à l'aide d'un microscope optique Axio Scope A1 et d'un microscope électronique à balayage à émission de champ GeminiSEM 500. La taille des grains a été évaluée selon la méthode d'interception ASTM E112, et la fraction surfacique de perlite a été obtenue en faisant la moyenne de cinq points dans un champ de vision de 500× à l'aide du logiciel ImageJ.

1. L'échantillon avec un pas de 11 mm en matériau A106 Gr.B avait la plus faible fraction surfacique de perlite (9,1 %), un niveau de taille de grain de 7,5 et la plus grande uniformité microstructurale. Le taux de corrosion correspondant dans des conditions de 60 ℃ et 35 % de H_₂SO_₄ était de 35,7 mg·cm^⁻²·h^⁻¹, significativement inférieur à celui de l'échantillon à pas de 8 mm (63,5 mg·cm^⁻²·h^⁻¹).
2. L'échantillon d'acier ND avec un pas de 8 mm avait un niveau de taille de grain de 8,0 et une fraction surfacique de perlite de 10,4 %. Son taux de corrosion dans les mêmes conditions était de 4,6 mg·cm^⁻²·h^⁻¹, soit seulement 13 % de la valeur minimale de l'acier 20G. L'analyse par spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) a indiqué qu'un film de passivation continu contenant du Cr, du Cu et du Sb s'est formé à la surface de l'acier ND, avec une épaisseur d'environ 80–120 nm, inhibant efficacement la dissolution anodique.
3. Lorsque la température était ≥80 ℃ et que la concentration d'acide sulfurique était ≥50 %, les trois matériaux sont entrés dans la zone de passivation, avec des taux de corrosion tombant en dessous de 5 mg·cm^⁻²·h^⁻¹. L'effet de la distance de pas sur les résultats de la perte de poids a été réduit à l'intérieur de la plage d'erreur.

La relation entre la microstructure et les propriétés indique que la perlite, en tant que phase cathodique, a une différence de potentiel d'environ 60 mV avec la ferrite, ce qui en fait le site d'initiation de la piqûre. Pour chaque diminution de 1 % de la fraction volumique de perlite, le taux de corrosion est réduit en moyenne de 2,3 mg·cm^⁻²·h^⁻¹. Le raffinage du grain accélère la corrosion dans la zone de dissolution active, mais réduit la corrosion dans la zone de passivation en augmentant la densité de la couche de film. Pour chaque augmentation d'un niveau de la taille des grains, le taux de corrosion dans la zone active augmente de 1,8 mg·cm^⁻²·h^⁻¹, tandis que dans la zone de passivation, il diminue de 0,7 mg·cm^⁻²·h^⁻¹.

Sur la base des données expérimentales complètes, il est recommandé d'utiliser des tubes à ailettes en spirale intégrés avec un pas de 11 mm en A106 Gr.B ou un pas de 8 mm en acier ND dans les conditions de gaz de combustion de la chaudière où la température des gaz de combustion est ≤70 ℃ et la fraction massique de H_₂SO_₄ correspondant à la température du point de rosée de l'acide sulfurique est ≤45 %, afin d'équilibrer le coût et la résistance à la corrosion. Le processus de laminage doit contrôler la température de laminage finale à 880–920 ℃ et la déformation cumulative à ≥60 % pour réduire la fraction volumique de perlite et améliorer l'uniformité microstructurale.