Caractérisation par émission et diffraction des rayons X des couches d'oxydes formées par corrosion-érosion des aciers dans les circuits secondaires des centrales REP

Résumé
La corrosion-érosion est un cas particulier de corrosion généralisée des aciers au carbone se produisant à des températures supérieures à 150°C au contact d'un fluide en écoulement. Ce phénomène apparaît dans le circuit secondaire des centrales REP (Réacteurs à Eau Pressurisée) et conduit à des pertes d'épaisseur et à terme à la rupture des composants en service. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à la caractérisation des couches d'oxydes métalliques formées dans les conditions physico-chimiques régnant dans le circuit secondaire (eau déminéralisée et dégazée sous pression contenant divers réactifs alcalins). Pour ce faire, des études ont été conduites par spectrométrie d'émission X induite par excitation électronique de basse énergie (LEEIXS), diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage (MEB) et microscopie à force atomique (AFM). Elles permettent d'accéder à la nature de l'oxyde superficiel et de mettre en évidence l'effet de l'ajout du réactif alcalin (hydrazine) sur la composition chimique et la morphologie de cet oxyde. L'utilisation de la spectrométrie à décharge luminescente (SDL) a permis de mettre en évidence la complémentarité des méthodes employées et les limites de chacune d'elles lorsqu'elles sont employées séparément.

Abstract
Flow-accelerated corrosion (FAC) (also known as corrosion-erosion) is a tipical case of generalized corrosion which affects, in particular, carbon and low-alloy steels in a fluid stream at temperatures above 150°C. This phenomenon occurs in the secondary circuit of the PWR (Pressurized Water Reactor) powerplants and leads to a material loss process and, at the end, to a failure of the in-service components. The present work is devoted to the characterization of the thin iron oxide layers formed on the carbon steel components under the chemical and hydrodynamical conditions prevailing within the secondary circuit of the PWR powerplants (deaerated and alkalinized turbulent water or wet steam at 235°C). Experiments using low-energy electron induced X-ray spectrometry (LEEIXS), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) have allowed to get information on the nature and structure of the surface oxide layer and to put in light the influence of the alkaline reducing agent (hydrazine) added to the feedwater. Other experiments carried out by glow-discharge optical spectrometry (GDOS) have allowed to gain additional data and to show the complementarity of the methods used in this study.