Progress in Refrigeration Science and Technology. Proceedings of the XIth International Congress of Refrigeration, Munich, 1963

357 Pages·1965·27.389 MB·English

by  The International Institute of Refrigeration (Auth.)

PROCEEDINGS OF
THE Xlth INTERNATIONAL CONGRESS OF REFRIGERATION
COMPTES RENDUS
DU Xlème CONGRÈS INTERNATIONAL DU FROID
MUNICH 1963
PROGRESSIN REFRIGERATION
SCIENCE AND TECHNOLOGY
PROGRÈS DANS LA SCIENCE ET
LA TECHNIQUE DU FROID
VOLUMEIII
PUBLISHED FOR THE
INTERNATIONAL INSTITUTE OF REFRIGERATION
INSTITUT INTERNATIONAL DU FROID
BY THE
PERGAMON PRESS
OXFORD · LONDON · NEW YORK · PARIS
AND
VERLAG C.F.MÜLLER
KARLSRUHE
Pergamon Press Ltd., Headington Hill Hall, Oxford
4 & 5 Fitzroy Square, London W.l
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Copyright
©
1965
PERGAMON PRESS LTD.
First published 1965
Library of Congress Card No. 60-16886
Printed in Western Germany by
C. F. Müller, Buchdruckerei und Verlag G.m.b.H., Karlsruhe
Volume III
Officers of Commissions 7, 8, and 9 of the International Institute of Refrigeration.
Présidents et Secrétaires des Commissions 7, 8, et 9 de ΓInstitut International du Froid.
COMMISSION 7 Vice-Presidents :
President : Dr. B. Emilsson, Institutet for Vaxtfors-
kning och Kyllagring, Nynäshamn, Swe-
Dr.Ing. M. Fasoli, Direction Générale den.
des Chemins de Fer Italiens, Service M. J. Lorentzen, A/S Atlas, Baldersgade
Matériel et Traction, Viale S. Lavagnini 3, Copenhagen N, Denmark.
58, Florence, Italie.
M. G. E. Merlin, Ing. en Chef Adjoint au
Directeur Technique, Compagnie Généra-
Vice-Présidents : le Transatlantique, 6, rue Auber, Paris (9e ),
France.
Dr. E. Baumgartner, Directeur des
Entrepôts Frigorifiques de la Gare de
Secretaries :
Bâle, Munchensteinerstr. 93, Suisse.
M. J. Conan, 82 bis, rue de Coulmiers,
Dr. F. L. Levy, 18 Upper Grosvenor Nantes (L.-A.), France.
Street, London, U.K.
Mr. Γ. Telfer, Lloyd's Register of
M. H. Veenstra, Mauritskade 41, La Shipping, 71 Fenchurch Street, London,
Haye, Netherlands. E.C. 2, U.K.
Secretary : COMMISSION 9
M. M. Moreno, Direction Générale des President :
Chemins de Fer Italiens, Service Matériel
Ir. Γ. vanHiele, Directeur de l'I.B.V.T.,
et Traction, Viale S. Lavagnini 58,
Wageningen, Netherlands.
Florence, Italie.
Vice-President :
Dr. W. R. Woolrich, Dean, College of
COMMISSION 8
Engineering, University of Texas, Austin
President : 12, Texas, U.S.A.
Mr. K. C. Hales, Technical Director,
Secretary :
Shipowners Refrigerated Cargo Research
Association, 140 Newmarket Road, Cam- M. Rémy, S.E.T.I.F., 17, rue de Clichy,
bridge, U.K. Paris, France.
I. Commission 7
Refrigerated transport by land and by air·
Transports frigorifiques terrestres et aériens.
SESSIONS :
Refrigerated Vehicles Véhicules frigorifiques
Testing of Equipment for Etude expérimentale sur
Refrigerated Vehicles les équipements des
véhicules frigorifiques
Transport of Foods Transport des denrées
périssables
Refrigerated Vehicles Véhicules frigorifiques
VII-6
Prévention de la corrosion des parois métalliques de la caisse du wagon
du côté de l'isolation
Prevention of Corrosion of the Metal Walls of the Body of Railway-Trucks on
the Insulation Side
CZESLAW TRAWA, Ingénieur
Bureau Central de Construction du Matériel Ferroviaire, Poznan, Pologne
SUMMARY. Development to date in the construction of insulated vehicles for the transport
of perishable foodstuffs has been in metal structures. These structures can be seriously damaged
or even ruined by corrosion in the process of cooling by water ice. Corrosion may be also caused
by the lack of suitable sanitary conditions during unloading of the vehicle. Salt solutions and
acids and their corrosion rates, are directly proportional to the concentration level of the solu-
tion. Resulting losses are very high and have been confirmed by different technical publications
and literature. In order to effectively prevent these losses, it is necessary to detail the methods
of protection especially on the surf ace facing the insulation. This is justified by the fact that,
short of dismantling the body of the vehicle, it is not possible to observe the processes on the
inside and to remedy this in due time.
Corrosion prevention may be divided into'the following :
1. mechanical means, depending on different technological and structural elements,
2. chemical means — relating to the various metallic and non-metallic protectives,
3. connected operations — relating to service, washing and cooling methods.
Il serait impossible à présent de trouver un domaine quelconque de la technique
moderne, dans lequel on ne songe à prévenir la dégradation progressive des constructions
métalliques et à les rendre résistantes contre la destruction par corrosion. Ici par « cor-
rosion» on entend la détérioration du métal en résultat d'une action chimique ou bien
électrochimique de la part de l'entourage. Une telle corrosion a un caractère irrévocable,
c. à. d. le produit de la corrosion ne peut plus être réduit et redevenir le métal d'origine.
La corrosion est toujours amorcée à la surface du métal et elle avance vite au fond.
Ceci est accompagné quelquefois de changement de l'aspect du métal, à la surface
duquel apparaissent d'irrégulières cavités, tâches, piqûres etc. Le métal corrodé, tout en
se transformant en oxydes et hydroxydes, devient recouvert d'une croûte souvent
adhérante fermement à sa surface.
On distingue des métaux d'une résistance à la corrosion plus ou moins élevée. Toute-
fois, cette résistance à la corrosion n'a point un sens absolu: un métal résistant à la
corrosion dans certaines circonstances n'en est plus, peut-être, en d'autres. Ainsi la
qualification, tant au point de vue qualité que quantité, de la résistance d'un métal à
la corrosion est bien relative et n'est valide qu'en de conditions définies.
Suivant les statistiques, environ un tiers de métaux produits est retiré du service
technique à cause de corrosion. Tout en supposant qu'environ deux tiers du métal
corrodé sont ensuite récupérés en hauts fourneaux, il faut admettre que 1/9, c-à-d.
environ 10 pour cent, des métaux produits est dissipé par suite de l'action corrosive.
Alors, de 350 millions tonnes de fer produites dans le monde entier on obtient environ
35 millions tonnes de fer dissipées en poudre chaque année en résultat de la corrosion.
C'est ainsi qu'une partie assez considérable de la production de l'industrie sidérurgique
n'a que refaire les pertes causées par la corrosion de métaux.
1619
VII-6
La valeur en dollars ou roubles de ces quantités deafer disparu, quoiqu'elle soit im-
portante, ne représente qu'une fraction de la valeur des matériaux employés pour la
production des objets qui subissent une corrosion. D'après les renseignements améri-
cains les pertes totales causées par la corrosion en 1955 atteignirent 6 milliards de dollars
par année; cependant les dépenses pour le renouvellement de couches de protection
atteignirent en Allemagne un milliard de marks en 1937.
C'est en vue de ces pertes immenses que les industries particulières, y aussi l'industrie
ferroviaire, ont entrepris des recherches afin de déterminer les méthodes les plus efficaces
de^ protection de métaux, en particulier de fer, contre la corrosion.
De tous les wagons ferroviaires ce sont les wagons réfrigérants qui sont le plus ex-
posés aux dangers de la corrosion dans les éléments métalliques. Ceci résulte de l'adoption
de la méthode la plus simple, et à cause des frais les plus bas — la plus répandue, de
réfrigération avec emploie de la glace hydrique, ou bien de la glace hydrique avec du
sel. Ces wagons sont toujours encore de construction métallique, toutefois recouverts
de couches anti-corrosives. A présent on n'emploie plus de constructions non protégées
contre la corrosion des parties métalliques.
Afin de combattre effectivement la corrosion dans les wagons réfrigérants il faut
surtout prévenir la corrosion des parois métalliques de la caisse du côté de l'isolation,
étant donné qu'il est impossible d'observer le progrès de la corrosion de ce côté, sans
démonter les parois isolées de la caisse, afin d'entreprendre le nécessaire dès le début,
comme en cas de la corrosion à l'extérieur de la caisse du wagon.
Ainsi toute protection anti-corrosive peut être classifiée comme suit:
I - les procédés mécaniques dépendant de différents éléments constructifs et tech-
nologiques,
II - les procédés chimiques, c.-à-d. des différentes couches de protection métalliques
et non-métalliques,
III - les procédés de service, c.-à.-d. liés avec la méthode de réfrigération, de service
et de lavage du wagon,
I. LES PROCÉDÉS MÉCANIQUES
Un des aspects fondamentaux de la prévention de corrosion est la construction du
wagon, particulièrement de la caisse. C'est ainsi que le constructeur joue un rôle im-
portant dans la lutte contre la corrosion. On ne le prenait en considération que
récemment, le constructeur ne concevant son projet qu'au point de vue de sa résistance,
efficacité, esthétique etc., exceptionnellement y ajoutant aussi cet ennemi le plus dange-
reux de la résistance - la corrosion. Il s'agit cependant tout d'abord d'assurer à la
construction du wagon réfrigérant une simplicité et une accessibilité, afin que toute
humidité puisse facilement échapper de l'intérieur du wagon, qui ne lui offre ainsi aucun
abri par des coins inaccessibles facilitant l'amassement de l'ordure et favorisant l'amor-
çage de la corrosion. Pour cette raison la construction d'un tel wagon devrait prévoir
l'écoulement des eaux vers un emplacement situé le plus bas, d'où ils seraient évacués.
L'autre question non moins importante, mais souvent non appréciée à sa juste valeur,
c'est celle des principes de joindre des différents métaux présentant le danger de la cor-
rosion électrochimique. Ceci est particulièrement désavantageux dans le cas des joints
de métaux dont le potentiel électrique normal est tout à fait différent, c.-à-d. dans les
joints avec de métaux plus précieux. De nombreuses couches de protection, telles que
par exemple les chouches obtenues par zincage ou cadmage, en contact avec de métaux
plus précieux subissent une destruction complète en peu de temps. Ceci résulte de
l'action de éléments électriques locaux sur les faces en contact. Ici le métal du potentiel
plus bas se dissout, c.-à-d. il est corrodé.
La formation des éléments électriques locaux dépend de la présence d'un electrolyte
sous la forme de l'eau douce or de l'eau de mer, de l'humidité de l'air, des acides et des
alcalis ou bien de leurs vapeurs. Particulièrement dangereuses sont des couches d'é-
lectrolyte de petites épaisseurs sous la forme d'un condensé ou d'une ressué.
1620
VII-6
Toutes ces formes de corrosion peuvent être prévenues par emploie de peinture de
protection ou bien de couches intermédiaires diélectriques, par exemple de matériaux
synthétiques ou de caoutchouc etc. Une couche d'une peinture spéciale joue le rôle
d'une barrière de diffusion, empêchant la pénétration des ions dans l'intérieur des
joints de l'électrolyte et le résultat en est, que le courant électrique ne coule plus.
Ces peintures doivent présenter une bonne adhésion, une résistance à l'action de l'eau
et du froid, une élasticité et doivent être aussi de bons diélectriques.
Pour l'isolation des joints on se peut servir aussi de nombreuses pâtes et ciments
basés aux bitumes etc. C'est ainsi qu'à l'aide de moyens tout à fait simples on peut
obtenir de résultats appréciables.
Des caisses de wagons-réfrigérants modernes sont construites entièrement en métal
aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur. Cette construction assure une meilleure étanchéité
et une résistance mécanique plus élevée, ce qui est d'une grande importance en service
sur les chemins de fer. Une bonne étanchéité de la caisse du wagon-réfrigérant peut aussi
être obtenue par l'emploie de tôles de grandes dimensions, ce qui réduit le nombre des
joints soudés et vissés.
En ce qui concerne les tôles extérieures, il est avantageux d'y employer de tôles" à
cannelures longitudinales, plutôt que de tôles lisses, puisqu'on obtient ainsi une rigi-
dité de la caisse plus élevée, une réduction en main-d'œuvre considérable à dresser la
caisse soudée et en résultat:
a) les tensions internes de la caisse sont réduites et la structure des tôles n'est plus
soumise aux changements provoqués par les températures excessives,
b) Pétanchéité des tôles extérieures de la caisse est meilleure, ce qui est favorable
au point de vue du coefficient «K» de conductibilité calorifique de la caisse,
c) moins de mastic est nécessaire afin d'obtenir des faces d'extérieur lisses, ce qui
contribue aussi à la réduction du poids du wagon,
d) la peinture du wagon est ainsi rendue plus durable,
e) la résistance à la corrosion est plus haute.
De nombreux ennuis sont causés par le plancher des wagon-réfrigérants, particulière-
ment dans les joints, puisqu'ils sont exposés aux changements de température et de l'-
humidité comme aussi aux charges provenant de l'équipement de chargement et de
sollicitations dynamiques. Ceci est aussi applicable aux planchers en aciers sur le châssis
du wagon, où pénètre le condensé de l'espace supérieur isolé et, de plus en plus au
cours du service, par des joints, les'eaux'de lavage et les eaux de fusion de la glace.
C'est pourquoi iTest recommandé^d'assurer au plancher en tôles lisses une pente vers
des~goutières longitudinales et de dispositifs d'évacuation.
Corrosion I^Ul
* 2 3 Temps (années)
Fig. i. La résistance de différents aciers à la corrosion
1621
VII-6
L'attention toute particulière doit être dirigée vers la partie du plancher en acier sur
le châssis du wagon où les bacs à glace sont disposés, puisque c'est ici qu'existe le
danger de pénétration de salines. Pour cette raison on emploie quelquefois des aciers
spéciaux au cuivre, comme le Corten, ou bien de tôles en acier inoxydable.
La résistance de différents aciers à la corrosion est représentée dans Fig. 1. On y
voit, que la résistance du Corten est supérieure à celle d'un acier au carbone environ
4 à 6 fois, pendant que pour l'acier au cuivre elle est supérieure 2 à 3 fois à celle de
l'acier au carbone. On y voit aussi, que cette résistance à la corrosion pour les différents
aciers est peu différenciée au début du service, ces différences accroissant avec le pro-
grès du temps.
De même que les tôles extérieures, aussi les tôles intérieures du plafond, des faces,
des bouts, et le plancher supérieur doivent être imperméables afin d'assurer la valeur
constante autant que possible du coefficient de conductibilité frigorifique «k» entre
deux opérations d'entretien successives. La constance de ce coefficient dépend toutefois
de la qualité de l'isolant et indirectement aussi de la corrosion du wagon, car si l'on
emploie un isolant hygroscopique, le résultat en sera non seulement un accroissement
du poids du wagon et de la valeur du coefficient «k»; la présence de l'eau permanente
va accélérer le processus de corrosion. C'est ainsi que l'efficacité du wagon-réfrigérant
est liée directement avec la qualité de l'isolant.
Un isolant parfait devrait avoir les qualités suivantes:
a) le coefficient de transmission «λ» le plus bas possible et constant pendant une
période quelconque, aussi en présence de l'humidité,
b) un poids spécifique «y» le plus bas possible,
c) non hygroscopique,
d) non combustible,
e) sans odorat,
f) résistant à la corrosion, aux termites, aux températures de —50 à +70°C, aux
vibrations, au viellissement et à l'action de l'acide muriatique.
g) haute résistance mécanique,
h) prix d'achat non élevé.
II. LES PROCÉDÉS CHIMIQUES.
La plupart des méthodes chimiques employées fut développée récemment en résultat
de l'emploie général de la technologie des métaux. Les chouches de protection se rejouissent
ici de l'application la plus répendue. Ce sont des couches métalliques ou non-métalliques.
Les couches métalliques peuvent être obtenues par des méthodes diverses, dont la plus
répandue est celle de couches cuites. Elle consiste en l'immersion d'un objet dans un
métal de protection en état liquide, qui s'attache à la surface de cet objet, en y formant
une couche, dont l'épaisseur dépend de la température du métal liquide, de la durée
de l'immersion, comme aussi de la nature de l'objet et du métal fondu.
Il y a aussi des couches obtenues par des méthodes électrolytiques, qui sont beaucoup
plus simples et assurent une variation facile de l'épaisseur de la couche dans une zone
maximale. Grâce à l'absence de chauffage la structure du métal des objets ainsi traités
n'y est pas modifiée.
Les couches non-métalliques^ obtenues à l'aide de vernis et de peintures, présentent
la protection de métaux la plus universelle, contre la corrosion les propriétés de ces
couches dépendant de leurs structures.
Ce qui est ici le plus important c'est l'adhésion de la peinture au métal, et ceci dépend
autant de la qualité de la peinture, que de l'état de la surface du métal. Une surface mé-
tallique qui est humide, encrassée, couverte d'oxydes ou de graisse, ne peut pas recevoir
une peinte de protection à cause de l'adhésion faible dans ces circonstances. Toutefois,
même des couches les plus parfaites ne sont pas imperméables d'une façon absolue.
Des couches de peintures dures et frittées sont plus résistantes à l'action de l'humidité
que les couches sechées dans l'air. Presque toutes les couches subissent une détérioration
1622
VII-6
sous l'action de l'humidité au point de vue de leur résistance mécanique. Quant à la
corrosion, une couche de peinture peut avoir une action retardante, peut être neutre,
ou bien elle peut favoriser le progrès de la corrosion, conformément au choix de pig-
ments, ceux-ci se divisant ainsi en trois catégories:
pigments retardissants la corrosion: poudre de zinc, poudre d'aluminium, chromate
de zinc, plomb oxyde rouge;
pigments neutres: silex, baryte carboné, plomb titane, fer oxydé, blanc de plomb;
pigments favorisants la corrosion: certains fer oxydés, suie, graphite.
Les couches à l'action retardissante, même quand elles sont endommagées, présentent
une protection pour le métal et sont toujours supérieures aux couches aux pigments
neutres. Aussitôt que l'humidité réussit à pénétrer dans la couche neutre, la corrosion
commence.
Les produits de la corrosion détachent la peinture de la surface du métal, facilitant
ainsi la corrosion.
Il est pire encore dans le cas des pigments qui favorisent la corrosion.
Comme nous voyons, les couches de vernis et de peintures doivent satisfaire à certains
devoirs, et c'est pourquoi on emploie toujours plusieurs couches à la fois. La couche
la plus proche du métal, la couche de fond, doit se caractériser par une adhésion élevée
et elle doit contenir de pigments retardissant la corrosion. La couche intermédiaire et
la couche supérieurs doivent être imperméables à la lumière et à l'humidité et se carac-
tériser d'une dureté et d'une résistance mécanique élevée.
Les couches de peinture de protection peuvent être appliquées à l'aide de brosses, ou
bien, dans le cas des objets de petites dimensions, par immersion. Des objets de grandes
dimensions sont peints par pulvérisation par pistolet pneumatique. Les couches cuites
sont obtenues dans des chambres étanches à réchauffage par de lampes spéciales.
Il y a aussi de couches de protection non-métalliques obtenues par une transformation
de la surface du métal à l'aide d'autres éléments par une méthode chimique ou électro-
chimique (oxydation anodique). Le composé ainsi obtenu doit être insoluble, réunit
complètement avec le métal. La composition chimique de ces couches est diverse, mais
en plupart ce sont des oxydes.
Pour la protection des alliages d'aluminium contre la corrosion on emploie généralement
des couches de A10 renforcées par l'oxydation anodique, d'une épaisseur de 0,01 à
2 3
0,1 μ et obtenant de 3 à 15 μ en résultat de l'oxydation anodique.
La choix d'une méthode de protection contre la corrosion se fait sur la base de consi-
dérations économiques, de conditions de l'opération, de la construction et de la stabilité
à obtenir. Une protection contre la corrosion de courte durée est différente d'une protection
plus durable.
Les mesures de protection contre la corrosion employées en Pologne pour les wagons-
réfrigérants comprennent des peintes basées sur les recommandations de l'UIC con-
tenues dans le fascicule No 842-1, 2 et 3.
III. LES PROCÉDÉS DE SERVICE
Les méthodes de service peuvent aussi contribuer à combattre la corrosion par une
élimination de certaines méthodes de réfrigération, de l'entretien du wagon et de son
lavage.
Pour la production du froid dans les wagons-réfrigérants on emploie la glace hydrique
avec du sel, la glace hydrique seule, la glace hydrique avec de la glace carbonique ou
bien la glace carbonique seule. Toutes ces méthodes sont employées en Europe sur les
wagons-réfrigérants ORE-UIC du type 2 avec une isolation forte. Les conditions les
plus favorables à la corrosion sont créés dans la production du froid à l'aide de la glace
d'eau avec du sel, pendant qu'elles sont les plus défavorables si on emploie la glace
carbonique.
1623
VII-6
L'insouciance du personnel employé à charger les wagons-réfrigérants, comme par
exemple une déposition impétueuse de denrées ou de la glace en grandes pièces, des
manœuvres nonchalants des chariots dans l'intérieur du wagon, peuvent causer de graves
dommages résultant en une réduction de la qualité isolante du wagon et facilitant la
corrosion des éléments métalliques de la caisse. De tels dommages peuvent aussi être
causés pendant les manœuvres sur les buttes de triage.
Le lavage des wagons à l'eau froide jetée à une pression élevée cause aussi des fissures
dans le revêtement de l'intérieur, ce qui entraîne une réduction de la valeur du coefficient
«k» et facilite la corrosion.
CONCLUSIONS
Les mesures visant à la prévention de la corrosion des wagons-réfrigérants peuvent
être récapitulées comme suit:
1. Le choix d'une construction rationelle:
a) un façonnage facilitant l'évacuation de l'humidité,
b) l'emploie des aciers au cuivre ou type COR-TEN à haute résistance à la corrosion,
pour le revêtement de l'extérieur,
c) l'observation des principes concernant la manière de joindre des pièces de métaux
différents au point de vue de leur potentiel électrique,
d) l'emploie pour le revêtement de l'intérieur de tôles en alliages d'aluminium anodisé
ou de tôles en acier galvanisé,
e) l'emploie de matériaux isolants et de dispositifs d'évacuation convenables,
f) l'application sur une vaste échelle l'isolation «sandwich».
2. Les couches de protection:
a) l'emploie en toute mesure possible de couches métalliques,
b) l'emploie de peintures et de vernis de haute qualité, où l'emploie de couches mé-
talliques est impossible,
c) l'emploie de couches non-métalliques (anodisation).
3. Les procédés de service:
a) élimination de l'emploie du sel avec la glace d'eau,
b) observation des instructions de service du wagon,
c) réduction de l'emploie de l'eau pour le lavage du wagon, en y ajoutant des limiteurs
de corrosion.
4. Les caisses des voitures construire possiblement en matières synthétiques.
Le sujet de la protection contre la corrosion des parties métalliques des caisses de
wagon est pas du tout épuisé dans le rapport ci-dessus, chacune des questions signalées
ici méritant une considération beaucoup plus détaillée. C'est aussi pourquoi il y a lieu
de populariser les achèvements de la technique dans ce domaine.
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