L’eau et l’aluminium fondu sont une combinaison dangereuse

Il n’est pas rare qu’un écrivain Hackaday parcoure la section des commentaires d’un article donné, à la recherche d’idées ou pour apprendre quelque chose de nouveau. Souvent, ceux qui ont de l’expérience dans divers domaines partageront des noyaux de connaissances ou soulèveront des questions sur un sujet particulier. Récemment, il m’est arrivé de regarder avec intérêt un article sur la fonderie d’aluminium, compte tenu de ma propre expérience dans le domaine. Un commentaire en particulier a attiré mon attention.

Et non, l’eau ne provoquera pas d’explosion de vapeur. Il y a un gars sur youtube (myfordlover, je pense) qui réfute ce mythe avec du fer fondu, versant le fer dans l’eau, versant de l’eau dans une louche de fer fondu et ainsi de suite. Nous serons heureux de faire une vidéo démontrant cela avec de l’aluminium si vous le souhaitez.

Ayant travaillé quelque temps dans une usine de moulage sous pression d’aluminium, j’espère sincèrement [John] n’a pas tenté cet exploit. Alors qu’il y sont un certain nombre de vidéos YouTube montrant que cela peut être fait sans calamité, il y en a beaucoup qui montrent exactement le contraire. Le mélange d’aluminium fondu et d’eau se termine souvent très mal, causant des blessures graves ou même des décès sur le lieu de travail. Plongeons plus profondément pour voir pourquoi.

La magie des couches d’oxyde

L’une des raisons pour lesquelles l’aluminium est si prisé en tant que matériau est sa résistance à la corrosion. L’aluminium brut forme facilement une couche d’oxyde résistante lorsqu’il est exposé à l’air, ce qui protège le métal de la corrosion ou des réactions avec de nombreux produits chimiques. Cette couche d’oxyde peut se former incroyablement rapidement et c’est l’une des raisons pour lesquelles de nombreux YouTubers ont réussi à verser de l’aluminium fondu dans l’eau sans se blesser. Dans les bonnes conditions, l’aluminium peut former une couche d’oxyde lorsqu’il voyage dans l’air d’une poche vers un seau d’eau. Beaucoup utilisent cette démonstration dangereuse et risquée comme « preuve » que les explosions majeures d’aluminium et d’eau sont un « mythe ».

Bien sûr, trouvez un emploi dans une usine de moulage et vous vous rendrez vite compte de la gravité de l’affaire. Il n’est pas rare que des établissements interdisent entièrement les contenants d’eau jetables et les boissons non alcoolisées, de peur qu’un contenant mis au rebut ne se retrouve dans une poubelle et ne transporte de l’humidité dans un four de fusion. Dans mon travail d’ingénieur de fonderie, apporter une bouteille d’eau ou une canette de boisson gazeuse sur place comportait un avertissement pour la première infraction et un licenciement immédiat pour la seconde. Le danger est tout simplement trop élevé pour prendre des demi-mesures en matière de sécurité. Les opérations de coulée nécessitent généralement que tous les employés regardent des vidéos de sécurité qui clarifient les risques, avant de travailler sur l’aire de coulée.

Des exemples du danger sont facilement disponibles. Souvent, des incidents peuvent se produire lorsque de l’aluminium en fusion est versé dans un moule contenant de l’humidité. Un autre domaine à risque est le chargement de déchets dans un four. La ferraille d’aluminium elle-même peut être humide ou des bouteilles contenant du liquide peuvent être accidentellement mélangées au matériau. Lorsque la ferraille est ajoutée au métal en fusion dans le four, d’énormes éruptions peuvent se produire.

Causes d’explosion

En raison d’une multitude de facteurs, des explosions intenses peuvent se produire lorsque l’aluminium en fusion et l’eau se mélangent dans les bonnes conditions. Le premier est le plus évident : l’eau entrant en contact avec le métal en fusion à plus de 660 °C a tendance à se vaporiser en vapeur presque instantanément. La vapeur augmente rapidement de volume, projetant le métal en fusion sur de grandes distances et cela seul peut causer de graves blessures et dommages. Cela brise également l’aluminium fondu, connu sous le nom de fragmentation. Ceci a pour effet de provoquer un plus grand mélange entre le métal en fusion, et l’eau et la vapeur. Cela augmente encore le taux de transfert de chaleur vers le fluide et augmente la vitesse de réaction entre la vapeur et l’aluminium en raison de la plus grande surface de contact entre les deux.

De plus, la réaction chimique entre l’eau et l’aluminium ne fait qu’ajouter à l’intensité de l’explosion. Dans ce cas, les atomes d’aluminium réagissent avec les molécules d’eau, formant de l’oxyde d’aluminium et de l’hydrogène gazeux. Il s’agit d’une réaction exothermique qui libère une grande quantité de chaleur – plus de 2,5 fois la quantité générée par une quantité similaire de nitroglycérine. Naturellement, l’hydrogène gazeux généré est alors libre de brûler avec l’oxygène de l’atmosphère environnante. De plus, tout aluminium fondu atomisé par l’explosion peut ensuite s’oxyder rapidement dans l’air, libérant plus de chaleur au cours du processus.

Une combinaison de tous ces facteurs peut conduire à des explosions incroyablement violentes. Un peu plus qu’une seule bouteille d’eau égarée est capable de détruire toute une usine de moulage dans les pires conditions.

Caractériser les incidents

Bien sûr, tous les incidents ne se déroulent pas de la même manière. Une grande variété de facteurs peuvent influencer la gravité d’une telle explosion, de mineure à catastrophique. L’Aluminium Association regroupe les incidents en trois catégories, selon la gravité de l’explosion. Les événements de Force1 sont mineurs, concernant souvent les éclaboussures de métal en fusion sur des distances allant jusqu’à 15 pieds. Les événements de Force 2 sont plus graves, avec du métal pulvérisé jusqu’à 50 pieds de distance et avec de fortes explosions et un dégagement de lumière. Enfin, les événements de Force 3 ont tendance à être suffisamment bruyants pour être très douloureux, avec du métal projeté à plus de 50 pieds et causant généralement des dommages importants à la structure. Les événements de Force 3 sont heureusement rares, mais ont souvent tendance à détruire la plupart des installations dans lesquelles ils se produisent. Le rapport annuel de l’Aluminium Association note un seul événement en 2019, heureusement sans perte de vie.

Dans l’ensemble, le but de cet article est de souligner que les preuves anecdotiques ne peuvent pas être utilisées pour déclarer quelque chose de sûr. Il vaut la peine de faire vos propres recherches et d’obtenir des informations auprès de professionnels avant d’essayer quelque chose qui pourrait éventuellement vous blesser ou blesser d’autres personnes. Bon piratage là-bas, et gardez-le en sécurité !