EN
Métaux ferreux : caractère robuste et vocation lourde du traitement des tuyaux dans la fabrication
Aciers au carbone et faiblement alliés : une référence dans les secteurs du pétrole et du gaz ainsi que de la production d’énergie
Alliages à haute température résistants au fluage, tels que l’acier P91, pour le traitement et la fabrication des tuyaux
Aciers inoxydables ferritiques et duplex
Pendant le traitement des tubes en présence de milieux plus agressifs, tels que les chlorures, les acides organiques et l’eau de mer, des éléments comme le chrome et le molybdène présents dans les aciers inoxydables, les aciers duplex et les aciers superduplex permettent à ces aciers de former rapidement, et selon des rapports, de se « réparer » passivement contre la corrosion par piqûres et la corrosion sous dépôt. En particulier, les aciers inoxydables duplex, qui allient la ténacité de la microstructure austénitique à la résistance de la microstructure ferritique, présentent une sensibilité nettement réduite — jusqu’à 65 % — à la fissuration corrodante sous contrainte induite par les chlorures (FCC), comme le montrent des études sur le terrain récentes conformes aux normes NACE, comparés aux aciers inoxydables 316L. Leur microstructure biphasée équilibrée confère également une limite élastique plus élevée ainsi qu’une meilleure soudabilité, ce qui fait des aciers inoxydables duplex un excellent choix pour des assemblages exigeant une haute intégrité dans les usines de dessalement, les plates-formes offshore et les conduites de transfert chimique. Chaque nuance est sélectionnée en fonction de la sévérité du milieu : ainsi, le 316L peut être utilisé dans des environnements modérément chlorés, tandis que les alliages superduplex peuvent remplacer des traitements de surface coûteux et des conservateurs dans des environnements sévères où la concentration en chlorures dépasse 30 000 ppm.
Superalliages à base de nickel et titane pour service dans des milieux chimiques agressifs et en eau de mer
Dans les conditions les plus corrosives et à la température la plus élevée, les matériaux choisis sont les superalliages à base de nickel et le titane. Ces conditions peuvent survenir lors du transport d’acide sulfurique, dans les colonnes montantes en mer profonde ou encore lors de l’extraction de pétrole acide. Un exemple de superalliage à base de nickel est l’Inconel 625 ou encore l’Hastelloy C-276. Ces conditions exigent également l’emploi de titane. Des exemples en sont les nuances Grade 2 et Grade 7. En ce qui concerne l’acide sulfurique concentré, l’Hastelloy C-276 conserve plus de 95 % de sa résistance à la corrosion. L’eau de mer provoque plusieurs types de corrosion, notamment la corrosion par piqûres et la corrosion sous dépôt, considérées comme les plus agressives. Par conséquent, il est difficile de concevoir des matériaux capables de résister à la corrosion pendant de longues périodes. L’oxyde de titane se forme dans l’eau de mer et empêche exceptionnellement la corrosion, constituant ainsi une option durable. À titre d’exemple, on note une durée de service de 40 ans pour le titane dans les systèmes de refroidissement. L’Inconel 625 est préférable à d’autres matériaux en ce qui concerne la fissuration sous contrainte sulfureuse dans les courants d’hydrocarbures. Ainsi, les superalliages à base de nickel et le titane contribuent à assurer un coût total de possession élevé tout en garantissant le fonctionnement ininterrompu des systèmes critiques.
Fabrication économique de tuyaux à basse pression à l’aide de tuyaux polymères et non métalliques
HDPE, PVC, CPVC et PEX : quel est l’équilibre optimal entre coût, efficacité de la pose et incompatibilité chimique
Lorsqu’il s’agit de la fabrication de tuyauteries à basse pression et non critiques, notamment pour l’alimentation en eau municipale, l’irrigation et les évacuations chimiques, les matériaux polymères offrent d’importants avantages économiques ainsi que des bénéfices logistiques. Les systèmes de tuyauteries en PEHD, en PVC, en CPVC et en PEX sont légers et résistent à la corrosion. Ils ne nécessitent ni filetage ni soudage, ce qui permet de réaliser des économies de main-d’œuvre et de temps d’installation allant jusqu’à 40 % par rapport à un système métallique. Le tuyau en PEHD est le plus adapté aux réseaux de distribution de gaz et d’eau, y compris aux réseaux enterrés. Le PEHD est souple et permet une soudure par fusion continue. Le tuyau en PVC offre une bonne résistance aux acides et aux alcalis. Le CPVC présente une bonne résistance et peut supporter de l’eau à une température supérieure à 200 °F. Le tuyau en PEX possède une excellente capacité de flexion et convient idéalement aux installations de plomberie. Toutefois, chacun de ces matériaux présente certaines faiblesses. Par exemple, le PVC devient fragile à des températures de congélation, tandis que le CPVC se dégrade sous l’effet des rayons UV après exposition. Les dégradations thermiques et sous pression constituent également des facteurs critiques lors du choix des matériaux pour les tuyauteries. Par conséquent, le choix des matériaux souples pour les tuyauteries doit tenir compte de leur compatibilité chimique.
Application de la conception et de l’ingénierie à la structure de traitement des tuyaux
Une approche méthodique et systématique est essentielle pour déterminer le matériau à utiliser dans la fabrication de tuyauteries. Lorsque des fluides sont transportés, les tuyaux doivent résister sans faillir aux eaux usées chaudes, grasses et acides provenant des raffineries. Il s'agit de la condition fondamentale permettant de préserver un écoulement fluide et l’intégrité des produits. La norme ASME B31.3 exige le maintien de la pression de service attendue ainsi que des conditions de fonctionnement prévues. Cela signifie que la pression dans les tuyaux ne doit pas dépasser de plus de 30 % la pression de service attendue, tandis que la température ne doit pas excéder 400 degrés Celsius. L’alliage P91 s’inscrit dans cette fourchette. Les conditions de fonctionnement tiennent également compte de la température du fluide et de l’effet du vent. Les équipements doivent également être résistants à la corrosion et compatibles avec les fluides concernés. Bien que coûteux, des alliages de qualité supérieure constituent un investissement justifié. De nombreux alliages sont utilisés conjointement avec les brides des tuyaux résistants à la corrosion. Il en découle que plus le débit de fluide est élevé, plus l’équipement est rentable. Assurez-vous d’un fonctionnement fluide et d’une solidité financière. L’intégration de ces critères permet de prendre des décisions solides, renforçant ainsi la sécurité, la régularité et la fiabilité des opérations, tout en générant des économies sur les structures de traitement des tuyauteries.
FAQ
Quels sont les avantages de l'acier au carbone et de l'acier faiblement allié ?
L'acier au carbone et l'acier faiblement allié présentent de nombreux avantages. Ils offrent un excellent rapport résistance/coût. Ils peuvent être utilisés dans la fabrication de tuyaux destinés aux secteurs de l'énergie, du pétrole et du gaz. Ils résistent également très bien aux températures extrêmes ainsi qu’aux milieux corrosifs (« sour environments »).
Pourquoi ces alliages sont-ils adaptés aux conditions corrosives ?
Parce que des alliages tels que les aciers duplex et les aciers inoxydables présentent une résistance à la corrosion supérieure, grâce au développement d’une couche oxyde protectrice dans le cadre de leur processus de corrosion, ce qui les rend idéaux pour les environnements contenant des chlorures, des acides organiques et même l’eau de mer.
Comment les polymères se comparent-ils aux métaux pour la fabrication de tuyaux ?
Des matériaux tels que le PEHD, le PVC, le CPVC et le PEX présentent plusieurs avantages par rapport aux métaux, notamment leur légèreté et leur absence de corrosion, ce qui confère des avantages économiques et logistiques considérables, surtout si l’on considère que ces tuyaux sont posés pour des applications à basse pression et non critiques.