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Comment lutter contre la corrosion dans les environnements critiques ?

EMEA_FR_lutter contre corrosionLe choix de matériaux adaptés à une application donnée est l'une des principales étapes de conception d'un système fiable et économique. Elle est pourtant souvent négligée, principalement pour des raisons économiques. Le choix du meilleur alliage et le contrôle de la corrosion présentent de nombreux avantages, parmi lesquels la sécurité et l'intégrité des ressources, des performances optimales avec une maintenance et des temps d'interruption réduits ou une plus longue durée de vie. Tous ces avantages permettent de réaliser des économies considérables.

Utiliser les alliages les plus résistants pour les composants critiques uniquement.

La combinaison de différents matériaux est une pratique très courante, en particulier lorsque le choix de l'alliage est principalement motivé par le coût et les délais de livraison. Même si la combinaison de différents matériaux est la meilleure ou la seule solution pour de nombreuses applications techniques, il est préférable d'éviter cette pratique sans valeur ajoutée pour d'autres services. Sur le marché de l'instrumentation, Parker constate des problèmes de corrosion récurrents chez ses clients. Pour y remédier, ils doivent généralement choisir de nouveaux équipements conçus dans un matériau plus résistant à la corrosion afin d'éviter le mécanisme de rupture dû à ce phénomène. Le coût de ce nouvel alliage devient rapidement une préoccupation et les remplacements doivent être justifiés. Pour maintenir le coût au plus bas, de nombreux clients décident donc d'utiliser des alliages plus résistants uniquement pour les composants critiques.

Comment définir ce qui est critique et ce qui ne l'est pas ?

Prenons l'exemple d'un tube et d'un système de raccordement/vanne. L'industrie du pétrole et du gaz utilise traditionnellement des millions de composants en acier inoxydable de série 300. Mais les environnements et les conditions climatiques et d'exploitation sont devenus plus rudes, obligeant à renforcer les critères de conception et les réglementations de sécurité et diminuant la durée de vie des équipements. Il y a vingt ans, l'acier inoxydable était le matériau de prédilection pour ces environnements extrêmement corrosifs, mais ce n'est plus le cas aujourd'hui. Les alliages anti-corrosion sont devenus plus accessibles, mais leurs propriétés exceptionnelles sont proportionnelles à leur prix au kilo. De manière générale, les composants « épais » sont perçus comme « durables » ou « incassables ». C'est pour cette raison que, trop souvent, le tube est considéré comme un composant critique (en raison de sa faible épaisseur), alors que le raccordement ou la vanne sont considérés comme moins critiques. Les clients choisissent donc l'alliage le plus résistant pour le tube et l'alliage le moins résistant pour le raccordement ou la vanne. Mais cette hypothèse est-elle justifiée ?

La taille importe-t-elle ?

Si les composants d'instrumentation subissaient une corrosion généralisée et n'étaient soumis à aucune charge de traction, si les vitesses de corrosion pouvaient être établies et le risque géré relativement facilement, les hypothèses ci-dessus seraient acceptables. Or, en réalité, les composants d'instrumentation sont généralement soumis à une corrosion localisée et à des tensions mécaniques, dues aux conditions de fonctionnement inhérentes.

Dans l'industrie du pétrole et du gaz, les mécanismes de rupture sont dus à l'action de la corrosion localisée, par exemple la corrosion caverneuse ou par piqûres. L'action combinée d'un environnement corrosif et la présence d'une contrainte de traction, comme une vibration, peut provoquer des fissures par corrosion sous contrainte et la défaillance irréversible de l'équipement en quelques secondes. Les fissures par corrosion provoquées par les chlorures sont un excellent exemple de type de défaillance dans les applications offshore. Il suffit de la présence d'une contrainte de traction et d'un défaut dans le matériau provoqué par les chlorures pour qu'une fissure commence à se propager. En cas de fissure sur un matériau soumis à une contrainte de traction, les fissures se propagent sur les limites de grain, même dans les zones épaisses. Cela prend juste un peu plus de temps que dans des zones plus fines. Dans ce cas donc, la taille importe peu.

EMEA_FR_Mixing materials_Deux matérieux

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 1.Un environnement corrosif et des vibrations peuvent provoquer des fissures par corrosion sous contrainte et la défaillance d'un équipement en six mois. Dans l'exemple illustré, le matériau du raccord d'instrument est différent de celui du tube, et il est utilisé dans un environnement offshore corrosif.

Matériau non adapté aux tubes = matériau non adapté aux raccords

Pour des opérations sécurisées et économiques, il convient de choisir les bons matériaux et une bonne conception afin de minimiser les charges inutiles. Un matériau non adapté aux tubes n'est pas non plus adapté à un autre composant. En effet, les deux composants seront exposés exactement aux mêmes conditions environnementales et de fonctionnement, et seront donc exposés aux mêmes mécanismes de rupture.

Conformément aux normes industrielles telles que la norme NORSOK M-001 sur la sélection des matériaux, « chaque fois que des métaux différents sont combinés dans des systèmes de canalisation, il convient de procéder à une évaluation de la corrosion. Si un risque de corrosion galvanique existe, des méthodes d'atténuation s'imposent ». Elle indique également « qu'au niveau des raccordements galvaniques entre des matériaux différents non pourvus d'une manchette d'isolation/d'écartement, on peut supposer que la vitesse de corrosion locale entre les interfaces est environ trois fois supérieure à la vitesse de corrosion moyenne ». La protection cathodique des composants d'instrumentation n'est généralement pas économique, et les manchettes d'isolation ou d'écartement entre le tube et la vanne ou le raccord ne sont généralement pas fiables.

Apprenez-en plus sur notre gamme instrumentation pour environnements corrosifs et sur la conformité avec les spécifications de la norme NORSOK M-650.

La combinaison de matériaux ne doit jamais être prise à la légère. Elle doit faire l'objet d'une évaluation attentive. Le choix des matériaux est essentiel. Il permet de développer des systèmes économiques et d'éviter de prendre des risques inutiles, de compromettre les ressources, d'ajouter de la complexité ou de subir des interruptions coûteuses à un stade ultérieur. Pour que les systèmes ne posent aucun problème, il convient de choisir des matériaux adaptés à l'application et de concevoir une installation sécurisée. Chez Parker, nous disposons des connaissances et de l'expertise requises pour vous aider à forger votre réussite. 

EMEA_FR_Blog mixing materials_Clara MoyanoArticle rédigé par Clara Moyano, Ingénieur Innovation - matériaux à la Division Instrumentation Europe.

 

 

 

 

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