Choisir des matériaux pour les environnements aqueux
Il peut être difficile de choisir les bons matériaux pour une utilisation dans des environnements aqueux, mais les alliages de nickel haute performance sont bien équipés pour relever le défi. Les systèmes aqueux, en particulier ceux utilisant de l’eau de mer, présentent de nombreux facteurs qui influencent l’adéquation des matériaux. Ces systèmes font partie intégrante de diverses industries, notamment la production de pétrole et de gaz offshore, le transport maritime, le dessalement et certains processus industriels. Beaucoup de ces applications dépendent de l’eau de mer pour le refroidissement, qui joue un rôle crucial dans leur fonctionnement. Le choix de matériaux appropriés pour chaque composant d’un système aqueux implique de trouver un équilibre entre la résistance à la corrosion et les considérations de coût. Plusieurs alliages de nickel sont conçus pour les environnements aqueux, offrant des solutions efficaces. Cependant, il est essentiel de comprendre d’abord les facteurs qui influencent le choix des matériaux.
Considérations clés dans la sélection des matériaux
La corrosion est une préoccupation majeure lors de la sélection des matériaux. La corrosion des composants critiques peut entraîner des défaillances du système au fil du temps. Les environnements aqueux, en particulier ceux impliquant de l’eau de mer, sont très corrosifs pour la plupart des métaux et alliages. La corrosion aqueuse initie l’oxydation, formant un film d’oxyde protecteur. Les matériaux qui développent une couche d’oxyde dense et stable sont mieux protégés contre la corrosion. En revanche, les couches d’oxyde floconneux, comme la rouille, sont plus sensibles à la pénétration. Cependant, les substances agressives telles que l’acide chlorhydrique peuvent compromettre même les couches de protection robustes, entraînant une corrosion plus profonde et des problèmes d’intégrité structurelle. Bien que diverses mesures de protection, telles que des revêtements ou des peintures, puissent atténuer la corrosion, il est préférable de commencer avec un alliage métallique intrinsèquement résistant à l’eau de mer et à d’autres conditions aqueuses. En plus de la résistance à la corrosion, les matériaux doivent également résister à la fissuration par corrosion sous contrainte, en particulier dans les environnements aqueux plus difficiles. Parmi les autres facteurs affectant le choix des matériaux, citons la vitesse du fluide, qui influence le dimensionnement des tuyaux et des vannes, ce qui augmente les coûts du projet. Des vitesses de fluide plus élevées peuvent augmenter la pression, accélérant ainsi la corrosion. À l’inverse, des diamètres plus grands peuvent réduire la pression, mais peuvent également augmenter les coûts et permettre à plus d’oxygène d’entrer dans le système, ce qui peut augmenter les risques de corrosion. Certains matériaux peuvent également être vulnérables à la corrosion caverneuse et aux piqûres, ce qui affecte leur longévité et leur intégrité.
La température de fonctionnement est une autre considération dans les environnements aqueux. Par exemple, dans la production de pétrole et de gaz, les matériaux peuvent être confrontés à des températures élevées qui peuvent exacerber les problèmes de corrosion. L’eau de mer introduit des complexités supplémentaires, contenant non seulement de l’eau, mais aussi des sels inorganiques, de la matière organique et des gaz dissous. Ces éléments sont cruciaux dans le choix des matériaux pour les applications pétrolières et gazières offshore et le transport maritime. En tant que concepteur chargé de sélectionner des matériaux pour ces conditions difficiles, vous devez tenir compte de la vitesse du fluide, de l’aération, de la température de fonctionnement, de la pression de l’eau et de l’environnement marin local, y compris l’encrassement marin potentiel et les types d’organismes présents.
Alliages de nickel appropriés
Heureusement, plusieurs alliages de nickel haute performance sont conçus pour exceller dans des conditions aqueuses difficiles, dont beaucoup sont disponibles chez Corrotherm.
L’alliage INCONEL 625est une option polyvalente pour diverses applications industrielles, y compris l’utilisation de l’eau de mer. Il est particulièrement résistant aux piqûres, à la corrosion caverneuse et à la fissuration par corrosion sous contrainte des ions chlorure, des problèmes courants dans les systèmes d’eau de mer. Sa résistance élevée à la corrosion, à la fatigue et à la traction lui permet de résister à des pressions extrêmes. En conséquence, l’INCONEL 625 est largement utilisé dans l’industrie maritime, notamment pour les pales d’hélice, les moteurs de propulsion, les gazoducs acides et les échangeurs de chaleur d’eau de mer.
L’alliage INCONEL C-276est un autre excellent choix pour les environnements aqueux. Cet alliage nickel-chrome-molybdène est utilisé dans divers procédés chimiques impliquant de l’eau de mer ou de la saumure, ainsi que dans les fluides de tête de puits de gaz et les usines de traitement des fluides résiduaires. Il offre une résistance exceptionnelle à l’eau de mer, en particulier dans les crevasses.
L’alliage INCONEL 22 , bien que parfois négligé, est un concurrent sérieux pour certaines applications aqueuses. Sa composition nickel-fer-chrome offre une résistance élevée et une bonne résistance à la corrosion, ce qui le rend adapté aux utilisations marines. Notamment, il se comporte bien à des températures élevées par rapport à de nombreux autres alliages de nickel.
L’alliage MONEL 400est également utilisé dans les applications marines en raison de sa résistance à l’eau de mer qui s’écoule rapidement. En tant que matériau plus rentable, il permet de réduire les dépenses globales du projet et est utilisé pour le revêtement de protection contre les vagues sur les colonnes montantes de plate-forme et les pieds de pylône en acier sur les plates-formes offshore, ainsi que pour les réservoirs de stockage contenant de l’essence ou de l’eau potable.
