Compte rendu de conférence: La lutte contre la corrosion
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La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications |
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LA NOTION D’ADMINISTRATION du matériel de traitement chimique signifie que quelqu’un est chargé d’assurer
que le matériel fonctionne adéquatement. |
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L’ALLIAGE DE NICKEL N06059 a maintenant atteint l’étape de la commercialisation complète et sert ici
au transport de déchets dangereux. |
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BAIN DE DÉROCHAGE fait de l’alliage R20033. Celui-ci a été mis au point aux fins d’utilisation dans
des milieux fortement oxydants. |
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ON PEUT SOUDER LES ALLIAGES DE NICKEL deux fois plus rapidement qu’à l’ordinaire grâce à des gaz de
protection multicomposants. |
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Pour de plus amples renseignements du Nickel Institute sur l’utilisation de matériaux contenant du nickel dans l’industrie du traitement chimique, cliquer ici. |
Des représentants de l’industrie du traitement chimique se rencontrent pour discuter de la corrosion, du soudage et de l’utilisation se rapportant à de nouveaux alliages.
Revue Nickel, Juillet 2004 -- Neuf spécialistes de la corrosion ont récemment présenté leurs perspectives uniques sur les défis auxquels doit faire face, sur le plan technique, l’industrie du traitement chimique, à l’échelle mondiale. Les échanges ont eu lieu dans le cadre d’une conférence à la Nouvelle-Orléans (Louisiane, États-Unis), à l’occasion de laquelle environ 200 ingénieurs des procédés chimiques d’un peu partout dans le monde ont participé à une séance intitulée Process Industry Corrosion in the New Millennium. L’événement s’inscrivait dans le cadre de la conférence annuelle de la société NACE International, réunissant le plus grand nombre d’experts en corrosion au monde. L’article qui suit présente les faits saillants de l’événement; on constate à quel point les matériaux contenant du nickel jouent un rôle important dans l’industrie du traitement chimique.
Nouveautés dans le domaine des alliages
On mentionne plus souvent les alliages contenant du nickel, lorsqu’il est question du matériel essentiel pour le traitement chimique. Citons, par exemple, les expériences de Bayer Corp., l’une des plus grandes sociétés de traitement chimique au monde. M. Chak M. Wong, de Bayer, a indiqué que la société a remplacé les tubes d’appareils tels que les condenseurs et les échangeurs de chaleur pour y utiliser des tubes d’acier inoxydable S31603, dans le but de résoudre divers problèmes de corrosion, à ses laboratoires des États-Unis.
« L’un des plus gros problèmes sur la côte américaine du golfe du Mexique, c’est la bactérie qui cause la maladie du légionnaire, déclare M. Wong. Ainsi, la plupart des opérateurs d’installations utilisent beaucoup de chlore [dans les cycles de procédés] pour éliminer la bactérie en question. Ils préfèrent combattre un peu de corrosion plutôt que de faire face à une contamination. Un tel choix entraîne toutefois diverses conséquences du point de vue de l’entretien. »
M. Wong a présenté quatre cas dans lesquels on avait remplacé des tubes désuets de matériel essentiel par des tubes d’acier inoxydable S31603, afin de résoudre les problèmes de corrosion résultant de l’utilisation de chlore.
Critères rigoureux et faibles coûts
Est-ce qu’une grande compagnie de traitement chimique peut économiser en limitant son approvisionnement à un seul type de produit fusible, plutôt que d’accumuler toute une gamme de produits différents qui répondent à des besoins précis en matière de corrosion ?
Ce n’est pas une question à laquelle Josef Heinemann de UTP Schweissmaterial GmbH s’apprête à répondre. Il a toutefois démontré qu’un alliage de nickel, le N06059, donne les meilleurs résultats, dans le cadre d’une série d’essais de corrosion, lorsqu’il est utilisé pour souder une variété de matériaux de base.
À la Nouvelle-Orléans, il a rapporté des résultats issus d’une série d’essais ASTM de corrosion qu’il avait effectués sur une variété de matériaux de base ayant été soudés ensemble à l’aide de quatre métaux d’apport (plus précisément les N06022, N06059, W86022 et W86059). Il a conclu que le N06059 était le métal d’apport le plus adéquat pour la combinaison particulière de matériaux de base mis à l’essai. Mais il est allé un peu plus loin, affirmant que « les N06059 et W86059 peuvent être appliqués aux fins de soudage de tous les autres matériaux de base des alliages contenant du nickel, du chrome, du molybdène et du fer, ainsi que pour les aciers inoxydables austénitiques fortement alliés. »
On voit clairement que le choix de ce métal d’apport particulier peut donner les meilleurs résultats du point de vue de la corrosion, mais il reste à savoir si l’usage exclusif d’un tel matériau dans une grande compagnie permettrait de réduire les coûts. Il est évident que chaque compagnie devrait établir de nouvelles procédures, quant à la pratique du soudage, afin d’adapter le métal d’apport en question à diverses combinaisons de matériaux de base.
Soudage deux fois plus rapide
On peut améliorer radicalement le soudage d’alliages de nickel effectué suivant les procédés de soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (procédé GMAW) ou avec protection gazeuse active (procédé MAG), simplement en ayant recours à des gaz de protection multicomposants plutôt qu’à des gaz de protection purs, comme l’argon.
C’est la conclusion qui a été tirée des travaux effectués récemment par Linde AG.
Thomas Ammann de Linde AG a expliqué comment la compagnie a conçu et testé un gaz de protection multicomposants qui produit un arc stable, procure un pouvoir mouillant hautement supérieur et permet de réaliser le soudage à des vitesses élevées.
Le gaz en question est offert sur le marché européen et on peut l’obtenir moyennant une commande spéciale aux États-Unis. Il est composé principalement d’argon, de 0,05 % de dioxyde de carbone qui sert à la stabilisation de l’arc et de 30 % d’hélium qui lui procure un effet calorifique et un pouvoir mouillant hautement supérieur. Il contient aussi 2 % d’hydrogène pour favoriser sa vitesse de déplacement pouvant atteindre 50 centimètres par minute; il est possible de doubler cette vitesse lorsqu’on utilise de l’argon pur. On utilise couramment les mélanges d’argon et d’hélium pour le soudage en série d’alliages de nickel, mais le nouveau gaz semble marquer une amélioration de plus.
Il n’est pas recommandé de l’utiliser pour le soudage de l’acier inoxydable.
Encore des doutes au sujet de la décoloration thermique
La plupart des ingénieurs experts en corrosion ne sont pas encore tout à fait certains quant à l’effet, s’il en est, de la légère décoloration thermique que l’on peut observer autour du cordon de soudure d’un métal, après que celui-ci ait été exposé à la chaleur du procédé de soudage; on ne peut établir clairement si le phénomène nuit à la résistance à la corrosion des aciers inoxydables et des alliages de nickel.
Il existe des méthodes simples et reconnues pour éliminer la décoloration thermique (par exemple le décapage par trempage ou par vaporisation ou encore à l’aide de pâte de décapage), mais elles requièrent l’emploi de produits chimiques assez dangereux. Toutefois, on peut se demander s’il est nécessaire de le faire. Serait-ce rentable d’exiger l’élimination de telles imperfections ? Et comment pourrait-on vérifier si la couche passive du métal a été endommagée ?
Rudolf Morach, ingénieur expert en corrosion de Ciba Specialty Chemicals, compte parmi ceux qui sont désormais convaincus que l’élimination de la décoloration thermique est absolument nécessaire. Il a mis au point un capteur électrochimique simple, en forme de stylo, capable de mesurer, autour d’une soudure, un affaiblissement localisé de la résistance à la corrosion, causé par la décoloration thermique. Il a utilisé son capteur pour mener un vaste programme d’essais portant sur la décoloration thermique observée sur des pièces soudées d’aciers inoxydables et d’alliages de nickel.
Ses résultats ont été sans équivoque : le décapage procure une amélioration considérable. Le Nickel Institute n’a jamais soutenu que le décapage de la décoloration thermique est systématiquement nécessaire, mais que c’est avantageux dans de nombreux cas d’entretien (pas tous) relatif à la corrosion. Merci, Rudolf Morach.
Besoin d’administrer le matériel de traitement chimique
Il faut administrer le matériel de traitement chimique pour réduire les quantités de produits chimiques dangereux que rejettent les usines de traitement.
Selon Robert E. Smallwood de Det Norske Veritas (USA) Inc., il s’agit seulement d’un des moyens pouvant permettre aux entreprises qui exploitent des usines de ce genre de réduire les risques de blessures pour le personnel et pour les membres du public.
La notion d’administration signifie que quelqu’un est chargé d’assurer que le matériel fonctionne adéquatement. « Si l’on déléguait plus souvent les responsabilités et les pouvoirs à des individus, déclare M. Smallwood, l’intégrité de la mécanique jouerait un rôle plus important dans la conception du matériel de traitement. » Au moins 10 à 15 % du matériel n’est pas construit en conformité avec les normes, selon M. Smallwood.
Celui-ci ajoute que s’il y avait une administration du matériel, on utiliserait des récipients faits d’alliages plus résistants à la corrosion et il n’y aurait pas lieu de concevoir de tels récipients, de façon qu’un opérateur puisse y accéder aux fins d’inspection. On compenserait ainsi les coûts élevés des alliages résistant à la corrosion.
Nouveaux alliages
Il est intéressant de suivre l’évolution de nouveaux alliages, à mesure qu’ils franchissent les diverses étapes de développement, depuis la naissance d’une idée en laboratoire jusqu’à la commercialisation complète; quatre alliages de nickel de ce genre ont fait l’objet d’une présentation à la conférence de la Nouvelle-Orléans.
L’acide phosphorique contenant du chlorure et utilisé à haute température constitue un milieu chimique très agressif, surtout s’il contient également des solides abrasifs. Pourtant, il fait partie intégrante de la production d’acide phosphorique à partir de phosphate de calcium minéral. Les producteurs d’acides sont constamment à la recherche d’alliages qui leur permettent d’améliorer la durabilité de leur matériel. Martin Caruso a expliqué comment Haynes International a mis au point à cet effet le N06035, un alliage de nickel à haute teneur en molybdène et en chrome. Des essais en autoclave ont confirmé que l’alliage en question répondait aux critères recherchés et il existe maintenant des installations. De plus, l’alliage pourrait trouver des applications dans d’autres acides.
Larry Paul de ThyssenKrupp VDM a parlé des résultats d’un certain nombre d’essais à grande échelle du R20033. L’alliage, qui contient environ 33 % de chrome, 33 % de nickel, 0,5 % d’azote, mais seulement 1 % de molybdène, a été mis au point aux fins d’utilisation dans des conditions fortement oxydantes, que l’on trouve en présence d’acide nitrique et dans certaines applications requérant de l’acide sulfurique. Toutefois, on l’a utilisé avec succès dans des soudures réalisées par chargement sur des tubes de chaudières, une application à haute température qui n’avait pas été envisagée à l’origine.
Un autre article de ThyssenKrupp VDM, celui-là signé par
Helen Alves, comprenait une étude de cas relative à la production de vitamine C. L’étude concernait une
multitude de produits chimiques et on a dû avoir recours à des essais en laboratoire pour aider à choisir
l’alliage le mieux approprié. Les essais ont démontré que le N06059, un alliage haut de gamme de type C réunissant du nickel, du chrome et du
molybdène, était le plus adéquat. Le N06059 a maintenant atteint l’étape de la commercialisation
complète.
Lee Pike et Dwaine Klarstrom de Haynes International ont décrit un nouvel alliage à haute résistance mécanique appelé C-22HS [TM]. Il est comparable au N06022 en ce qui concerne la résistance à la corrosion, mais on peut le durcir par vieillissement pour ainsi presque doubler sa limite d’élasticité conventionnelle.
ILLUSTRATIONS: Tim Pelling/Nickel Institute, ThyssenKrupp VDM.
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Pour obtenir plus de renseignements sur les articles de cette section, consulter les documents techniques
présentés dans le cadre de la conférence annuelle 2004 de la National Association of Corrosion Engineers
(NACE) sur la corrosion. Ces documents sont offerts en format PDF par NACE International. À des fins pratiques, on trouve les numéros de catalogue entre
parenthèses. 2. Corrosion and Damage in Cooling Water Systems - Some Case Histories (04216), par Chak M. Wong. 3. A New Nickel Alloy Resistant to "Wet Process" Phosphoric Acid (04221), par Paul Crook et Martin Caruso. 4. Investigation Concerning the Application of the Weld Filler Metals FM 59 and FM 22 for Welding of
Nickel Alloys of the C-Series (NiCrMo Alloys) in Chemical Process Industry (04224), par 5. Alloy 33: A versatile Alloy for Concentrated Mineral Acid and Other Applications (04226), par Larry D. Paul. 6. Analysis of Welded Stainless Steels and Nickel Base Alloys Using a Locally Resolving Electrochemical Sensor (04232), par Rudolf Morach et Markus Buechler. 7. Alloy Selection for Organic Environments with Small Additions of H2SO4 or HCl (04235), par Helena Alves et Helmut Werner. 8. Influence of Shielding Gases on Corrosion Properties of Nickel Alloy Weldments (04237), par Josef Heinemann et Thomas Ammann. 9. A New Corrosion Resistant Ni-Cr-Mo Alloy with High Strength (04239), par Lee M. Pike et Dwaine L. Klarstrom. |
