Thunder Horse
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La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications |
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THUNDER HORSE, qui se trouve dans le golfe du Mexique, est la plus grande plate-forme de production
pétrolière et gazière semi-submersible de BP. |
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ON A EU RECOURS à quelque |
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LES APPLICATIONS DE L’ACIER C70600 sur la plate-forme Thunder Horse sont notamment les systèmes anti-feu et de refroidissement de l’eau.  |
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À LA FIN DE LA VIE UTILE d’une plate-forme, tout l’acier C70600 peut être recyclé. |
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L’alliage nickel-cuivre : un composant essentiel de la plate-forme de production pétrolière et
gazière de la société BP
Par Carroll McCormick
Revue Nickel, juillet 2005 -- Ce qui constitue la plus importante quantité d’alliage nickel-cuivre C70600 (qui se compose de 90 % de nickel et de 10 % de cuivre) jamais livrée pour une plate-forme de production pétrolière et gazière, et ce, à l’échelle mondiale, a été utilisé à Thunder Horse, une énorme plate-forme de forage en mer située au large de la côte du Texas (États-Unis).
La société KM Europa Metal a fourni 11 000 mètres, soit 700 tonnes, de tuyaux sans couture apparente soudés par résistance à la molette et de raccords de diamètres variant de 2,54 à 91,54 centimètres (cm) et dont les parois peuvent faire entre 1,5 et 19 millimètres (mm) d’épaisseur. Ce matériel sert à des applications telles que la lutte contre l’incendie, le refroidissement de l’eau pour divers dispositifs, notamment des compresseurs, des turbines et des pompes, ainsi que les systèmes d’assèchement et de ballastage.
Remorquée jusqu’à son site de forage dans le golfe du Mexique, à 200 kilomètres (km) au sud-est de la
Nouvelle-Orléans, la plate-forme de forage semi-submersible Thunder Horse, reposant sur
1 800 mètres (m) d’eau au-dessus du gisement qui lui donne son nom, permettra de puiser dans des
réserves de pétrole qui représentent entre un et trois milliards de barils. L’installation de forage mesure
156 m de longueur, 114 m de largeur et 132 m de hauteur et son déplacement équivaut à
130 000 tonnes. L’installation traitera 250 000 barils de pétrole et
200 millions de pieds cubes de gaz naturel par jour (soit
5,66 millions de mètres cubes par jour).
Dans le golfe du Mexique, les températures de l’eau excèdent ce qui est recommandé quant à la combinaison
de la concentration de chlore et de la température de service, pour les aciers inoxydables super duplex et
ceux dont la teneur en molybdène est de 6 %. (À partir d’une température de 10 ºC, la norme est de
200 parties par million (ppm) de chlore libre au maximum, jusqu’à 40 ºC, où le seuil est établi à
0,7 ppm de chlore libre au maximum.)
« Aussi, l’alliage C70600 est plus facile à fabriquer que les autres, » affirme M. Wilhelm Schleich, conseiller technique pour la société KM Europa Metal. « Lorsqu’il s’agit d’un alliage de classe supérieure, il faut contrôler la chaleur avec précision. Si la soudure comporte un défaut, c’est plus difficile à réparer. Il faut parfois retirer la section défectueuse et la ressouder. »
On a pris conscience des problèmes associés à la tubulure en composite verre-résine (par exemple, les dommages d’ordre mécanique, les fuites et les tubes éclatés) quand on a dû y faire face au cours de la construction de la plate-forme à la Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) en Corée. Ces difficultés ont donné lieu à une recommandation selon laquelle BP devait avoir recours à l’alliage C70600 pour les applications en mer. La société BP est propriétaire exploitant de l’installation de forage et possède 75 % des capitaux propres; la société Exxon, qui en possède 25 %, est son partenaire. « De grandes sections de la plate-forme Thunder Horse comportaient des tubes en composite verre-résine qu’il a fallu enlever et remplacer par des tuyaux en alliage de nickel et de cuivre, » déclare M. John Shay, président de la société KME America Inc.
Il ajoute : « Nous avons élaboré un ouvrage dans lequel nous présentons des renseignements détaillés sur les tuyaux. Les raccords ainsi que les brides et les entreprises s’en servent comme guide technique. »
Il existe une autre raison pour choisir l’alliage C70600 : il offre une grande résistance à la corrosion, ce qui, en retour, permet de réduire la surépaisseur pour corrosion. La Engineering Equipment & Materials Users Association suggère de prévoir une surépaisseur pour corrosion de 0,5 mm dans le cas de tuyauterie conçue en prévision d’une durée de vie utile de 20 ans.
L’alliage nickel-cuivre ou cupronickel, comme on l’appelle parfois, présente aussi une grande résistance à la corrosion uniforme à des températures ambiantes, et la profondeur moyenne des piqûres de corrosion n’augmente pas continuellement avec le temps. Le cupronickel est moins résistant que certains autres matériaux à l’érosion et à la corrosion causées par la force considérable des courants et des vagues en haute mer. Toutefois, ces mêmes matériaux pourtant plus résistants sont souvent sujets à la corrosion localisée lorsqu’ils sont utilisés dans un milieu marin tranquille. Le cupronickel résiste également à la fissuration par corrosion sous contrainte.
De plus, cet alliage offre une meilleure résistance aux biosalissures que presque tout autre matériau de qualité industrielle. Les organismes marins présentent une intolérance aux ions de cuivre qui s’échappent du cupronickel et parce que les biosalissures n’adhèrent que légèrement au film de passivation qui se forme à la surface du métal, elles se détachent.
Dans un milieu non chloré, tel que dans les systèmes d’assèchement et de ballastage, les biosalissures peuvent à la fois accroître la corrosion et entraîner une chute de pression à mesure que la surface interne des tuyaux devient rugueuse (dans l’une des installations de forage situées dans le golfe du Mexique, les biosalissures accumulées dans des tuyaux de 20,32 centimètres (cm) de diamètre ont réduit l’ouverture de 19,37 cm à tout juste 13,97 cm de diamètre), en plus de réduire le transfert de chaleur à l’intérieur des échangeurs.
Par ailleurs, les traitements destinés à éliminer les biosalissures tels que la chloration peuvent rendre l’acier inoxydable plus sujet à la corrosion localisée.
Les coûts d’entretien du cupronickel sont inférieurs à ceux qui sont associés à l’acier. Bon nombre de ces économies proviennent du fait que cet alliage permet d’abréger les arrêts-machines. De plus, si l’on considère la fin de vie utile d’une plate-forme de forage, les déchets d’alliage nickel-cuivre sont recherchés du fait de leur teneur et leur valeur est élevée.
Carroll McCormick est un collaborateur indépendant établi à Montréal
ILLUSTRATIONS : Associated Tube Industries
 Les renseignements « textuels » sur le cupronickel sont tirés de l’ouvrage de W. Schleich et K. Steinkamp intitulé Biofouling Resistance of Cupronickel -- Basics and Experience, KM Europa Metal AG, Division Marine Applications, Germany |
