L’industrie pétrolière et le nickel

Les matériaux à teneur en nickel ont fait leurs preuves de fiabilité dans l’industrie pétrolière et gazière

Revue Nickel, décembre 2007 -- Les caractéristiques uniques des matériaux à teneur en nickel font qu’ils constituent un investissement rentable sur le plan technique pour l’industrie pétrolière et gazière, malgré les coûts de base élevés que connaît aujourd’hui le marché.

Lors de la conférence Offshore Europe qui a eu lieu à Aberdeen (Écosse) en septembre 2007, on a rappelé aux participants certaines des applications faisant appel aux caractéristiques des matériaux à teneur en nickel. Nous mentionnerons ici quelques exemples.

Les puits profonds requièrent des tubes de pompage qui soient très résistants à la corrosion. Par exemple, un acier inoxydable à teneur en nickel, tel que l’acier S31803, peut être écroui à froid pour atteindre une limite d’élasticité de 965 mégapascals (MPa) et quand même conserver sa ténacité ainsi que sa résistance à la corrosion. (Photo 1)

Un alliage de nickel, comme les alliages N07718 et N09925, peut être soumis à un durcissement par précipitation, un traitement thermique servant à former des précipités dans sa structure, destiné à lui conférer résistance et dureté. Les outils d’extraction utilisés dans les puits de pétrole ou de gaz ont des formes complexes qui nécessitent le recours à des alliages de nickel à durcissement par précipitation. Sous l’effet d’un tel traitement, l’alliage acquiert une résistance exceptionnelle sans subir de fragilisation par l’hydrogène. (Photo 2)

Les têtes de puits revêtues d’un alliage de nickel (généralement l’alliage N06625) et ce qu’on appelle les « arbres de Noël » (têtes de puits en production constituées de vannes, de bobines et de raccords spécialement conçus) possèdent une excellente soudabilité tout en étant compatibles avec les substrats en acier. Ils procurent une résistance à la corrosion économique lorsque le besoin se présente. (Photo 3)

Un tuyau d’acier au carbone (comparé avec un tuyau revêtu et doublé) doit être injecté de produits chimiques anticorrosion pour résister à la corrosion. Toutefois, les canalisations faites de l’alliage de nickel N08825 et celles qui sont revêtues et doublées d’acier inoxydable offrent la solution au problème de transport du pétrole et du gaz qui sont corrosifs en raison de leur forte teneur en eau. On élimine ainsi le besoin d’injecter un inhibiteur anticorrosion. (Photo 4)

Les réservoirs faits d’acier 9Ni (dont la teneur en nickel est de 9 %) constituent un choix économique pour l’entreposage du gaz naturel liquéfié et l’expérience a prouvé qu’ils sont très sécuritaires. La raison est que l’acier 9Ni possède une grande résistance aux températures cryogéniques. (Photo 5)

À long terme, la soudure réalisée par chargement ou le placage à l’acier N06625 protège les réservoirs contre la corrosion, en plus d’éliminer le besoin d’effectuer fréquemment des inspections et de remplacer le revêtement organique. Ces réservoirs sous pression sont utilisés pour séparer des fluides à différents stades de transformation ou pour créer des réactions chimiques. (Photo 6)

Les échangeurs thermiques, comme leur nom l’indique, échangent de la chaleur d’un milieu à un autre. Habituellement dans les usines de traitement des hydrocarbures, le défi consiste à refroidir le pétrole et le gaz. Le pétrole, par exemple, doit être refroidi d’une température se situant entre 200 °C et 90 °C, jusqu’à 25 °C, avant que l’on puisse envisager son transport à des fins commerciales. Les échangeurs thermiques d’acier inoxydable et ceux qui sont faits d’un alliage de nickel (N10276) procurent la solution idéale face au besoin de transfert thermique et de résistance à la corrosion à long terme, dans des équipements qui sont pratiquement impossibles à protéger au moyen d’injection d’inhibiteur. (Photo 7)

Les tuyaux et les appareils de robinetterie faits d’acier inoxydable austénitique sont essentiels pour assurer la résistance aux conditions cryogéniques qui existent dans certains systèmes des usines de traitement. En outre, c’est le matériau de choix pour le transport du gaz naturel liquéfié à moins 164 °C.

Le choix d’un alliage à faible expansion et dont la teneur en nickel est de 36 % élimine le problème de dilatation thermique des pipelines et des canalisations de gaz naturel liquéfié.

Tel que nous l’avons mentionné précédemment, il faut injecter les tuyaux d’acier au carbone d’un produit chimique afin d’empêcher la corrosion, mais celui-ci se retrouve dans le fluide qui s’infiltre dans la terre. Par contre, l’acier inoxydable à teneur en nickel et les alliages de nickel résistant à la corrosion aident à réduire au minimum le risque de contamination du sol environnant ou des eaux souterraines en cas de déversement accidentel.

Les alliages de nickel sont également un choix sécuritaire dans le domaine de l’exploitation de réserves pétrolières et gazières contenant du sulfure d’hydrogène. Dans bien des cas, ces exploitations se trouvent dans des régions éloignées et sont par conséquent informatisées au point où elles fonctionnent généralement sans l’aide de personnel. Les alliages de nickel procurent la fiabilité qui est essentielle à ce genre de projet.

Lorsque les exigences techniques sont rigoureuses, les matériaux à teneur en nickel constituent la solution. Ils permettent l’intégrité à vie du produit et offrent un potentiel de réutilisation dans d’autres projets. De plus, leur valeur intrinsèque est telle que le recyclage est économique et bien établi.

ILLUSTRATIONS : Butting - Bimetallrohre et Nickel Institute

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