Objectif des matériaux de revêtement
Le revêtement de la surface externe des tubes en acier est essentiel pour prévenir la corrosion. La corrosion peut considérablement altérer leur fonctionnalité, leur qualité et leur aspect visuel. Par conséquent, le procédé de revêtement a un impact considérable sur la qualité globale des tubes en acier.
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Exigences relatives aux matériaux de revêtement
Conformément aux normes de l'American Petroleum Institute, les tuyaux en acier doivent résister à la corrosion pendant au moins trois mois. Cependant, la demande pour des durées de protection antirouille plus longues s'est accrue, de nombreux utilisateurs exigeant une résistance de 3 à 6 mois en conditions de stockage extérieur. Outre cette exigence de longévité, les utilisateurs attendent des revêtements qu'ils maintiennent une surface lisse et une répartition uniforme des agents anticorrosion, sans défauts ni coulures susceptibles d'altérer l'aspect visuel.
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Types de matériaux de revêtement et leurs avantages et inconvénients
Dans les réseaux de canalisations souterraines urbaines,tuyaux en acierLes canalisations sont de plus en plus utilisées pour le transport de gaz, de pétrole, d'eau et autres fluides. Leurs revêtements ont évolué, passant des matériaux asphaltiques traditionnels aux résines polyéthylène et époxy. L'utilisation de revêtements en résine polyéthylène a débuté dans les années 1980 et, grâce à la diversité des applications, les composants et les procédés de revêtement ont connu des améliorations progressives.
3.1 Revêtement d'asphalte de pétrole
Le revêtement bitumineux à base de pétrole, une couche anticorrosion traditionnelle, est composé de couches de bitume renforcées par un tissu de fibre de verre et recouvertes d'un film protecteur externe en polychlorure de vinyle (PVC). Il offre une excellente étanchéité, une bonne adhérence à diverses surfaces et un bon rapport coût-efficacité. Cependant, il présente des inconvénients, notamment sa sensibilité aux variations de température, sa fragilisation par basses températures et sa propension au vieillissement et à la fissuration, en particulier sur les sols rocailleux, ce qui nécessite des mesures de protection supplémentaires et engendre des coûts accrus.
3.2 Revêtement époxy au goudron de houille
L'époxy à base de goudron de houille, composé de résine époxy et d'asphalte de goudron de houille, présente une excellente résistance à l'eau et aux produits chimiques, une bonne résistance à la corrosion, une bonne adhérence, une résistance mécanique élevée et des propriétés isolantes. Cependant, son temps de séchage après application est long, ce qui le rend vulnérable aux intempéries pendant cette période. De plus, les différents composants de ce système de revêtement nécessitent un stockage spécifique, ce qui augmente les coûts.
3.3 Revêtement en poudre époxy
Le revêtement en poudre époxy, apparu dans les années 1960, consiste à pulvériser électrostatiquement de la poudre sur des surfaces de tuyaux prétraitées et préchauffées, formant ainsi une couche anticorrosion dense. Ses avantages comprennent une large plage de températures d'utilisation (-60 °C à 100 °C), une forte adhérence, une bonne résistance au décollement cathodique, aux chocs, à la flexibilité et aux dommages de soudure. Cependant, sa faible épaisseur le rend vulnérable aux dommages et exige des techniques et des équipements de production sophistiqués, ce qui représente un défi pour son application sur le terrain. Bien qu'il excelle dans de nombreux domaines, il reste inférieur au polyéthylène en termes de résistance à la chaleur et de protection globale contre la corrosion.
3.4 Revêtement anticorrosion en polyéthylène
Le polyéthylène offre une excellente résistance aux chocs et une dureté élevée, ainsi qu'une large plage de températures d'utilisation. Il est largement utilisé dans les régions froides comme la Russie et l'Europe occidentale pour la fabrication de pipelines, grâce à sa flexibilité et sa résistance aux chocs supérieures, notamment à basse température. Cependant, son application sur les conduites de grand diamètre présente encore des défis : des fissures de contrainte peuvent apparaître et les infiltrations d'eau peuvent entraîner une corrosion sous le revêtement. Des recherches supplémentaires et des améliorations des matériaux et des techniques d'application sont donc nécessaires.
3.5 Revêtement anticorrosion épais
Les revêtements anticorrosion haute performance offrent une résistance à la corrosion nettement supérieure aux revêtements standards. Leur efficacité à long terme est remarquable, même dans des conditions extrêmes, avec une durée de vie de 10 à 15 ans en milieux chimiques, marins et solvantés, et de plus de 5 ans en milieux acides, alcalins ou salins. Ces revêtements présentent généralement une épaisseur de film sec comprise entre 200 µm et 2 000 µm, garantissant une protection et une durabilité optimales. Ils sont largement utilisés dans les structures marines, les équipements chimiques, les réservoirs de stockage et les pipelines.
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Problèmes courants liés aux matériaux de revêtement
Les problèmes courants liés aux revêtements comprennent une application irrégulière, des coulures d'agents anticorrosion et la formation de bulles.
(1) Revêtement inégal : La répartition inégale des agents anticorrosion sur la surface du tuyau entraîne des zones avec une épaisseur de revêtement excessive, ce qui conduit à un gaspillage, tandis que les zones minces ou non revêtues réduisent la capacité anticorrosion du tuyau.
(2) Goutte d'agents anticorrosion : Ce phénomène, où les agents anticorrosion se solidifient en ressemblant à des gouttelettes sur la surface du tuyau, a un impact sur l'esthétique sans affecter directement la résistance à la corrosion.
(3) Formation de bulles : L'air emprisonné dans l'agent anticorrosion pendant l'application crée des bulles à la surface du tuyau, affectant à la fois l'apparence et l'efficacité du revêtement.
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Analyse des problèmes de qualité des revêtements
Chaque problème résulte de diverses raisons et est causé par une multitude de facteurs ; un lot de tubes d'acier présentant un défaut de qualité peut également être le fruit d'une combinaison de plusieurs d'entre eux. Les causes d'un revêtement irrégulier peuvent être classées en deux grandes catégories : d'une part, les irrégularités dues à la pulvérisation après l'entrée du tube dans la machine de revêtement ; d'autre part, les irrégularités dues à l'absence de pulvérisation.
La raison du premier phénomène est évidente : lors de l’introduction du tube d’acier dans la boîte de revêtement, six pistolets (sur douze au total) effectuent une rotation à 360° autour de celui-ci pour la pulvérisation. Si le débit de chaque pistolet est différent, l’agent anticorrosion sera réparti de manière inégale sur les différentes surfaces du tube.
La seconde raison tient au fait que d'autres facteurs, outre la pulvérisation, peuvent expliquer le phénomène d'irrégularité du revêtement. Parmi ceux-ci, on peut citer la rouille présente sur le tuyau en acier et sa rugosité, ce qui rend difficile une répartition uniforme du revêtement. De plus, des résidus d'eau, dus à la pression de l'émulsion, peuvent subsister à la surface du tuyau. Au contact de ces résidus, le revêtement ne se fixe pas correctement, empêchant ainsi l'adhérence du produit de protection. Par conséquent, certaines parties du tuyau ne sont pas recouvertes d'émulsion, ce qui explique l'irrégularité du revêtement sur l'ensemble du tuyau.
(1) Cause de la formation de gouttes d'anticorrosion. La section transversale d'un tube en acier étant ronde, lors de la pulvérisation d'un agent anticorrosion, celui-ci s'écoule vers le bas sous l'effet de la gravité, formant ainsi des gouttes. Heureusement, les lignes de production de revêtement des usines de tubes en acier sont équipées de fours permettant de chauffer et de solidifier l'agent anticorrosion pulvérisé, réduisant ainsi sa fluidité. Cependant, une viscosité insuffisante de l'agent anticorrosion, un chauffage inadéquat après pulvérisation, une température de chauffage trop basse ou un dysfonctionnement de la buse peuvent également entraîner la formation de gouttes.
(2) Causes du moussage anticorrosion. En raison de l'humidité ambiante sur le lieu d'application, la dispersion de la peinture est excessive et la baisse de température lors de la pulvérisation provoque un phénomène de bullage du produit de préservation. Dans un environnement humide et à basse température, le produit de préservation pulvérisé se disperse en fines gouttelettes, ce qui entraîne une chute de température. L'humidité ambiante, après cette chute de température, se condense et forme de fines gouttelettes d'eau mélangées au produit de préservation. Ces gouttelettes pénètrent ensuite dans le revêtement, provoquant ainsi le cloquage de celui-ci.
Date de publication : 15 décembre 2023