De nombreuses industries utilisent des tuyaux en carbone et en alliage de carbone. Ces tuyaux sont utilisés pour transporter des fluides et des gaz. Les tuyaux en acier au carbone ont une grande résistance, ce qui les rend appropriés pour une utilisation dans la construction, les systèmes d'eau et même les centrales électriques. Ces tuyaux sont durables, bon marché et résistants aux dommages. Ils présentent toutefois un défaut majeur : la corrosion. Lorsqu'un tuyau en acier au carbone n'est pas traité avec soin, il peut entraîner des fuites, des défauts et des réparations coûteuses. Dans cet article, nous verrons pourquoi les tuyaux en acier au carbone sont sujets à la corrosion, quelles mesures de précaution nous pouvons prendre, comment la prévenir et quelle est la meilleure solution disponible.
Composition des tubes en acier au carbone
Tubes en acier au carbone sont principalement constitués de fer, contenant de petites quantités de carbone (0,04-2,1% en poids). C'est lui qui rend l'acier au carbone solide et résistant. Les tuyaux peuvent également contenir du manganèse (0,30-1,60%), du silicium, du phosphore, du chrome (2,6%) ou une petite quantité de soufre, mais ces éléments sont maintenus à des niveaux très bas pour éviter d'endommager la qualité du tuyau. Les différents types d'acier, à savoir l'acier à faible teneur en carbone, l'acier à teneur moyenne en carbone et l'acier à haute teneur en carbone, modifient la résistance et la flexibilité du tuyau. L'acier à faible teneur en carbone est mou et se plie facilement, tandis que l'acier à haute teneur en carbone est dur mais moins ductile.
Comprendre la corrosion des tuyaux en acier au carbone
L'exposition des tuyaux en acier au carbone à des produits chimiques, à l'humidité et à des températures élevées peut entraîner de graves dommages. Il est normal que le fer contenu dans l'acier interagisse avec l'oxygène présent dans l'air et l'eau et produise de la rouille (oxyde de fer). Cela affecte la marque des tuyaux en acier au carbone. La corrosion peut être évidente (comme la rouille sur le dessus d'un tuyau) ou imperceptible (à l'intérieur du tuyau). La paroi corrodée peut, avec le temps, se détacher du tuyau et entraîner des fuites, une perte de pression ou une défaillance complète.
| Types de corrosion | Impact sur les canalisations |
| Corrosion uniforme | Il corrode toute la surface des tuyaux en acier et entraîne une détérioration générale du fer en présence d'humidité et d'autres produits chimiques. |
| Corrosion galvanique | En présence d'eau, l'acier au carbone se comporte comme une anode et peut se corroder très rapidement au contact d'autres métaux comme le cuivre ou l'acier inoxydable. |
| Corrosion par piqûres / crevasses | Les piqûres sont une forme de corrosion qui crée des trous profonds. L'érosion par fissuration se produit à intervalles rapprochés et contient peu d'oxygène. Ils peuvent être sublimés et sont très toxiques. |
| Corrosion microbienne | Certaines bactéries produisent des substances corrosives à l'intérieur des tuyaux. C'est ce qu'on appelle la guerre microbiologique (Mic), qui affecte souvent les systèmes industriels. Dans ce cas, les bactéries sulfato-réductrices sont des agents de corrosion. |
Il est impératif de savoir que la corrosion ne se produit pas d'un seul coup, mais qu'elle prend du temps, mais qu'elle se produit continuellement, par exemple sur des tuyaux exposés à l'humidité, à un produit chimique ou même à des températures élevées. Dans la plupart des cas, cette corrosion s'installe au-dessus de 0 °C et augmente avec l'augmentation de la température. La rouille ne peut pas durer longtemps dans les systèmes fermés, tels que les systèmes d'adduction d'eau, de pétrole, de gaz, etc. Lorsque ce dommage interne éclate, tout s'écroule. C'est parce que la canalisation n'est pas observée régulièrement.
Causes courantes de la corrosion et leurs effets
Il existe de nombreuses raisons qui influencent la qualité des tuyaux en acier au carbone et en acier allié au carbone :
| Causes | Effets sur la canalisation |
| Exposition à l'humidité ou à l'oxygène | La corrosion de l'acier se produit lorsqu'il est en contact avec l'eau et l'oxygène. En effet, dans des conditions humides ou mouillées, elle apparaît très rapidement, surtout près de la mer. |
| Sel (ions chlorure) | Le sel, comme les chlorures, peut briser la couche protectrice de l'acier contre l'eau de mer. Il accélère la corrosion et provoque des battements dangereux. |
| Dioxyde de carbone / Acidité | Le dioxyde de carbone présent dans l'eau aérée se transforme légèrement en acide carbonique. Il supprime le pH et accélère le processus de corrosion, alors qu'il n'y a pas d'oxygène. De même, le taux de corrosion est accéléré par l'acide sulfurique. |
| Haute température | Les tuyaux chauds ou les températures élevées provoquent des réactions chimiques en mouvement, et le stress crée des fissures ou des points faibles où la rouille commence à apparaître. |
| Soudage incorrect | Les joints des tuyaux en acier doivent être soudés. L'argent et la construction des joints sont des étapes clés pour s'assurer que le tuyau d'acier n'est pas facilement sensible à la corrosion. |
Stratégies de prévention de la corrosion dans les tubes en acier au carbone
Pour protéger la surface des tuyaux en acier afin d'éviter la corrosion, il existe plusieurs méthodes :
- Revêtement protecteur
Les fabricants utilisent la peinture, les couches d'époxy ou la galvanisation au zinc. Ceux-ci créent une barrière entre l'acier et les éléments corrosifs.
- Protection cathodique
Dans cette méthode, le tuyau en acier est généralement fixé à un métal sacrificiel, tel que le zinc ou le magnésium, qui sert d'inhibiteur de corrosion. Cette technique protège bien les tuyaux enterrés ou immergés.
- L'érosion
Ajouter des produits chimiques à l'intérieur du fluide de la canalisation pour créer un film protecteur. Il réduit la guerre interne, en particulier dans les conduites d'huile ou d'eau.
- Conception et sélection des matériaux
Choisissez une qualité d'acier au carbone respectueuse de l'environnement. Le cas échéant, utilisez des tuyaux revêtus de polyéthylène ou des tuyaux de haute qualité API. Concevoir le tracé des tuyaux de manière à éviter les zones stables et à réduire les points de contrainte.
- Métal isolé
Dans cette procédure, le fabricant utilise des revêtements, des tampons d'usure ou des sabots de tuyauterie pour séparer l'acier au carbone des autres métaux et empêcher la corrosion galvanique.
- Favorise la prévention des vibrations et des frottements
Les boulons en U, les accolades, les sabots de tuyauterie et les suspensions réduisent l'usure mécanique et les fissures. Cela minimise les risques aux points de contact.
- Contrôle environnemental
Gardez la zone sèche, veillez à ce que les trous de drainage soient dégagés, utilisez un produit d'étanchéité et évitez tout contact avec un environnement acide ou salin.
Solutions existantes de gestion de la corrosion
La corrosion des tuyaux en acier au carbone est un problème sérieux, mais de nombreuses solutions innovantes sont disponibles aujourd'hui pour traiter et réduire les effets.
1. Inspection et surveillance régulières
L'une des mesures les plus efficaces pour contrôler la corrosion est de s'assurer qu'elle est rapide. Grâce à des inspections fréquentes, il est possible d'identifier des formes mineures de corrosion ou des dommages avant qu'ils ne se transforment en problèmes plus importants. Les tests aux ultrasons, la radiographie (rayons X) et les contrôles visuels sont les outils que les professionnels utilisent pour surveiller l'épaisseur et la position de la surface. Certaines entreprises utilisent également des capteurs intelligents ou des dispositifs de contrôle de la corrosion à l'intérieur des conduites pour obtenir des données en temps réel.
2. Enveloppe et manchon de tuyau
L'emballage des tuyaux avec du ruban de protection, de la fibre de verre ou des manchons à base de résine permet de créer une barrière importante contre l'humidité, le sel et l'air. Cette méthode est généralement utilisée pour les pays du haut et les tuyaux extérieurs, en particulier dans les régions à forte humidité ou près de la mer.
3. Système de protection cathodique
Il s'agit d'une méthode très efficace pour les conduites souterraines ou immergées. Elle fonctionne en utilisant un numéro sacrificiel (par exemple, le zinc ou le magnésium) ou en envoyant un petit courant électrique à travers le tuyau. Elle protège l'acier au carbone en empêchant la perte d'électrons (une partie importante du processus de corrosion).
4. Supports et sabots pour tuyaux
L'usure mécanique et les vibrations peuvent causer des dommages là où le tuyau touche les surfaces métalliques. Un support exceptionnel, tel que des sabots, des isolateurs et des colliers, réduit les mouvements, évite les frottements et empêche l'humidité de s'incruster. Ceci est particulièrement utile dans les grands systèmes industriels.
5. Produit chimique inhibiteur de corrosion
Dans les conduites d'eau, de pétrole ou de gaz, l'ajout de produits chimiques inhibiteurs peut contribuer à ralentir la corrosion interne. Ces produits chimiques recouvrent l'intérieur du tuyau et empêchent les réactions entre l'acier et le liquide.
6. Réparation et remplacement
Si un tuyau est déjà endommagé, il peut être nettoyé, ou plutôt débarrassé de sa rouille et réparé en remplaçant la partie endommagée. Néanmoins, lorsque la rouille est profonde ou étendue, une alternative plus sûre et plus fiable consiste à changer cette partie du tuyau la plupart du temps.
Plans d'action défensifs des fabricants de tubes en acier au carbone
Il existe des stratégies spécifiques qu'un fabricant peut utiliser pour empêcher la corrosion des tuyaux en acier au carbone. Le tableau ci-dessous détaille les avantages associés à ces méthodes :
| Stratégie | Bénéfice |
| Acier de faible pureté | Les matières premières (peu importées) et les matériaux à carbone contrôlé utilisés doivent être des aciers de faible impureté afin de réduire la corrosion précoce. |
| Adhérer aux normes internationales | Prendre des normes, par exemple ASTM A106/A53, ISO 3183, API ou ASME, pour s'assurer que la corrosion est conforme à la norme. |
| Les revêtements dans l'usine | Enduire les tuyaux d'une galvanisation époxy ou de polyéthylène avant l'expédition afin d'éviter leur détérioration. |
|
Fournir des options personnalisées pour le revêtement |
Recommande des tuyaux en PE, un revêtement adapté, un système cathodique ou des revêtements spécifiques selon le cas d'utilisation du client. |
| Offre Instructions d'entretien | Proposer des instructions simples sur les chaussures de tuyauterie, l'entretien, l'inspection, l'utilisation des obstacles et l'équipe d'assistance. |
FAQ
Quels sont les types de corrosion les plus courants sur les tubes en acier au carbone ?
- Corrosion uniforme : Elle est uniforme sur toute la surface.
- Rouille par piqûres : Des trous profonds et petits se forment.
- Corrosion par crevasses : Elle se produit au niveau des joints et des endroits fermés.
- Corrosion galvanique : Elle se produit lorsque l'acier au carbone entre en contact avec un autre métal.
- Fissures de corrosion sous contrainte (SCC) : Les fissures de corrosion sous contrainte, qui ne sont pas toujours visibles.
Quel est le meilleur revêtement pour les tuyaux en acier au carbone ?
L'époxy se comporte très bien à l'intérieur et à l'extérieur. La galvanisation fournit une couche anti-humidité et anti-friction sur l'acier. Les tuyaux revêtus de polyéthylène se comportent bien dans des conditions chimiques complexes ou dans des conditions d'enfouissement dans de nombreuses situations.
Quels sont les symptômes de la corrosion sur mes tuyaux en acier au carbone ?
Vérifiez la présence de taches de rouille, de fuites, d'une pression insuffisante, d'une eau décolorée ou d'une odeur inhabituelle. Dans le cas d'une corrosion invisible ou interne, vous devrez utiliser un équipement à ultrasons, un équipement à pigments ou une méthode d'essai non destructive.
Est-il possible de le réparer ou faut-il remplacer les tuyaux en acier au carbone corrodés ?
Selon Corrosion douce, il peut être nettoyé, peint et recouvert de papier. Toutefois, si le mur est trop fin ou si le trou est sans fond, il est possible de le remplacer en toute sécurité, ce qui revient souvent moins cher.
Quels sont les paramètres à respecter pour les tubes en acier au carbone afin de garantir leur résistance à la rouille ?
- ASTM A106 / A53 pour les tubes ordinaires
- ASME B36.10m pour les dimensions des tuyaux
- ISO 3183 pour les oléoducs et gazoducs
- API 570 pour l'inspection en service
- NACE SP0169 pour les conseils en matière de protection cathodique.