Améliorez la sécurité et économisez avec des matériaux optimisés

 Pourquoi la sélection optimisée des matériaux du système de fluides peut contribuer à améliorer la sécurité en mer et à réduire les coûts 

Natalie Hagan, chef de produit, Swagelok

L'optimisation des coûts est l'un des objectifs les plus importants pour les propriétaires de plates-formes pétrolières et gazières offshore et de navires flottants, juste après la garantie d'un fonctionnement sûr et conforme tout au long de la durée de vie de la plate-forme.

La priorisation des deux objectifs peut être accomplie en spécifiant les matériaux appropriés qui peuvent être utilisés dans une large gamme de systèmes de fluides et de composants sur toute la plate-forme. Par exemple, les tubes et raccords de tubes en acier inoxydable 316 offrent une bonne résistance à la corrosion et constituent un choix économique dans de nombreuses applications de plate-forme. Cependant, certaines applications plus difficiles nécessiteront une résistance à la corrosion améliorée offerte par des alliages plus robustes comme le super austénitique 6-moly ou le super duplex 2507, qui ont un coût initial plus élevé.

Les environnements offshore présentent des conditions opérationnelles difficiles et il peut être tentant de spécifier ces alliages plus robustes pour tous les tubes et raccords de la plate-forme. Mais étant donné les kilomètres de tubes et les milliers de raccords nécessaires, ce choix peut augmenter considérablement les coûts tout en offrant peu ou pas d'avantages dans les applications qui fonctionnent dans des conditions plus douces. Il est également courant de supposer que les matériaux utilisés pour les tubes et les raccords de tubes doivent correspondre, mais ce n'est pas toujours vrai lorsqu'on utilise deux matériaux différents et compatibles qui peuvent résister à la corrosion galvanique.

Au lieu de cela, spécifier des combinaisons techniques d'acier inoxydable 316 et d'alliages plus robustes sur toute la plate-forme peut entraîner des niveaux de sécurité élevés tout en aidant à maintenir les coûts gérables. Voici ce que les propriétaires doivent savoir sur les types de corrosion qui peuvent se produire dans une variété d'environnements offshore, et comment appliquer un peu de connaissances en science des matériaux pour faire le bon choix pour leur plate-forme spécifique :

Comprendre la menace de corrosion

Les tubes et les raccords de tubes qui composent diverses applications de plate-forme (skids d'injection de produits chimiques, groupes hydrauliques, terminaisons ombilicales supérieures, panneaux de commande de tête de puits, etc.) sont respectivement sensibles à différentes formes de corrosion. Les tubes peuvent succomber à la corrosion par piqûres et fissures, et les raccords de tubes peuvent être menacés par la corrosion par fissuration sous contrainte. Chacun de ces types peut entraîner une défaillance du tube ou du raccord et, en fin de compte, une fuite qui peut constituer une menace importante pour la sécurité de votre personnel.

Piqûres et corrosion caverneuse dans les tubes

Des piqûres et de la corrosion caverneuse se produisent à la surface des tubes dans des zones concentrées où la couche protectrice d'oxyde riche en chrome du métal se décompose en raison de l'exposition aux chlorures que l'on trouve couramment dans l'eau salée.

La corrosion par piqûres apparaît sous forme de petites cavités, ou piqûres, à la surface du métal. La corrosion caverneuse est essentiellement le même phénomène mais se concentre dans les crevasses étroites, le plus souvent entre les tubes et les colliers de serrage, sous la saleté et les dépôts sur les surfaces des tubes, ou entre les tubes adjacents.

Matériaux robustes avec des températures critiques de piqûres (CPT) et des températures critiques de corrosion caverneuse (CCCT) plus élevées, tels que les alliages 6-moly 254 ou 6HN (UNS N08367), l'alliage super duplex 2507 ou les alliages de nickel 825, 625, C-276 ou 400 , sont une bonne défense contre ces menaces de corrosion. Des pinces en plastique peuvent également être utilisées pour aider à atténuer la corrosion caverneuse. Certaines nouvelles pinces en plastique qui permettent le drainage des liquides peuvent également être utilisées.

Fissuration par corrosion sous contrainte chlorure (SCC)

Le SCC peut devenir un problème répandu dans les environnements à haute teneur en chlorure lorsque les raccords de tubes sont soumis à des contraintes de traction, en particulier lorsque des raccords de tubes de qualité inférieure sont utilisés. L'assemblage du raccord et la pressurisation du système peuvent provoquer la formation d'une fissure de contrainte sur l'écrou du raccord. Les chlorures peuvent alors provoquer la ramification et la prolifération de ces fissures. Finalement, l'écrou peut échouer en se fissurant, parfois soudainement.

Les mêmes alliages plus robustes qui peuvent réduire la probabilité de corrosion par piqûres et crevasses peuvent également aider à réduire le risque de CSCC. Cependant, l'acier inoxydable 316 de haute qualité formulé avec une teneur élevée en nickel (12 % minimum) et en chrome (17 % minimum), qui dépasse les exigences minimales des normes ASTM applicables, peut être tout aussi efficace dans les environnements légèrement et modérément corrosifs, fournissant un moyen pour les propriétaires d'optimiser les coûts tout en maintenant des systèmes sûrs.

Optimisation de votre spécification

Connaissant respectivement l'impact de différents types de corrosion sur les tubes et les raccords de tubes et les types de matériaux capables de résister de manière fiable à chaque type de corrosion, une solution devient évidente :des tubes en alliage robustes associés à des raccords de tubes en acier inoxydable 316 de haute qualité peuvent fournir une corrosion fiable et à un coût optimisé contrôle et sécurité accrue du système.

Il y a quelques autres qualités à considérer lors de la sélection des raccords pour tubes. En plus des teneurs élevées en nickel et en chrome de l'acier inoxydable 316, les propriétaires doivent rechercher des raccords de tube avec des viroles durcies qui créent une prise de tube robuste et fiable. Cela permet de créer un joint étanche et d'offrir une excellente résistance aux vibrations. Pour aider à vérifier les performances, demandez à votre fournisseur de fournir des rapports de test de cette combinaison de raccord et de tube. Il peut également être judicieux de se renseigner sur les contrôles de qualité mis en place lors de la fabrication pour garantir la qualité et la performance.

Enfin, gardez à l'esprit l'importance des méthodes d'installation appropriées. Même si vos matériaux ont été optimisés, une mauvaise installation peut avoir un impact négatif sur les performances. Assurez-vous que les techniciens de la plate-forme savent comment manipuler correctement les tubes et assembler les raccords de tubes pour assurer un fonctionnement fiable et étanche. Votre fournisseur peut être en mesure d'offrir des opportunités de formation pour améliorer les connaissances de votre personnel.

En fin de compte, la sélection d'une combinaison technique de matériaux pour les systèmes de fluides de plate-forme dépendra de vos conditions d'exploitation et environnementales, de vos préférences, de votre tolérance au risque et de votre budget. Mais il existe une variété d'environnements d'exploitation où la possibilité d'économiser sur vos connexions peut être réalisée en toute sécurité avec le bon fournisseur.

Vous souhaitez en savoir plus sur la sélection et les combinaisons de matériaux appropriés pour vos systèmes de fluides offshore ? Contactez-nous pour découvrir comment Swagelok peut vous aider à optimiser les matériaux dès aujourd'hui.