Optimiser la sélection des matériaux pour les systèmes fluides offshore : améliorer la sécurité et réduire les coûts

Pourquoi une sélection optimisée des matériaux pour systèmes fluides peut aider à améliorer la sécurité offshore et réduire les coûts

Natalie Hagan, Responsable produit, Swagelok

L'optimisation des coûts est l'un des objectifs les plus importants pour les propriétaires de plateformes pétrolières et gazières offshore et de navires flottants — juste après l'assurance d'une exploitation sûre et conforme tout au long de la durée de vie de la plateforme.

Prioriser les deux objectifs peut être accompli en spécifiant des matériaux appropriés qui peuvent être utilisés dans une large gamme de systèmes fluides et composants à travers la plateforme. Par exemple, le tubage et les raccords tubulaires en acier inoxydable 316 offrent une bonne résistance à la corrosion et constituent un choix économique dans de nombreuses applications de plateforme. Certaines applications plus exigeantes, cependant, nécessiteront une résistance à la corrosion accrue 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 à travers la plateforme. Mais étant donné les kilomètres de tubage et les milliers de raccords requis, ce choix peut augmenter substantiellement les coûts tout en apportant peu ou pas d'avantage dans les applications qui fonctionnent sous des conditions plus douces. C'est aussi une hypothèse courante que les matériaux utilisés pour le tubage et les raccords tubulaires doivent correspondre, mais ce n'est pas toujours vrai quand on utilise deux matériaux différents compatibles qui peuvent résister à la corrosion galvanique.

Au lieu de cela, spécifier des combinaisons conçues de 316 SS et d'alliages plus robustes à travers la plateforme peut résulter en des niveaux élevés de sécurité tout en gardant les coûts gérables. Voici ce que les propriétaires devraient 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 la bonne sélection pour leur plateforme spécifique :

Comprendre la menace de la corrosion

Le tubage et les raccords tubulaires qui composent diverses applications de plateforme — patins d'injection chimique, groupes hydrauliques, terminaisons ombilicales de surface, panneaux de contrôle de tête de puits, et plus — sont respectivement sensibles à différentes formes de corrosion. Le tubage peut succomber à la corrosion par piqûres et crevasse, et les raccords tubulaires peuvent être menacés par la fissuration par corrosion sous contrainte. Chacun de ces types peut résulter en une défaillance de tube ou de raccord, et finalement, une fuite qui peut être une menace significative pour la sécurité de votre personnel.

Corrosion par piqûres et crevasse dans le tubage

La corrosion par piqûres et crevasse se produit sur la surface du tubage dans des zones concentrées où la couche d'oxyde protectrice, riche en chrome, du métal se dégrade à cause de l'exposition aux chlorures couramment trouvés dans l'eau de mer.

La corrosion par piqûres apparaît sous forme de petites cavités, ou piqûres, dans la surface du métal. La corrosion de crevasse est essentiellement le même phénomène mais concentré dans des crevasses serrées — le plus souvent entre le tubage et les colliers de tubes, sous la saleté et les dépôts sur les surfaces de tubes, ou entre les passages de tubes adjacents.

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

Fissuration par corrosion sous contrainte chlorurée (SCC)

La SCC peut devenir un problème prévalent dans les environnements à haute teneur en chlorures quand les raccords tubulaires sont sous contrainte de traction, surtout quand des raccords tubulaires de grade inférieur sont utilisés. L'assemblage du raccord et la mise sous pression du système peuvent causer la formation d'une fissure de contrainte sur l'écrou du raccord. Les chlorures peuvent alors causer 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 crevasse peuvent aussi aider à réduire le risque de SCC. Cependant, le 316 SS de haute qualité formulé avec une teneur en nickel élevée (12 % minimum) et chrome (17 % minimum), qui dépasse les exigences minimales des standards 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.

Optimiser votre spécification

Sachant comment différents types de corrosion impactent respectivement les tubes et raccords tubulaires, et les types de matériaux qui peuvent résister de façon fiable à chaque type de corrosion, une solution devient claire : Le tubage en alliage robuste associé à des raccords tubulaires en 316 SS de haute qualité peut offrir un contrôle de corrosion fiable et rentable et une sécurité système améliorée.

Il y a quelques autres qualités à considérer lors de la sélection des raccords tubulaires. En plus des teneurs accrues en nickel et chrome dans le 316 SS, les propriétaires devraient rechercher des raccords tubulaires avec des ferrules durcies qui créent une préhension de tube robuste et fiable. Cela aide à créer un joint étanche et offre une excellente résistance aux vibrations. Pour aider à vérifier la performance, demandez à votre fournisseur de fournir des rapports de test de cette combinaison raccord et tubage. Il peut aussi être sage de se renseigner sur les contrôles qualité en place pendant la fabrication pour assurer 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 impacter négativement la performance. Assurez-vous que les techniciens de plateforme savent comment manipuler correctement le tubage et assembler les raccords tubulaires 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 conçue de matériaux pour les systèmes fluides de plateforme dépendra de vos conditions d'exploitation et environnementales, vos préférences, tolérance au risque et votre budget. Mais il existe une variété d'environnements d'exploitation où l'opportunité d'économiser sur vos connexions peut être faite en toute sécurité avec le bon fournisseur.

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