Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La corrosion sous calorifuge est un phénomène très répandu dans de nombreuses installations industrielles. Elle présente comme caractéristique un caractère localisé et assez difficilement détectable de manière précoce par inspection visuelle. Cet article se présente en trois sections distinctes. Dans la première, les principaux mécanismes et causes de la corrosion sous calorifuge sont décrits. Les moyens de prévention sont traités dans une seconde section, avant d’aborder l’inspection et la détection.
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Corrosion under heat insulation is a relatively widespread instance of damage to industrial assets. Its main characteristics are localized attack, and difficulty detecting it at early stages by visual inspection. This article is in three parts. The first one describes the mechanisms and main causes of corrosion under insulation. The second one discusses prevention by selection of appropriate materials, protective coatings or specific designs. In the third and last section, inspection methods for existing facilities are described.
Auteur(s)
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Jean KITTEL : Ingénieur de l'Institut national des sciences appliquées de Lyon (INSA) - Docteur de l'université Pierre et Marie Curie, Paris - Habilitation à diriger des recherches de l'INSA de Lyon - Ingénieur de recherche - IFP Énergies nouvelles, Solaize, France
-
François ROPITAL : Ingénieur de l'Institut national des sciences appliquées de Lyon (INSA) - Docteur de l'École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne - Habilitation à diriger des recherches de l'université Pierre et Marie Curie, Paris - Expert - IFP Énergies nouvelles, Solaize, France
INTRODUCTION
La corrosion sous calorifuge est un phénomène de dégradation externe qui peut concerner de nombreuses industries utilisant des isolants thermiques pour optimiser l'efficacité énergétique de leurs installations. Il s'agit de corrosion externe de pipelines et réacteurs en acier faiblement allié ou en acier inoxydable austénitique. Elle peut se produire entre – 4 et + 175 °C lorsqu'il y a pénétration ou condensation d'eau jusqu'à l'interface entre le calorifuge et la paroi externe de l'équipement. Cette eau peut contenir des contaminants (ions chlorures, oxygène...) qui peuvent amorcer ou accélérer la corrosion. La présence de contraintes mécaniques peut conduire à des fissurations des parois par des phénomènes de corrosion sous contrainte notamment pour les aciers inoxydables austénitiques. Ces corrosions ne sont pas détectables visuellement et elles conduisent le plus souvent à des fuites voire à des explosions et des incendies. Leurs conséquences économiques aussi bien que leurs impacts pour la sécurité et vis-à-vis de l'environnement peuvent être importants. Ces protections thermiques étant mises en place pour de longues durées (25 à 30 ans voire plus), la conception de systèmes performants, fiables et prenant en compte le cycle de vie complet, ainsi que des plans d'inspection régulière sont nécessaires. Notamment pour ces derniers, l'utilisation de systèmes de contrôle non destructif adaptés est un élément essentiel de maintien de l'intégrité des équipements tout au long du cycle de vie.
L'objectif de cet article est de présenter au lecteur un point de vue pratique du problème de corrosion sous calorifuge rencontré dans les industries chimiques ou de procédé et les raffineries, et contribuer ainsi à participer au renforcement de la sécurité de ces installations et à la prolongation de leur durée de vie. Les équipements dont il est question sont principalement des tuyauteries et des réacteurs, éventuellement sous pression. Les matériaux employés sont très majoritairement des aciers non alliés ou faiblement alliés ou des aciers inoxydables. Plusieurs types de besoins peuvent motiver l'application de systèmes de calorifuge : prévention des pertes de chaleur, protection du personnel, protection des installations en cas d'incendie... Les types ou matériaux d'isolation thermique qui entrent dans le cadre de cet article sont donc extrêmement variés et dépendent fortement de l'application visée. Les systèmes les plus fréquemment utilisés sont des matériaux minéraux (verre, silicate de calcium, perlite...) sous forme de blocs ou fibreux, ou des matériaux cellulaires à matrice verre ou organique (polyuréthane, polyisocyanurate, élastomère...).
Dans une première section de l'article, le phénomène de corrosion sous calorifuge est décrit, en détaillant ses causes et ses manifestations, pour les aciers non ou faiblement alliés et pour les aciers inoxydables. Les remèdes sont traités dans une seconde section. Ils peuvent porter sur le matériau utilisé pour l'équipement, l'application de revêtements, ou encore la conception du système d'isolation thermique. Enfin, les méthodes de suivi de l'état de santé des installations tout au long de leur exploitation sont décrites.
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Présentation
Prévention de la corrosion sous calorifuge
En anglais
1. Mécanismes de la corrosion sous calorifuge
1.1 Facteurs de corrosion
1.1.1 Présence d'eau liquide sous le système d'isolation
La condition préalable indispensable pour que la corrosion sous calorifuge se produise est la présence d'eau liquide en contact avec la surface métallique, sur une durée suffisante pour que les effets de la corrosion se manifestent. L'arrivée d'eau liquide au contact des parois métalliques calorifugées requiert généralement un défaut d'étanchéité du système d'isolation.
De très nombreux modes d'infiltration ou sources d'eau liquide sont possibles :
-
infiltrations d'eau de pluie dans des systèmes non parfaitement étanches et présentant des défauts de drainage ;
-
eau provenant de fuites depuis des installations ou des équipements à proximité du système calorifugé [fiche ARIA n° 34351, http://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/] ;
-
eau de systèmes anti-incendie projetée sur les installations calorifugées lors des exercices des équipes d'intervention.
L'eau peut aussi arriver sous le système d'isolation à l'état gazeux et se condenser sous le calorifuge si la température est inférieure au point de rosée. La condensation d'eau peut se produire dès lors que la température est supérieure au point de fusion de l'eau, et inférieure au point de rosée. Cette condensation peut se produire directement à la surface de parois métalliques sous calorifuge, ou bien sur des parois froides à proximité, avec une infiltration de cette eau sous le calorifuge non étanche. Ces risques sont particulièrement élevés dans les environnements industriels qui génèrent des volumes importants de vapeur, ou en zones de littoral maritime, où les embruns chargés...
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Mécanismes de la corrosion sous calorifuge
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GEARY (W.) - Analysis of a corrosion under insulation failure in a carbon steel refinery hydrocarbon line. - Case Studies in Engineering Failure Analysis, 1, p. 249-256 (2013).
-
(2) - NACE Standard practice SP0198-2010 - Control of corrosion under thermal insulation and fireproofing material – A system approach. - NACE International (2010).
-
(3) - CROLET (J.L.) - Mécanismes de la corrosion uniforme sous dépôt de corrosion. - Métaux Corrosion Industrie, 63, p. 279-302 (1988).
-
(4) - CROLET (J.L.) - Électrochimie de la corrosion sous dépôt de corrosion. - Métaux Corrosion Industrie, 64, p. 91-106 (1989).
-
(5) - EFC 55 - Corrosion under insulation (CUI) guideline. - Edited by WINNIK (S.), Woodhead Publishing (2008).
-
(6) - ISO 21457 - Industries...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie, base ARIA de retour d'expérience sur accidents technologiques http://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/ (site consulté en juillet 2014)
HAUT DE PAGE
Journées GEMER (Groupe d'étude des matériaux en raffineries), organisées tous les deux ans (années paires) par l'UFIP (Union française des industries du pétrole) et par l'IFP Énergie nouvelles
HAUT DE PAGE
ISO 21457 - 2010 - Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel – Choix des matériaux et contrôle de la corrosion pour les systèmes de production de pétrole et de gaz - -
ASTM C871 - 2011 - Standard test method for chemical analysis of thermal insulation materials for leachable chloride, fluoride, silicate and sodium ions - -
ASTM C692 - 2013 - Standard test method for evaluating the influence of thermal insulations on external...
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