bs09 fr print double sided

Connatre la Corrosion

Section 1

BS09 Connaitre la Corrosion Rvision 02 Julliet 2003 Page 1 sur 32

1 TYPES DE CORROSION

1.1 Introduction

La corrosion est la dtrioration dune substance, gnralement un mtal, ou la dtrioration de ses proprits mcaniques ou mtallurgiques due sa raction avec lenvironnement.

Lorsque les mtaux sont produits de leurs minerais, le processus naturel qui les a form doit tre invers. La plupart des mtaux, une fois produits, tendent revenir leur tat stable naturel. Cette tendance du mtal retourner ltat stable naturel est appele corrosion. Certains mtaux tels que lor ou largent sont extrmement stables dans une varit denvironnements et tendent peu retourner leurs formes naturelles. Ces mtaux sont dits nobles.

1.2 Thorie Atomique Fondamentale

Afin de comprendre la corrosion, il est dabord ncessaire de savoir que toute matire est compose datomes. Les atomes sont les petites particules qui composent toute matire. Eux-mmes sont composs de trois particules plus petites appeles protons, neutrons et lectrons. Latome peut tre conu comme ayant des protons et des neutrons formant le noyau central et des lectrons qui tournent dans des orbites extrieures au noyau.

Un proton a une charge lectrique positive et un lectron a une charge lectrique ngative de mme valeur. Un neutron na aucune charge lectrique.

Dans un atome le nombre de protons est gal au nombre dlectron, donc au total il y a autant de charges positives que de charges ngatives, rendant ainsi latome lectriquement neutre.

Si latome acquiert ou perd un lectron ou plus, il devient un ion avec soit une charge lectrique ngative ou positive. Les ion chargs positivement sont appels des anions et ceux chargs ngativement des cations.

Lorsque deux atomes ou plus se combinent avec un lien solide entre eux, ils forment une molcule. La plupart des gaz existent sous forme de molcules.


Section 1


1.3 Piles de Corrosion

Voir Figure 1-1.

Ce diagramme montre une pice en acier immerge dans un liquide base deau conducteur dlectricit appel lectrolyte. La surface de llectrolyte est expose lair pour que loxygne de lair puisse se dissoudre dans le liquide. Si on observait ce systme pendant un certain temps on constaterait que la surface de lacier est devenue pique et la rouille est apparue dessus.

FIGURE 1-1 PILE DE CORROSION


Section 1


Ce qui se passe maintenant est que deux ractions chimiques ont lieu diffrentes endroits de lacier. A lune des parties, appele anode, les atomes de fer dans lacier se transforment en des ions de fer chargs positivement et passent dans llectrolyte. On peut illustrer ceci par une quation chimique

Fe Fe++ +2e

o, Fe est un atome de fer, Fe++ est un ion de fer, et e est un lectron.

Lorsque les atomes de fer passent dans llectrolyte, une piqre est forme dans lacier lendroit o tait latome de fer.

Lorsque deux atomes de fer deviennent ions, la raction devient

2Fe 2Fe++ + 4e

les lectrons librs par cette raction danode se dplacent travers le mtal vers une autre partie de lacier, appele cathode. Et l, ils entrent dans une autre raction qui implique leau et loxygne dissout. On peut illustrer cette raction laide dune quation chimique

2H2O + O2 + 4e 4OH

o, H2O est une molcule deau, O2 est une molcule doxygne dissout, e est un lectron et OH un ion hydroxyle charg ngativement.

Lion hydroxyle se dplace de la cathode vers llectrolyte. Il y a maintenant dans llectrolyte des ions Fe++ et des ions OH. Ces ions ragissent ensemble selon lquation suivante

2Fe++ + 4OH 2Fe(OH)2

o, Fe(OH)2 est un hydroxyde de fer.

Lhydroxyde de fer est insoluble dans leau mais ragit avec leau et loxygne dissout pour produire la rouille marron quon connat bien. Tout ce systme est appel une pile de corrosion.

On voit donc que pour quil y ait corrosion, il faut avoir:

a) Une raction chimique lanode.

b) Une raction chimique la cathode.

c) Un lectrolyte.

d) Un conducteur par lequel les lectrons peuvent circuler (dans ce cas cest le mtal lui-mme).


Section 1


Si nous liminons un quelconque de ces quatre lments, la corrosion sarrte.

Des ractions de corrosion diffrentes celle dcrites ci-dessus peuvent avoir lieu en dautres situations. Par exemple, quelquefois lhydrogne est libr cathode. Si lhydrogne libr samasse la surface de la cathode, il peut la recouvrir, rduisant ainsi la vitesse de raction, ou peut-tre larrter compltement.

La corrosion nimplique pas ncessairement un seul mtal comme dans lexemple cit. On trouve souvent une corrosion svre quand des mtaux dissemblables sont lectriquement lis ensemble et immergs dans un lectrolyte. Ceci est connu sous le nom de corrosion galvanique et sera trait dans la section suivante.

1.4 Srie Electrochimique des Mtaux

Voir Tableau 1-1.

La srie lectrochimique donne la liste des mtaux selon leur tendance se corroder. Ceux en haut de la liste forment des ions facilement et donc se corrodent plus facilement. Plus un mtal est apte former des ions, plus ngatif est son potentiel dlectrode.

La srie indique si une combinaison de mtaux particulire est susceptible de donner naissance une corrosion svre si on les place ensemble dans une pile de corrosion. Dans cette situation on trouvera que le mtal qui se trouve le plus en haut le tableau se corrodera alors que celui qui se trouve le plus en bas ne se corrodera pas. Par exemple, si des composs de fer et de cuivre sont boulonns ensemble puis immergs dans une saumure (par exemple), on constatera que le fer sera corrod et le cuivre ne le sera pas. Si les composs sont du zinc et du luivre boulonns ensemble puis immergs dans une saumure comme prcdemment, on constatera que le zinc sera corrod alors que le cuivre ne le sera pas. Plus la diffrence de position des deux mtaux sur le tableau est grande, plus la vitesse de corrosion est grande.

On constate parfois quun mtal occupant une position en haut du tableau est moins ractif quon ne le pense. Ceci est souvent d la prsence dune couche adhsive doxyde, dhydroxyde ou de carbonate sur sa surface qui le protge des attaques. Dans ce cas le degr de corrosion du mtal peut tre moindre ou la corrosion peut tre inexistante.


Section 1


TABLEAU 1-1 SERIE ELECTROCHIMIQUE DES METAUX Mtal Potentiel (volts)

Extrmit Active Tend se corroder

Potassium -2.92

Magnsium -2.34

Aluminium -1.67

Zinc -0.762

E -0.710

Fer -0.440

Nickel -0.250

Hydrogne 0.00

Cuivre +0.345

Argent +0.800

Platine +1.20

Or +1.68

Extrmit Passive Ne se corrode pas facilement

1.5 Corrosion Uniforme

Elle a lieu quand de larges surfaces du mtal sont exposes lair, ce qui cause la dtrioration de la surface du mtal. Loxygne et lhumidit de lair facilitent loxydation de la surface du mtal de manire uniforme et produit, dans le fer et lacier, loxyde rouge gnralement connu sous le nom de rouille. Les vitesses de corrosion pour la corrosion uniforme sont facilement prvisibles et on peut prvoir des surpaisseurs en augmentant lpaisseur du mtal ou par lapplication de revtements protecteurs.

1.6 Corrosion par Piqre

Cette forme de corrosion est la formation de trous sur une surface autrement inattaquable. La formation de piqres est assez frquente et peut tre cause par plusieurs groupes de circonstances: une fissure du revtement protecteur dune surface; le contact avec un mtal dissemblable; ou des diffrences localises dans la composition du mtal qui donne naissance laction galvanique. La formation de piqres apparat gnralement sous forme de cavits coniques ou hmisphriques la surface du mtal et lieu trs vite. Il a t constat quun tube dont la paroi a 12 mm dpaisseur fuit en moins dune anne cause de ce type de corrosion.


Section 1


1.7 Pile d'Aration Diffrentielle

Voir Figure 1-2.

Ceci est une autre forme de corrosion localise et est due au fait que la concentration de loxygne dissous en contact avec un mtal peut varier dun endroit lautre la surface de ce mtal. Cette variation dans la concentration de loxygne dissous peut avoir lieu dans des tuyaux ou des rservoirs o des sdiments se sont dposs dun liquide et sur des zones diffrentes du sol. La zone sous le sdiment contiendra moins doxygne dissous alors que le reste du liquide aura une concentration plus leve. On constate que la corrosion du mtal au lieu sous la couche de sdiments.

Une pile d'aration diffrentielle type a lieu quand des canalisations ariennes passent sous une route. Loxygne peut atteindre le sol humide au bord du croisement de la route mais ne peut pas atteindre la partie du gazoduc directement sous la route. Donc le mtal de la conduite sous la route est priv doxygne, devient lanode et se corrode. Le mcanisme de pile d'aration diffrentielle est le type de corrosion le plus frquent qui a lieu sur les surfaces extrieures des canalisations enterres.


Section 1


FIGURE 1-2 PILE D'AERATION DIFFERENTIELLE

OXYGENE

PAS DOXYGENE DANS SOL HUMIDE

ROUTE

OXYGENE

GAZODUC


Section 1


FIGURE 1-5 CORROSION FISSURANTE PROVOQUEE PAR L'HYDROGENE SULFURE

FIGURE 1-3 FISSURATION PAR CORROSION SOUS

TENSION

FIGURE 1-4CORROSION PAR DIOXYDE

DE CARBONE


Section 1


1.8 Erosion-corrosion

Lrosion est un processus o le matriau est rong par le fluide qui circule sa surface. La vitesse drosion augmente beaucoup si le fluide coule grande vitesse et contient des particules solides. A cause de lrosion, le film doxyde protecteur present sur la surface du mtal est enlev exposant ainsi le mtal nu lattaque corrosive. Ce processus, dans lequel la vitesse de corrosion du mtal est acclre par rapport au cas o le fluide est immobile, est connu sous le nom de rosion-corrosion.

Lrosion-corrosion prend gnralement la forme de piqres lisses peu profondes qui ont souvent une forme dirige selon la direction de la circulation du fluide.

1.9 Fissuration par Corrosion sous Tension

Voir Figure 1-3.

Ce type de corrosion est lune des plus importantes causes des ruptures dans les structures en mtal et les rservoirs. Cest une combinaison de la corrosion et de la tension mcanique et peut avoir lieu quand la structure, dans la zone de la substance corrosive, est sous une contrainte de traction. La tension fissure la couche doxyde protectrice permettant au mtal nu dtre expos lenvironnement corrosif.

1.10 Fragilisation par lHydrogne

Durant certains processus de corrosion dans un environnement aqueux, de lhydrogne peut tre produit la surface du mtal. Quelques atomes dhydrogne se combinent pour former de lhydrogne gazeux et sont librs dans latmosphre; cependant, quelques atomes sont absorbs par le mtal. La prsence dhydrogne atomique dans le mtal rduit sa ductilit et le rend cassant.

1.11 Corrosion par les Acides

Voir Figures 1-4 et 1-5.

Lattaque acide sur un mtal peut avoir lieu cause des gaz acides dissous dans leau qui se trouve sur la surface du mtal. Chacun du dioxyde de carbone (CO2) et du sulfure d'hydrogne (H2S) font cela. Dans le cas du CO2, lacide carbonique se forme en solution, qui se dcompose en ions H+ et HCO3- :

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 H+ + HCO3-


Section 1


Le mtal dune anode passe dans la solution comme ions mtalliques (le mtal se corrode). Les lectrons passent travers le mtal une cathode o les ions H+ prsents dans le liquide acquirent les lectrons pour former de lhydrogne gazeux. Le mtal subit une svre attaque par piqres.

Dans le cas de H2S, un acide se forme, lattaque du mtal est gnralement dun type diffrent de celle cause par CO2. Si le mtal est sous contrainte due la pression, leffet de H2S est de causer la fissure du mtal.

1.12 Bactries

On rencontre deux types de bactries dans les problmes de corrosion :

La Bactrie Anarobie

La Bactrie Arobie.

Aucun de ces deux types de bacteries nest susceptible dtre prsent sur les installations dIn Salah Gas.


Section2


2 PRINCIPES DE LA PROTECTION ANTICORROSION

2.1 Introduction

Afin dempcher la corrosion dendommager lquipement de traitement ainsi que de longues priodes de temps mort, il est ncessaire davoir une forme de contrle de la corrosion.

Il existe six mthodes de base pour contrler la corrosion :

changement du matriel

changement denvironnement ou de processus de contrle

techniques de barrire ou de revtement

inhibiteurs

techniques lectrochimiques (protection cathodique)

amlioration de la conception de lquipement.

Il nest pas toujours possible dutiliser toutes ces mthodes, cependant, la comprhension de ces principes est un pas vers la solution du problme.

2.2 Changement du Matriel

Si on localise la corrosion, la zone dfectueuse peut tre rpare, remplace ou possiblement re-conue. Si lendommagement par la corrosion dune partie particulire de lusine se rpte plusieurs fois, alors on doit envisager le changement de la partie dfectueuse ou une partie qui lui est adjacente.

Si on envisage de changer la partie dfectueuse, se rfrer au Tableau 1-1 pour comprendre que plus les mtaux sont dissemblables dans la srie lectrochimique, plus la vitesse de corrosion est lente.

Les mtaux dissemblables doivent, si possible, tre spars lun de lautre laide dun isolant lectrique adquat. Si cela nest pas possible, il faut faire en sorte que le mtal anodique soit le plus facile remplacer puisque cest lui qui se corrodera. En mme temps, il faut sassurer que lpaisseur du mtal anodique est suprieure celle du mtal cathodique.

Si la corrosion affecte tout le systme, on doit considrer srieusement si le matriel qui a t utilis est adquat. La cause de la corrosion doit tre identifie avant de procder tout changement.


Section2


2.3 Changement d Environnement

Le changement denvironnement couvre trois zones: contrle de la variable de traitement, contrle chimique des fluides de traitement et des oprations de dmarrage et de mise en arrt.

Le contrle de la variable de traitement peut influencer les conditions de traitement telles que la temprature, la pression, le dbit, le niveau du produit et la composition du fluide. Ces variables peuvent avoir un effet sur la vitesse drosion de corrosion dans nimporte quelle situation de production. Cependant, dhabitude les changements dans les conditions de traitement ne sont faits que dans certaines limites trs restreintes.

Une autre mthode de contrle de la corrosion dans une usine est dter les constituants corrosifs du matriel avant quil narrive lusine. Par exemple, le gaz naturel est sch pour en enlever la vapeur deau afin dempcher la condensation de leau liquide dans le systme.

Les problmes de corrosion narrivent pas ncessairement lorsquune usine est en pleine production. Les problmes de corrosion ont souvent pour origine des conditions de dmarrage ou de mise en arrt, quand par exemple, un produit hors spcifications qui est plus corrosif que celui spcifi est produit.

2.4 Techniques de Barrire ou de Revtement

Lorsque des films et revtement rsistants la corrosion sont appliqus un quipement, ils constituent une barrire entre le mtal et lenvironnement. Certains revtements sont externes, et servent la protection contre les conditions climatiques, dautres sont internes et servent la protection contre les fluides ou matriaux de traitement. Les revtement de protection peuvent tre appliqus comme systme de protection permanent, ou comme systme temporaire sur lquipement qui est dans un magasin, ou qui est hors service pour de longues priodes.

Diffrents types de revtements sont utiliss comme revtements extrieurs, allant de la peinture et le bitume llectroplastie et la galvanisation. Le revtement interne peut tre fait dune varits de matriaux, y compris le plastique, la fibre poxy et la fibre de verre. On utilise parfois dans des conditions corrosives des conduites et rservoirs plaques. Dans ce cas, un mtal peu coteux, tel que lacier au carbone, est recouvert dune fine couche dun alliage plus coteux et plus rsistant la corrosion. Cet alliage est expos lenvironnement corrosif, alors que lacier au carbone fournit la solidit.


Section2


2.5 Les Inhibiteurs

Les inhibiteurs de la corrosion sont des substances ajoutes en petites quantits au fluide de traitement ou au courant de gaz dans le but de ralentir les ractions de corrosion dans le systme. Souvent seules quelques parties par million de la solution dinhibition ajoutes au fluide de traitement ou au gaz sont suffisantes pour contrler la corrosion.

2.6 Techniques Electrochimiques (Protection Cathodique)

La protection cathodique est installe sur un systme pour ralentir la corrosion lectrochimique des surfaces des mtaux. Elle peut tre utilise sur des conduites ou autres structures telles que des rservoirs de stockage. Lquipement protg peut tre la surface du sol, ou enterr sous le sol. De plus amples dtails sur la protection cathodique sont donns dans le cours de formation OMO1, Protection Cathodique.

La protection cathodique implique lapplication dun courant continu lquipement protger. Le courant lectrique est appliqu lquipement de telle manire quil devienne plus ngatif quil ne devrait normalement ltre. Ce potentiel ngatif a leffet de supprimer la raction de corrosion aux anodes du mtal. Il existe deux mthodes dappliquer la protection cathodique et elles dpendent de la manire dont le courant lectrique est produit:

Lanode sacrifie (action galvanique)

Courant continu impos.

Afin de limiter le courant requis pour fournir la protection dun objet enterr tel que le gazoduc, on doit dabord appliquer lobjet un revtement de protection avant de lenterrer. Dans le cas du gazoduc enterr, on donne dabord au gazoduc une couche de peinture avec une couche de protection, ensuite on lenrobe avec des couches de ruban quon enroule autour du gazoduc. Les couches de ruban sont gnralement recouvertes de bitume avant que le gazoduc ne soit descendu dans la tranche. Si le fluide de traitement qui circule dans le gazoduc est chaud, le bitume nest pas la matriau idal puisquil samollit et peut fondre. Dans ce cas, plusieurs couches de matriau en plastique tels que le polythylne ou le polypropylne sont enrobes autour du gazoduc laide dun adhsif. Alors quil est important dalimenter avec assez de courant pour donner au gazoduc le potentiel ngatif requis, le potentiel ne doit pas tre trop lev, sauf dans quelques cascar. Il peut en rsulter une fragilisation par lhydrogne. Le gazoduc est conu avec des joints isolants lectriques entre les sections et la protection cathodique est applique chaque section.


Section2


Anode Sacrifie

Si deux mtaux dissemblables sont relis lectriquement et placs dans un lectrolyte, un courant lectrique est gnr par laction galvanique. Le courant lectrique circule de lanode mtallique la cathode mtallique en passant par la connexion. Durant ce processus, lanode mtallique se corrode, laissant le mtal cathodique protg. Dans le cas dun gazoduc enterr, les anodes sacrifies faites dalliage de magnsium sont enterres intervalles, assez prs du gazoduc et le long de celui-ci. Chaque anode est relie par un fil au gazoduc. Lanode sacrifie se corrode sous laction de lhumidit du sol et les ions mtalliques se dplacent de lanode au sol. Des lectrons sont en mme temps librs et ils passent par le fil au gazoduc le rendant plus ngatif quil ne le serait sans cela. Le gazoduc devient la cathode de la pile de corrosion et est protg. Aprs un certain temps, les anodes seront t corrodes et devront tre changes.

Courant Continu Impos

La mthode de la protection cathodique par courant continu impos utilise une alimentation externe permanente en courant lectrique de basse tension. Le cot positif de lalimentation en courant continu est reli aux anodes enterres sous le sol ; Ces anodes sont souvent faites de blocs en graphite. Elles ne se corrodent pas, mais se dtriorent en un temps extrmement court. Le cot ngatif de lalimentation en courant continu est reli lobjet protger pour le rendre plus ngatif.

2.7 Amlioration de la Conception de lEquipement

Une bonne conception des systmes peut aider beaucoup empcher la corrosion ou de la rduire. Ceci inclut des considrations telles que : sassurer que les rservoirs peuvent tre vidanges et rinces, concevoir des systmes sans zones mortes ou points bas qui peuvent retenir des liquides stagnants ; sassurer que les diamtres des conduites sont assez larges pour avoir une faible vitesse dcoulement afin dempcher lrosion corrosion, mais pas trop larges au point o le liquide scoule lentement et permettre le dpt de sdiments.


Section 3


3 SURVEILLANCE DE LA CORROSION

3.1 Introduction

La surveillance de la corrosion est lobservation des changements dans les spcifications originales.

Lorsquune pice dquipement est conue, on fait des calculs pour dterminer lpaisseur de mtal ncessaire pour supporter la pression dans le systme. Si on anticipe sur la corrosion du systme, ceci est appel surpaisseur de corrosion. On suppose que durant la dure de vie de lquipement la corrosion tera le mtal rajout dans la surpaisseur de corrosion et avoir ainsi la fin de la vie de lquipement assez de mtal pour supporter sans risques la pression dans la systme.

Lorsquun nouveau quipement est mis en service, il est ncessaire faire des operations de surveillance afin de:

Confirmer les spcifications dorigine

Obtenir le premier enregistrement qui doit tre compar ceux qui lui succderont.

chaque operation de surveillance, la mme zone doit tre utilise afin de pouvoir comparer les rsultas et prescrire des mesures correctives. Loperation toute seule ne suffit pas pour dire quon a trouv de la corrosion, on doit trouver ce qui la caus. Par exemple, la rduction de lpaisseur de la paroi de la conduite peut tre due la corrosion ou lrosion cause par laction abrasive du sable entran par le fluide lors de son passage. La corrosion et lrosion mnent toutes les deux une rduction de lpaisseur de la paroi, mais puisquelles oprent de manires diffrentes, les solutions ces deux problmes seront diffrentes.

On doit tablir avec soin, gnralement ltape de la conception, les endroits o les mesures de la corrosion doivent tres faites. Par exemple, sur un gazoduc un point dobservation peut tre le point le plus bas o leau peut se rassembler, un autre point dobservation peut tre le point le plus lev ou le point o du gaz humide ou de lhydrogne peuvent samasser.

Il existe plusieurs techniques pour surveiller la vitesse de corrosion dune usine. Certaines de ces techniques donnent une mesure directe de la vitesse de corrosion, dautres donnent une estimation indirecte de la vitesse de corrosion. Certaines mthodes et tests de la vitesse de corrosion sont les suivantes.


Section 3


3.2 Observations Visuelles

Lobservation visuelle des problmes de corrosion est lune des mthodes les plus faciles et des plus utiles. Durant vos contrles de routine dans les zones de lusine, vous devez faire attention tous signes de corrosion extrieure sur lquipement. Tout signe de corrosion doit tre signal au Dpartement de la Corrosion sans tarder. Ne supposez pas quil a t dj signal par quelquun dautre.

Les surfaces externes des rservoirs et des gazoducs doivent tre contrles rgulirement pour des piqres, des traces drosion et des ruptures dans les revtement de protection. Le personnel doit tre vigilant pour les fuites de gaz ou les taches de ptrole.

Des points daccs pour surveiller lunit de traitement fournissent un moyen pour voir ou mesurer ltat interne de lunit. Normalement les points daccs sont de taille suffisante pour faire entrer un appareil de contrle distance tel que lendoscope.

3.3 Les Echantillons

Les chantillons ou chantillons de perte de poids fournissent une base de rfrence pour toute surveillance de corrosion et programme de contrle. Les chantillons (taille approximative 76 mm x 25 mm x 3 mm) sont faits du mme mtal que le gazoduc ou rservoir soumettre lessai.

Les chantillons sont installs dans un support isol, afin dempcher la corrosion galvanique et sont insrs dans le systme via des fixations spciales. La surface plate des chantillons est place paralllement lcoulement du fluide. Lchantillon est examin et pes avant dtre insr dans son support et, aprs expiration de la priode dessai, lchantillon est enlev, nettoy, pes et examin pour dterminer la perte de poids et les caractristiques de la corrosion.

3.4 Les Sondes

Les sondes sont des dispositifs quon place dans un environnement corrosif pour avoir des enregistrement de lexposition durant un certaine priode. Les types de sonde les plus communs sont :

Sondes hydrogne

Sondes rsistance

Sondes mesurant le courant

Sondes de polarisation linaire.

Chaque type de sonde est utilis pour un environnement particulier.


Section 3


Les Sondes Hydrogne

Elle sont utilises comme outil de contrle quotidien pour dtecter la prsence dun processus de corrosion.

Les atomes dhydrogne pntrent les limites des grains et le rseau mtallique dun mtal tel que lacier. Lorsque ceci a lieu, les atomes dhydrogne deviennent hydrogne molculaire qui peut donner naissance de trs hautes pressions dans les cavits du mtal et causent la rupture de lacier. Cette situation est dominante dans les mtaux soumis de hautes tensions qui sont utiliss pour supporter des conditions de haute pression.

La sonde hydrogne, place dans un coulement des gaz, a une cavit artificielle ou trou borgne attache un manomtre. Laugmentation de la pression enregistre par le manomtre indique si la corrosion est prsente dans le systme.

Sondes Rsistance

Les sondes de ce type comprennent un lment lectrique reli un enregistreur de rsistance plac dans un environnement corrosif. La rsistance lectrique est surveille, et lorsque la section transversale de la sonde dcrot cause de lrosion ou de la corrosion, cette rsistance crot.

Llment lectrique peut tre un fil, tube ou bande et, parce que la temprature affecte la rsistance, la lecture doit tre corrige.

Sondes de Mesure de Courant

Les sondes de mesure de courant fonctionnent selon le principe de mesure du courant galvanique pour contrler si la corrosion a lieu. Lquipement de lusine est normalement fabriqu dun nombre diffrent de mtaux et linteraction de ces mtaux souvent fait quun mtal se corrode une vitesse suprieure la normale et lautre se corrode une vitesse infrieure la normale.

Une sonde de corrosion de type galvanique comprend deux lectrodes des mtaux sous surveillance relies via un ampremtre rsistance nulle. Lorsque lampremtre est reli au processus dcoulement, il enregistre un courant mesurable en prsence de conditions corrosion. La direction de la circulation du courant indique quel mtal est soumis la corrosion et une estimation approximative de la corrosion peut tre faite partir de lintensit du courant.


Section 3


Sondes Polarisation Linaire

A linverse des sondes rsistances, les sondes polarisation linaire ne sont utilises que pour des liquides qui ont une rsistivit basse. Deux lectrodes sont insres dans le courant dcoulement. Lune est un chantillon de lacier similaire au matriau de la conduite et cet chantillon se corrode. La deuxime lectrode est une lectrode auxiliaire qui est utilises conjointement avec le compteur mtreur pour changer le potentiel de corrosion de lchantillon en changeant le courant circulant dans le systme.

Le changement de potentiel induit nest que de quelques millivolts (moins de 20 millivolts) et ne change pas le comportement de la corrosion de lchantillon daucune quantit dtectable. L avantage de ce dispositif de surveillance est quil donne des mesures instantanes qui peuvent tre relies des rseaux de surveillance et dalarmes automatiques et peut tre utilis pour le contrle dinhibiteur.

3.5 Dtection Ultra-sons

La dtection ultra-sons est largement utilise pour inspecter ltat des tuyauteries dans les industries ptrochimiques. Les instruments dessai mettent des pulsations sonores de hautes frquence qui sont rflchies par la paroie de la tuyauterie et retournent linstrument dessai. Le temps de rponse du signal est reli lpaisseur du la paroie de la tuyauterie. Linstrument calcule lpaisseur et donne une lecture numrique.

Les problmes avec cette technique sont frquemment associes avec ladhrence de linstrument la surface du mtal. Un gel dadhrence est souvent utilis pour faire la jonction. Les lectures inexactes sont dues aux variations des points de mesure et une mauvaise rflexion de la part du la paroie de la tuyauterie due la prsence de corrosion ou dencrassement.

Une version plus complexe de cet quipement peut tre utilises pour dtecter des fissures, des dfauts de soudage ainsi que les zones sujettes des piqres ou corrosion localise, mais des ingnieurs spcialiss sont ncessaires pour cela.

3.6 Radiographie

Les rayons X et les rayon gamma peuvent pntrer les mtaux. Le degr de pntration dpend de lpaisseur et la densit du mtal et du faisceau dnergie. Le processus ncessite quune plaque photographique soit place sur le ct du la paroie de la tuyauterie oppos au transmetteur et lombre qui en rsulte sur la plaque indique lpaisseur relative de la paroie.


Section 3


Cette technique peut tre utilise pour dtecter des fissures, des dfauts de soudage et des amincissement des la paroie de la tuyauterie. Lquipement est assez grand pour tre utilis sur chantier et lon doit prendre des mesures de scurit spciales pour protger loprateur.

3.7 Contrle par Ressuage et Particules Magntiques

Ces techniques sont utilises hors circuit pour dtecter les fissures de surface. La technique de lessai par ressuage utilise un liquide pntrant color ou un colorant fluorescente qui est applique aux surfaces des mtaux pour pntrer toutes fissures prsentes la surface. Le colorant est tal sur la surface puis on applique une pulvrisation de rvlateur. Toute colorant restant la surface des fissures coloriera le rvlateur et la fissure peut tre identifie visuellement ou en utilisant une lumire ultra-violette.

La technique des particules magntiques ne peut tre utilise que sur des matriaux magntiques et elle utilise la dtection des discontinuits dans un champ magntique appliqu. Des particules magntiques pulvrises sont appliques la surface du mtal et un lectroaimant est plac sur la surface oppose. Les particules magntiques tendent saligner aux discontinuits dans le champ magntique indiquant la prsence de dfauts ou fissures.

3.8 Racleurs de Gazoducs

Un dispositif appel racleur intelligent est utilis dans plusieurs gazoducs pour inspecter la surface interne du gazoduc. Cest un outil qui a la forme dun obus et qui est introduit dans un gazoduc sous pression via un lanceur de racleur. Le racleur est pouss lintrieur du gazoduc par le courant du liquide. Les racleurs peuvent tre de conception trs complexe et peuvent tre quips de cameras et lampes, quipement de dtection lectromagntique, des tteurs de mtal ou des palpeurs.


Section 3



Section 4


4 SELECTION DES MATERIAUX

4.1 Introduction

La slection des matriaux devrait tre une partie intgrante de la conception globale de lusine, et une partie vitale dans les rparations et rnovations qui suivent les attaques principales par la corrosion.

Lultime choix des matriaux est impos par plusieurs facteurs y compris les codes de rglementations, les pratiques et les consignes de scurit.

Parmi les facteurs qui affectent la slection des matriaux on trouve:

lconomie

rsistance aux attaques de lenvironnement intrieur

rsistance aux attaques de lenvironnement extrieur

but.

Le chois des matriaux se pose trs souvent entre lacier au carbone et lacier inoxydable. Lacier au carbone est relativement peu coteux, mais a relativement une faible rsistance la corrosion alors que lacier inoxydable est cher, mais il a gnralement une bien meilleure rsistance la corrosion. Cependant, on peut opter pour lusage de lacier au carbone pour un lment particulier et accepter de le changer plusieurs fois durant la vie de lusine, plutt que dutiliser lacier au carbone, souvent beaucoup plus cher, et ne pas changer du tout llment. Il y a diffrentes teneurs daciers inoxydables, chacune a une composition lgrement diffrente. En slectionnant la teneur correcte de la large gamme de teneurs, on peut obtenir une rsistance la corrosion dune large gamme denvironnements corrosifs.

4.2 Slection des Matriaux dans le Projet de ISG

4.2.1 Gazoducs

Les gazoducs enterrs seront protgs contre la corrosion externe par la protection cathodique courant impos. Afin de limiter le courant requis pour cette opration, le gazoduc sera enrob avec trois couches de bande revtement en polyfine.

Le matriau de construction des diffrents gazoducs dpend des fluides qui y passent.


Section 4


Rseau Collecteur de Gaz

Le gaz produit par chaque puits contiendra de la vapeur deau, du dioxyde de carbone (CO2), des chlorures et une petite quantit de sulfure d'hydrogne (H2S), ainsi que des hydrocarbures. Un peu de vapeur deau peut se condenser dans le rseau collecteur de gaz, et si cela est le cas le CO2 et le H2S se dissoudront dans leau et formeront une solution acide. Ceci crera lintrieur des gazoducs un environnement trs corrosif. Un type dacier inoxydable spcial contenant 13% de chrome, le 13 Cr sera utilis pour le rseau collecteur de gaz puisquil rsiste bien aux attaques du CO2 dissout dans leau. Les accessoires des conduites, par exemples les valves ne seront pas faites de ce matriau mais en un autre matriau appel acier inoxydable binaire (duplex).

Rseau de R-injection de CO2

Le CO2 sera spar du courant de gaz dans lusine de traitement de Krechba. Le CO2 sera ensuite sch pour en ter la vapeur deau puis r-inject dans des puits. Comme le CO2 sera sec, il ne devrait pas causer de problme de corrosion. Le rseau en acier au carbone t spcifi pour cette tche, mais une surpaisseur de corrosion de 3.2 mm t prvue pour les extrmits de refoulement et de dmarrage o il lon peut avoir corrosion.

Rseau dInjection deau

La salinit de leau disponible est trs leve, cette eau est donc trs corrosive pour lacier au carbone. On se propose dinjecter cette eau dans les puits, donc plutt que dutiliser des gazoducs en alliage trs cher, le plasticive renforc la fibre de verre a t choisi.

Rseau dExportation du Gaz

Comme le gaz devant tre export de lusine de traitement de Krechba contiendra trs peu CO2 et trs peu de vapeur deau, le degr de corrosion escompt dans le rseau dexportation sera faible. Lacier au carbone a donc t choisi pour ce rseau sans surpaisseur de corrosion.


Section 4


Les Gazoducs Inter-champs

Le gaz coulant dans les gazoduc inter-champs sera effectivement sec puisquil sera pass par des units de dshydratation de glycol chaque usine de traitement de champs. La condensation de la vapeur deau dans les gazoducs est improbable, donc le matriau choisi pour les gazoduc est lacier au carbone sans surpaisseur de corrosion.

4.2.2 Installations du Processus de Fabrication

Champs de Sparation et de Refroidissement Krechba

Le fluide qui quitte le champs est un mlange dhydrocarbures, eau saline, vapeur deau, CO2 et H2S, ayant une trs haute pression. Le mlange coule vers le sparateur dentre dont le rle est de sparer les phases liquides et gazeuses. Leau est trs saline et constitue avec le CO2 et H2S dissous une grande menace de corrosion.

Le sparateur dadmission est fait dacier au carbone protg par placage avec de lacier inoxydable 904L.

Ayant spar leau produite et le condenst dhydrocarbures du courant du gaz, le gaz quittant le sparateur dadmission est un mlange de gaz naturel de CO2, H2S et de vapeur deau. CO2 et H2S se dissoudront dans nimporte quelle eau condense et un liquide corrosif se forme. Afin dviter tous problmes de corrosion possibles, le Refroidisseur du Gaz de Production et la tuyauterie en aval du sparateur dadmission sont faits de dacier inoxydable binaire (duplex).

Dshydratation et Conditionnement du Gaz Krechba

Le gaz quittant le Refroidisseur du Gaz de Production passe lunit de dshydratation. Lobjet de cette unit est dter la vapeur deau du courant de gaz. Elle opre en mettant en contact le courant de gaz avec du trithylneglycol dans une colonne dabsorption plaque connue sous le nom de contacteur. Le contacteur est fait dacier au carbone, mais comme il y a possibilit de condensation deau dans le fond du rservoir, il est revtu dacier inoxydable 18/8 jusquau bas du placage. Le reste de la colonne nest pas revtu, mais une surpaisseur de corrosion de 3 mm y est prvue. Tous les composants de la colonne sont fait dacier inoxydable.


Section 4


Le gaz sch quitte le sommet de la colonne. Comme il nexiste pratiquement pas de vapeur deau dans ce courant de gaz, il y a une faible menace de corrosion. Lacier au carbone dune surpaisseur de corrosion de 1 mm peut tre utilis pour la tuyauterie et lquipement en aval de la colonne y compris la section de rgnration de glycol. Le gaz de haute pression quittant le contacteur passe par un changeur de chaleur qui le refroidit, ensuite coule vers un turbo-dtendeur. Ceci cre dans ce dernier une depression et, par consquent, sa temprature tombe 46C environ. Le but de la rduction de la temprature du gaz est de provoquer la condensation des hydrocarbures les plus humides (butane, pentane et hexane). Les hydrocarbures liquides sont alors spars des autres gaz. Le gaz est ensuite comprim et pass la section de dcarbonatation. Un acier au carbone temprature basse doit tre utilis pour la tuyauterie et lquipement puisque un acier de qualit standard devient cassant de telles basses tempratures.

Dcarbonatation Krechba

La section dabsorption de CO2 est presque entirement faite dacier au carbone avec surpaisseur de corrosion parce que la menace de corrosion est faible. Cependant, lopration de la section de rgnration du solvant de CO2 cre la possibilit dune plus grande corrosion. Une grande partie de cette section est donc faite dacier inoxydable.

Dshydratation de lExportation de Krechba

Ce systme est pratiquement le mme que le dshydrateur de gaz dadmission. Dans ce cas, le contacteur est recouvert dacier inoxydable jusqu au sommet du placage. La conduite dentre du gaz venant de labsorbeur de gaz au contacteur est en acier inoxydable 18/8, comme dans la conduite de retour damine rcupr du contacteur lunit de carbonatation.


Section 4


Dshydratation de CO2 et Compression de R-injection Krechba

Le CO2, la vapeur deau quittent le sommet de labsorbeur de CO2 et coulent vers la section de dshydratation. Ce gazoduc sera soumis la corrosion si la vapeur deau se condense, il est donc fait en acier inoxydable. Dans cette section le contacteur de glycol est aussi fabriqu en acier inoxydable. Le CO2 sec quitte le sommet de cette colonne et coule vers un compresseur quatre tages quil pntre par le quatrime tage. Le compresseur augmente sa pression et est prt la r-injection dans les puits. Comme le CO2 quittant la section de dshydratation nest pas sec 100%, il y a toujours possibilit que la vapeur deau rsiduelle qui sy trouve se condense dans le systme, avec le risque de corrosion qui laccompagne. Lpurateur laspiration de le quatrime tage du compresseur est fait dacier inoxydable.

Sparation et Dshydration des Champs Teg/Reg

Les matriaux de construction des sparateurs de champs, les refroidisseurs de gaz de production et les tuyauteries aussi bien des champs Teg que Reg sont exactement les mmes que ceux de Krechba. Cependant, le gaz de ces champs contient plus de qua Krechba et est donc plus corrosif. Dans les deux champs le contacteur de glycol est recouvert dacier inoxydable 18/8 jusquau sommet du placage et non juste jusquen bas comme Krechba. Au dessus du placage o le gaz est effectivement sec, lacier au carbone avec une surpaisseur de 3 mm convient au contacteur. Les lments intrieurs de la colonne sont eux aussi faits en acier inoxydable avec une surpaisseur de 1 mm.


Section 4


Support du Processus et Systmes dEquipements Auxiliaires

Systme Matriau de Construction Raison

Eau Chaude Acier au Carbone Systme sous une couverture dazote pour empcher loxygne dentrer, donc peu de risque de corrosion

Gaz Combustible Acier au Carbone Gaz sec utilis comme carburant

Eau Produite Types dAcier Inoxydables principalement, ex,: 13Cr, 18/8, binaire (Duplex)

Leau est trs saline cause du chlorure, fissuration par corrosion sous tension est possible. Le ballon de dgazage de leau produite est en acier inoxydable 904 L

Torche de Basse Pression

Acier au Carbone, surpaisseur de corrosion de 3 mm.

Un faible degrs de corrosion est anticip

Torche de Haute Pression

Acier au carbone principalement

Quelques composants en acier inoxydable l o la corrosion est anticipe

Rservoir de stockage dAmine

Acier au Carbone Lamine sera isol sous le gaz inerte

Air Comprim Acier au Carbone Lair est sch aprs compression, aucune corrosion anticipe

Eau dUsine Acier au Carbone Aucune corrosion importante anticipe

Eau Douce Conduits souterrains en plastique, conduite sur sol en acier galvanis

Leau douce doit tre garde saine de tous produits de corrosion

Eau Dminralise Acier inoxydable On doit garder leau dminralise pure aucuns produits de corrosion

Stockage de Glycol Acier au Carbone Rservoirs de stockage de glycol auront un revtement de laire et des flancs en poxy pour viter la corrosion dues aux produites de dgradation du glycol qui sont acides

Condenst dhydrocarbure stabilis

Acier au Carbone Fond du rservoir de stockage a un revtement comme il peut y avoir prsence deau

Stockage de Diesel Acier au Carbone Fond du rservoir de stockage a un revtement comme il peut y avoir prsence deau


Section 5


5 REVETEMENTS UTILISES POUR LA PROTECTION CONTRE LA CORROSION

5.1 Introduction

Diffrentes conditions du processus requirent diffrents matriaux ou alternativement diffrents types de revtements.

Il existe une large slection de revtements de protection disponibles pour lutilisation sur des gazoducs enterrs, des cuves ou des rservoirs de surface, chacun ayant ses avantages et ses inconvnients.

Les proprits dun revtement idal se rsument comme suit :

a) Un bon revtement doit tre facile appliquer lusine, ou si ncessaire, sur place en un temps raisonnable. Il doit aussi tenir rapidement, permettant le maniement de la conduite le plus tt possible sans endommager le revtement.

b) Le revtement doit avoir une bonne adhrence et un bon collage la surface du mtal. Une bonne prparation de la surface est vitale pour avoir une bonne adhrence.

c) Le revtement doit pouvoir supporter des forces dimpact raisonnables telles que celles de pierres ou cailloux, sans se fissurer ou se dtacher de la surface du mtal.

d) Un bon revtement doit tre suffisamment flexible pour supporter les dformations au cours de la pose ou linstallation et doit tre en mesure de sadapter au allongements ou contractions dues au variations de temprature. Les fissures ne doivent pas avoir lieu durant le refroidissement aprs lapplication du revtement.

e) Le revtement doit tre capable de supporter les tensions de contraction des sol argileux dans des conditions de scheresse.

f) Le revtement ne doit pas se tordre ni se ployer sil est expos la chaleur du soleil ou des fluides de traitement chauds, et ne devrait pas se rtrcir ou durcir avec lge.

g) Les revtements doivent avoir une haute rsistance labsorption deau.

h) Les revtements doivent tre isolants lectriques et donc ne doivent contenir aucun matriau conducteur.

i) Les revtements doivent rsister la pntration des racines de plantes et laction des bactries du sol. Lorsquon effectue des rparations ou assemblages sur champ, le revtement sur champ doit sapparenter le plus possible au revtement original.


Section 5


5.2 Revtements de Peinture

Ce sont gnralement un mlange de solvant de rsine et de pigments avec dautres additifs usage spcial. Quelques peintures et leurs usages sont:

Couche de Protection de Silicate de Zinc pour utilisation en des conditions de corrosion humides o un dommage mcanique peut survenir. Rsistante la chaleur mais pas pour limmersion.

Revtements Epoxy revtement haute performance communment pour usage externe et revtement intrieurs de rservoirs.

Polyurthane utilis comme revtement de sommet sur lextrieur de rservoirs et plate-formes.

Phnolique/Phnolique Epoxy utilis sur lextrieur de rservoirs contenant des solutions chaudes.

Alkyles Peintures dusage gnral.

Polyester Flocons de Verre produit chimique moderne (acide) revtement rsistant pour cuves et rservoirs.

5.3 Revtements Lis par Fusion (Epoxy)

Ces revtements en rsines en poudre sche; lpoxy est communment utilise dans un systme appel nergie de liens par fusion. Pour lappliquer, les longueurs de conduites sont prchauffes dans un four induction lectrique et la rsine en poudre est pulvrise sur la surface de la conduite. La rsine fond comme liquide visqueux avant de se durcir.

Ce revtement est utilis presque universellement pour le pr-revtement des conduites qui doivent tre enterres. Il est rsistant la corrosion et aux dommages mcaniques qui peuvent survenir lors de la manipulation et lenterrement des gazoducs. Ce revtement est aussi efficace conjointement avec la protection cathodique.


Section 5


5.4 Enrobage par Bandes

Lenrobage par bandes est utilis pour protger les gazoduc depuis 50 ans. Une couche primaire est applique la surface du gazoduc pr-dcap et la bande est enroule autour du gazoduc en spirales chevauches. Les bandes modernes sont souvent faites en polychlorure de vinyle en polythylne. Lenrobage par bande est utile sur de courtes longueurs de gazoduc et pour les travaux de rparation puisquil sapplique facilement la main.

5.5 Revtements Intrieurs

Les revtements intrieurs sont souvent installs dans des rservoirs de stockage de ptrole. Le revtement consiste en des rsines qui sont des fouloirs appliqus la brosse par couches de tissu de fibres de verre presses dans la rsine

5.6 Revtements Mtalliques

Le zingage est la forme de protection mtallique la plus commune et est form en trempant les lment en acier dans un bain de zinc liquide. La couche de zinc est sacrificielle lacier et le protge par action galvanique. Le zinc se corrode dans lair ou leau de mer mais cause de la couche doxyde de zinc de zinc surface, le zinc se corrode mais une vitesse assez lente.

Le nickelage est un revtement appliqu quelques surfaces internes telles que les valves pour fournir une rsistance lusure dans quelques conditions de saumures.


Section 5



Section 6


6 INHIBITEURS DE CORROSION DANS UN PROGRAMME DE PROTECTION CONTRE LA CORROSION

6.1 Introduction

Deux types dinhibiteurs sont souvent utiliss, linhibiteur dadsorption et linhibiteur oxydant.

6.2 Inhibiteurs d'Adsorption

Ces inhibiteurs sont trs courant dans les oprations de ptrole et de gaz et sont gnralement fabriqus partir dune classe de produits chimiques appele amines organiques. Ils oprent en revtant les surfaces du mtal dun film damine trs fin et, par consquent, de petites doses peuvent revtir de larges surfaces. Le film agit comme une barrire la corrosion trs efficace, mais le film est tellement fin quil doit tre remplac rgulirement par de nouvelles doses dinhibiteur.

Des types particuliers dinhibiteurs doivent tre slectionns pour traiter des problmes de corrosion particuliers en prenant en considration les tempratures du processus, les pressions et la composition chimique de lenvironnement corrosif.

Linhibiteur choisi doit tre relativement stable lorsquil est inject dans un environnement corrosif. Les taux dinjection doivent tre relatifs la vitesse dcoulement de llectrolyte. Le dosage correcte de linhibiteur doit tre inject automatiquement dans le courant de fluide pour maintenir lintgrit du film inhibiteur.

6.3 Inhibiteur Oxydant

Il existe deux manires par lesquelles des produits chimiques tel que nitrates, les chromates et le sels ferriques agissent comme inhibiteurs. La premire est quils ragissent avec les surfaces des mtaux (particulirement les alliages ferreux) pour produire de fines couches doxyde insolubles qui sont elles mmes relativement rsistantes la corrosion. La deuxime manire est quils ragissent avec loxygne dans le systme et fixent loxygne en un compos chimique inoffensif avant de prendre part dans la raction de corrosion.

Les inhibiteurs oxydant doivent tre utiliss souvent en volumes plus grands que les amines, surtout sils sont utiliss pour ter loxygne.


Section 6


6.4 Application des Inhibiteurs

Il est toujours dsirable dappliquer un nouveau gazoduc un film inhibiteur ds que possible puisque linhibition de gazoducs non traits au pralable nest pas aussi efficace parce que la corrosion peut avoir dj commenc.

Le traitement initial dun nouveau gazoduc peut tre fait en plaant le mlange de linhibiteur dans une poche de liquide entre deux sphres de raclage qui sont lances vers leur station de rception lextrmit du gazoduc. La quantit de liquide place entre les deux sphres de raclage dpend du dosage dinhibiteur dtermin par le diamtre et la longueur du gazoduc.

Aprs le traitement initial, le revtement inhibiteur doit tre maintenu par des injections continues ou intermittentes de linhibiteur dans le fluide de traitement ou le courant de gaz. Les gazoducs de sparation de gaz sont souvent doss avec un inhibiteur de corrosion immdiatement en aval du collecteur de gaz sec.

Les gazoducs de gaz humide des ttes de puits sont souvent doss avec un inhibiteur soluble dans leau laide dune petite pompe volumtrique.

A faible vitesse, les courants de gaz humides et les gouttelettes deau se prcipitent en un liquide qui formera ensuite un courant le long de du fond du gazoduc. La section couverte deau est plus susceptible de se corroder que les zones du gazoduc qui sont au-dessus du niveau dinterface de leau et du gaz. Linhibiteur soluble dans leau est emport par leau pour revtir les sections immerges et rduit ainsi la corrosion de corrosion efficacement.

Lefficacit de linhibiteur est surveille par lutilisation dchantillons ou de sonde polarisation linaire.

bs09 fr print double sided

Documents

corrosion section

corrosion rvision

appele corrosion

types de corrosion

piles de corrosion

atomes de fer

pile de corrosion connatre

ion de fer