L’industrie pétrochimique fait face à un ennemi invisible mais redoutable : la corrosion. Les équipements essentiels qui entrent en contact avec des produits chimiques corrosifs sont vulnérables à ce phénomène naturel. La corrosion peut entraîner une détérioration des infrastructures, des pertes financières importantes et, surtout, des risques pour la sécurité. Pour contrer cet ennemi silencieux, les entreprises pétrochimiques ont développé des stratégies sophistiquées reposant sur l’utilisation de revêtements de protection, d’alliages résistants à la corrosion et de méthodes de surveillance de pointe.
Le monde complexe de la pétrochimie
La pétrochimie englobe un vaste éventail de technologies utilisant le pétrole ou le gaz naturel pour produire divers composés chimiques. Ces processus impliquent des réactions chimiques complexes et sont à la base de nombreux produits de notre vie quotidienne, des solvants aux médicaments, en passant par les plastiques et les carburants.
Les défis de la conversion pétrochimique
Les produits issus de la distillation du pétrole brut ne correspondent pas toujours aux demandes du marché. C’est là que les procédés de conversion entrent en jeu, effectuant des transformations moléculaires essentielles. Il existe trois types de craquage : le craquage thermique, le craquage catalytique et l’hydrocraquage. Ces processus, tout en permettant l’obtention de produits désirés, exposent les équipements à des températures et à des pressions élevées, engendrant ainsi des phénomènes de corrosion et de corrosion sous contrainte.
Dans les installations de raffinage du pétrole, des aciers chrome/molybdène sont largement utilisés dans la partie cracking en raison de leurs propriétés de résistance au fluage.
Qu’est-ce que le cracking ?
Pour faire simple, le cracking est l’opération qui permet, à partir d’un pétrole brut, de le séparer pour en extraire des produits dérivés tels que le gasoil, l’essence, le kérosène etc.
Chacun de ces produits se vaporise à une température qui lui est propre, permettant une séparation optimale de ces éléments.
Il existe trois procédés de cracking qui sont détaillés ci-dessous :
Le craquage thermique
Le craquage thermique, procédé le plus ancien, s’est appliqué d’abord aux distillats moyens (gazoles) puis à la partie légère des résidus (distillats sous vide).
Par décomposition thermique à une température voisine de 500 °C et sous des pressions élevées, ces distillats sont transformés en essences. La réaction donne lieu à la formation de coke.
C’est lors de la mise au point des premières installations industrielles de craquage thermique qu’est apparu le four tubulaire, véritable réacteur de l’unité, dont l’emploi s’est ensuite généralisé dans toutes les autres installations de raffinage comme un moyen efficace de fournir des calories aux produits traités.
Actuellement, le craquage thermique est pratiqué sur la partie lourde des résidus (résidus sous vide), de façon modérée par viscoréduction, ou de façon sévère par cokéfaction. Il est aussi utilisé avec de la vapeur (vapocraquage) en pétrochimie pour produire les oléfines.
La conversion généralisée des distillats sous vide et la diminution des quantités de pétrole bruts traités ont entraîné la séparation de tous les distillats sous vide. Il en a résulté une production corrélative de résidu sous vide bien supérieure aux besoins des bitumes. Les excédents très visqueux sont dilués avec du gazole pour obtenir une viscosité du mélange conforme à la spécification requise pour le fioul lourd.
La viscoréduction du résidu sous vide est un craquage thermique modéré de plus en plus employé car, outre une faible production de distillats légers, il permet d’obtenir un résidu moins visqueux réduisant ainsi la quantité de gazole de dilution introduite dans le fioul lourd et par conséquent la quantité de fioul lourd fabriqué. Dans certains cas, cette quantité est encore supérieure aux besoins du marché.
La cokéfaction du résidu sous vide, qui est un craquage thermique sévère, se substitue alors à la viscoréduction. Le but de cette opération, le plus souvent discontinue (cokéfaction différée), est de fabriquer du coke qui sera ultérieurement brûlé en l’état ou gazéifié.
Le craquage catalytique
Le craquage catalytique des distillats sous vide a depuis longtemps remplacé le craquage thermique.
Le catalyseur fluidifié en fines particules facilite la réaction qui s’effectue à une pression voisine de celle de l’atmosphère. Il est régénéré en continu : le coke qui se dépose à sa surface est brûlé au fur et à mesure.
Les installations industrielles de craquage catalytique sont très complexes : outre le réacteur et le régénérateur, elles comportent une séparation des produits craqués, sorte de pétrole brut synthétique, ainsi qu’une récupération d’énergie puisque la température de régénération est proche de 700 °C.
Les catalyseurs et la technologie de la réaction ont évolué pour augmenter à la fois la conversion et la production d’essences. Maintenant, les catalyseurs très actifs sont des tamis moléculaires, le temps de contact est de l’ordre de quelques secondes et le rendement en essence voisin de 50%. Des installations de craquage catalytique de résidu atmosphérique commencent à se développer, mais ce produit doit préalablement être épuré pour éviter l’empoisonnement du catalyseur.
L’hydrocraquage et l’hydrodémétallisation
Le craquage catalytique en présence d’hydrogène est pratiqué sur les distillats sous vide (hydrocraquage) et sur les résidus atmosphériques (hydrodémétallisation).
L’hydrocraquage réalise une transformation presque complète en essence, carburéacteurs et gazoles, et s’effectue en une seule ou deux étapes suivant que l’on vise la fabrication maximale de gazoles ou d’essences. Une forte pression d’hydrogène (100 à 150 atmosphères) associée à une température modérée (350 à 450 °C) limite les dépôts de coke sur le catalyseur.
Le choix d’acier chrome molybdène est pertinent pour la résistance au fluage eu égard des fortes températures appliquées allant de 350 à 700°C dans trois procédés de conversion listés ci-dessus. Malheureusement il présente ses limites en termes de résistance à la corrosion et à la corrosion sous contrainte.
Ces aciers ne sont pas appropriés pour la résistance à la corrosion, entraînant ainsi la nécessité de déposer par placage une couche protectrice (protection contre la corrosion) sur ces tubulures pour ralentir la vitesse de corrosion.
Notre large gamme d’alliages base nickel GAMMA et base COBALT ainsi que notre gamme de fils fourrés austénitiques TETRA répondent à l’ensemble des sollicitations d’usure par corrosion (que ce soit en soudage ou en placage) qui peuvent être engendrées en pétrochimie, sur les appareils à pression comme sur les éléments de robinetterie et notamment les vannes avec une spécificité qui nous est propre :
- Les alliages sans bismuth (TETRA)
- Les alliages custom made
L’un des avantages des fils fourrés modernes en acier inoxydable (comme notre gamme TETRA) est le détachement facile du laitier, permettant d’obtenir des cordons de soudure semblables à ceux produits par les électrodes enrobées de dernière génération.
L’absence de bismuth dans les fils permet d’éviter la fissuration de composés à hautes températures.
De nombreux appareils à pression fonctionnent à des températures souvent supérieures à 450°C.
Les fils fourrés conventionnels en acier inoxydable rutile contiennent généralement des ajouts d’oxyde de bismuth (Bi2O3) afin d’améliorer le détachement du laitier. Le dépôt soudé contient donc des traces de bismuth.
La plupart des soudures en acier inoxydable résistant à la corrosion sont mises en service telles quelles, sans traitement thermique. De telles constructions sont destinées à des applications où la température de service ne dépasse pas 300°C. Dans ces conditions, l’utilisation d’oxydes à bas point de fusion pour améliorer le détachement du laitier ne pose pas de problème.
Cependant, de nombreux aciers inoxydables sont également utilisés dans des applications où la résistance aux températures élevées est importante.
Dans ces cas, les constructions doivent fréquemment fonctionner à plus de 500°C et, dans les joint soudées, le bismuth et d’autres éléments à bas point de fusion peuvent ségréger aux joints de grains et provoquer des fissures.
Les fils auxquels on a délibérément ajouté du bismuth ne sont pas recommandés pour des applications supérieures à 500°C ou lorsqu’un traitement de recuit est effectué après le soudage. Dans ce cas, il est recommandé d’utiliser des fils fourrés en acier inoxydable ne contenant pas plus de 0,002 % de Bi dans le métal soudé. Ces fils sont spécifiés conformément à l’ASME II C SFA-5.22 et à l’EN ISO 17633.
Welding Alloys produit depuis plusieurs années des fils répondant à ce critère et propose une large gamme de fils fourrés sans bismuth.
Ces produits conviennent non seulement aux hautes températures, mais aussi pour les soudures soumises à un traitement thermique de stabilisation ou de mise en solution.
Cette gamme de fils fourrés constitue donc le meilleur compromis pour la lutte contre la corrosion.
Quelles différences existe-t-il entre un fil fourré et un fil massif ?
Un fil massif provient d’une coulée qui est ensuite manufacturée pour en faire un fil de soudage. Ceci induit une taille de lot de plusieurs tonnes avec une chimie qui est la chimie du lot produit.
Un fil fourré est constitué d’un feuillard et d’une charge de poudre associés qui, une fois fabriqués, feront un fil de soudage. Ce mix permet de réaliser un panel de nuances et de chimie infinies et ce en quantité économique, ce qui est pour cette gamme d’aciers inoxydables un avantage certain.
En termes de soudabilité, le fil fourré permet une multitude de solutions comme par exemple le soudage avec ou sans protection gazeuse, il peut également être soudé en toutes positions. Nous produisons donc des fils fourrés en acier inoxydable répondant aux classifications normalisés et ayant un taux de ferrite maîtrisé et/ou sur mesure. Un vrai plus pour lutter contre les phénomènes de corrosion.
Pourquoi utiliser un fil fourré plutôt qu’un fil massif ?
Un fil fourré n’est ni plus ni moins qu’une électrode enrobée automatique. Une électrode enrobée est constituée d’une âme métallique enrobée d’une charge de poudre. Un fil fourré est constitué d’un feuillard que l’on va former en U afin d’y incorporer une charge de poudre, puis nous allons le refermer pour en faire un tube. C’est donc une électrode enrobée inversée qui va présenter beaucoup de similitude en termes de soudage. Par exemple la multitude de possibilité d’alliages réalisables ; le profil de pénétration, la douceur d’arc pour n’en citer que quelques-uns.
Pourquoi WA plutôt qu’un autre fournisseur ?
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles on pourrait choisir Welding Alloys comme fournisseur de consommables pour lutter efficacement contre les phénomènes d’usure. En voici quelques-unes :
Expertise technique : Welding Alloys est un leader mondial dans la production de produits de soudage dédiés principalement à la maintenance réparation. Welding Alloys a une expertise technique approfondie et est en mesure de fournir des solutions de haute qualité pour une grande variété de problématiques de soudage et de revêtement.
Innovation : Welding Alloys investit continuellement dans la recherche et le développement pour améliorer la performance et la durabilité de ses solutions anti usure (rechargement dur, placage anti corrosion, …).
Qualité : Les produits de Welding Alloys sont reconnus pour leur qualité. Welding Alloys utilise des matières premières soigneusement sélectionnées et suit un processus de production rigoureux pour garantir des produits finaux de haute qualité.
Service client : Welding Alloys accorde une grande importance à la satisfaction de ses clients. Welding Alloys offre un service client de qualité et est toujours prêt à aider les clients à résoudre leurs problèmes de soudage et de revêtement.
Gamme de produits : Welding Alloys propose un large éventail d’alliages de soudage et de revêtements anti usure (corrosion, abrasion, impact, …) adaptés à de nombreuses industries. Cela signifie que les clients peuvent trouver toutes les solutions de maintenance réparation dont ils ont besoin auprès d’un seul et même fournisseur, ce qui simplifie la gestion des fournisseurs et la logistique.
Vous faites face à des problèmes de corrosion ? Nous pouvons vous aider.