Applications de l'acier inoxydable dans le domaine maritime

Les aciers inoxydables austénitiques et duplex sont largement utilisés dans le domaine marin, notamment dans l'aquaculture marine, les équipements de navires, les systèmes de dessalement de l'eau de mer, les engins de pêche, les ponts et les structures de plates-formes offshore.

L’acier inoxydable rouille-t-il dans l’océan et comment peut-on résoudre ce problème ?
Différents types d’acier inoxydable sont de plus en plus utilisés avec succès dans différents environnements marins. Il convient de noter que la résistance à la corrosion à long terme de l’acier inoxydable dans l’eau de mer nécessite des techniques d’ingénierie anticorrosion complexes et des investissements importants. Les aciers inoxydables austénitiques et martensitiques sont utilisés depuis longtemps dans les tuyaux de surchauffeur et les aubes de turbine des centrales électriques marines. Maintenir de faibles niveaux de chlorure dans ces systèmes est un défi, car la technologie d’application pour les centrales électriques marines ne diffère pas fondamentalement de celle des systèmes de production d’énergie conventionnels. L'acier inoxydable est également utilisé dans les grands conteneurs chimiques des navires marchands océaniques, où les conditions d'utilisation diffèrent considérablement de celles des usines chimiques terrestres sur certains aspects.

La plupart des nuances d’acier inoxydable fonctionnent de manière satisfaisante dans des conditions marines, mais différentes nuances présentent des sensibilités variables à la fissuration par corrosion sous contrainte. Les aciers martensitiques, représentés par le type 410, et les aciers ferritiques, représentés par le type 430, peuvent rouiller en quelques mois dans des conditions marines. Cette rouille uniforme peut être éliminée par meulage mécanique. Les aciers inoxydables austénitiques sont plus populaires en raison de leur plus grande résistance à la rouille (sauf en cas de fissuration par corrosion sous contrainte). Au fil du temps, les aciers inoxydables austénitiques peuvent également foncer. Si nécessaire pour des raisons esthétiques ou autres, ce noircissement peut être éliminé par meulage. La rouille uniforme de l’acier inoxydable dans l’eau de mer est rare, elle ne constitue donc généralement pas un problème pratique.

Vous trouverez ci-dessous quelques exemples d'applications de l'acier inoxydable dans les équipements marins:

Hélices : Les hélices pour remorqueurs et autres navires peuvent être fabriquées en acier inoxydable moulé CF-8 (équivalent à l'acier inoxydable de type 304). Lorsqu'un navire n'est pas en mouvement, un circuit métallique conducteur est formé depuis l'arbre d'hélice jusqu'à la coque en passant par les roulements. Les hélices moulées avec une composition équivalente à l'acier inoxydable de type 410 sont également couramment utilisées et sont largement appliquées dans d'autres domaines, tels que les brise-glaces. Les progrès de la technologie de l’acier inoxydable ont conduit à l’utilisation de l’acier inoxydable duplex austéno-ferritique 20Cr-8Ni-3,5Mo pour le moulage de grandes hélices (pesant jusqu’à 3 000 kg) pour les navires océaniques. Les navires qui naviguent fréquemment dans les ports sont particulièrement vulnérables aux dommages causés par les billes de bois ou autres objets flottants, qui peuvent accélérer l’usure de l’hélice. Par conséquent, l'utilisation d'acier inoxydable austénitique pour les hélices permet une réparation par redressage ou soudage, ce qui est une considération importante dans le choix du matériau.

Pompes : Les pompes centrifuges avec composants en acier inoxydable ont démontré une fiabilité considérable dans les applications d'eau de mer. Dans l'eau de mer courante, les turbines en acier inoxydable moulé CF-8M (équivalent à l'acier inoxydable de type 316) et les arbres en acier inoxydable de type 316 fonctionnent sans problème. Cependant, lorsque la pompe est inactive, la corrosion caverneuse et la corrosion par piqûres peuvent devenir des problèmes importants. Si une fonte relativement active et sujette à la rouille avec une épaisseur de paroi importante est utilisée pour le corps de pompe, la fonte peut fournir une protection cathodique pendant les périodes d'inactivité. Bien que l'effet de protection cathodique du boîtier en fonte ne puisse pas polariser l'acier inoxydable pendant le fonctionnement, l'eau qui coule maintient la protection cathodique. De plus, les pompes utilisées à long terme peuvent bénéficier d’une alternance entre l’eau de mer et l’eau douce, ce qui offre une certaine protection.

Conteneurs en vrac : L’acier inoxydable a été utilisé comme conteneurs en vrac pour le transport de gaz naturel liquéfié (GNL), de produits chimiques, de boissons et d’autres marchandises. Les conteneurs destinés au transport du GNL utilisent généralement de l'acier inoxydable de type 304L, principalement pour ses propriétés mécaniques à basse température plutôt que pour sa résistance à la corrosion. Pour les conteneurs de transport de produits chimiques, l'acier inoxydable est choisi principalement pour sa résistance à la corrosion, qui diffère des conditions de stockage et de transport des produits chimiques terrestres. Si le navire est un cargo à usage général, les conteneurs de produits chimiques peuvent également transporter une variété de marchandises, de l'acide acétique et de la pâte à papier au xylène. L'acier inoxydable de type 316L est couramment utilisé pour les vannes, les pompes de chargement, les pipelines, les serpentins de chauffage et les conteneurs eux-mêmes. Les conteneurs peuvent être entièrement fabriqués en acier inoxydable ou construits en acier au carbone revêtu d'un revêtement de 0.06–0,08 pouce (1.5–Plaque en acier inoxydable de 2,0 mm). Avant utilisation, les plaques doivent être soigneusement inspectées pour détecter les défauts et soumises à un nettoyage et une passivation méticuleux.

Des expériences ont montré que les conteneurs de produits chimiques peuvent être rincés à l’eau de mer, mais doivent être rapidement suivis d’un rinçage à l’eau douce. Pour tous les dispositifs de chauffage en acier inoxydable à l'intérieur des conteneurs, ils ne doivent pas être activés tant que les chlorures ne sont pas complètement évacués pour éviter la fissuration par corrosion sous contrainte. Les conteneurs de produits chimiques ne doivent pas être conçus pour contenir de l’eau de mer, car cela pourrait entraîner une corrosion caverneuse. Si la conception doit s’adapter à l’eau de mer, un système de protection cathodique doit être mis en œuvre pour contrôler la corrosion caverneuse. Dans de tels cas, les conteneurs en acier inoxydable peuvent développer des dépôts de calcaire difficiles à éliminer, ce qui constitue une préoccupation importante.

Échangeurs de chaleur : les tuyaux en acier inoxydable austénitique sont largement utilisés dans les refroidisseurs de systèmes de circulation d'eau forcée et les condenseurs de vapeur des centrales électriques, en particulier lorsque les alliages de cuivre ne conviennent pas aux tuyaux d'admission en raison de niveaux de contamination élevés. L'acier inoxydable de type 316 est un matériau privilégié. Dans les zones côtières et portuaires, la pénétration de matières étrangères et de limon dans les tuyaux du condenseur peut provoquer de graves blocages, nécessitant des mesures pour y remédier. Une méthode efficace consiste à faire circuler des billes de caoutchouc dans les tuyaux, car leur action de compression nettoie les parois des tuyaux. Une vitesse d’écoulement de l’eau de mer d’environ 1 m/s peut empêcher l’adhérence de la matière organique marine, protégeant ainsi les tuyaux du condenseur de la corrosion par piqûres. Contrairement à d’autres alliages non ferreux, les tuyaux de condenseur en acier inoxydable ne sont pas soumis à des limitations de vitesse maximale mais sont influencés par l’efficacité économique du système de pompage.

Joints toriques : les connecteurs électriques en série et les dispositifs de positionnement à joint torique associés utilisent largement l'acier inoxydable de type 304 et de type 316, en particulier dans l'ingénierie marine et militaire. Ces matériaux ont donné des performances satisfaisantes. Les joints toriques peuvent bénéficier d'une protection cathodique du navire’coque, cadre en aluminium ou autres facteurs. Sans protection cathodique, les fines rainures des joints toriques peuvent rapidement (certaines en quelques semaines) développer une corrosion caverneuse, entraînant une défaillance importante.