Présentation des systèmes de tuyauterie à bord des navires
Les navires et les plates-formes offshore contiennent plusieurs systèmes de tuyauterie indépendants, chacun avec des exigences spécifiques en matière de matériaux et de performances. Les systèmes à eau de mer fournissent de l’eau de refroidissement aux moteurs et aux auxiliaires. Les systèmes de protection incendie doivent fournir de l’eau à une pression adéquate dans tout le navire. Les systèmes de carburant transfèrent le diesel ou le fioul lourd des réservoirs de stockage vers les moteurs. Les systèmes à vapeur sur les navires ou pétroliers à vapeur-(pour le chauffage des marchandises) nécessitent des conduites à haute-température. Les systèmes de cale et de ballast gèrent l'eau dans la coque. Les systèmes hydrauliques contrôlent les treuils, les grues et les panneaux d'écoutille. Chaque système fonctionne dans des conditions de pression, de température et d'environnement différentes, nécessitant des matériaux et des spécifications de tuyauterie différents.
L'environnement marin présente des défis uniques pour les systèmes de tuyauterie. L'eau de mer est très corrosive, en particulier dans les eaux tropicales chaudes et dans la zone d'éclaboussure où l'alternance de mouillage et de séchage accélère la corrosion. Le mouvement du navire crée des vibrations et des contraintes dynamiques qui peuvent provoquer une rupture par fatigue dans une tuyauterie insuffisamment soutenue. Les variations de température des conditions arctiques aux conditions tropicales nécessitent une conception minutieuse de la dilatation thermique. La sécurité incendie est primordiale et certains systèmes de tuyauterie doivent rester opérationnels lors d'un incendie. La sélection des matériaux de tuyauterie pour les systèmes à bord des navires doit relever tous ces défis tout en répondant aux exigences des sociétés de classification.
Tuyau en acier au carbone marin
Les tuyaux marins généraux en acier au carbone sont utilisés pour l'air, l'eau douce, l'eau de cale, l'eau de ballast (si doublée ou revêtue) et les systèmes de vapeur à basse pression-. La spécification typique est un tuyau en acier au carbone conforme à ASTM A106 Gr.B ou A53 Gr.B, avec galvanisation au zinc (galvanisé à chaud-par immersion selon ASTM A123) pour la protection contre la corrosion dans les applications d'eau non-potable. La galvanisation assure une protection cathodique sacrificielle : le revêtement de zinc se corrode préférentiellement, protégeant l'acier sous-jacent. L'épaisseur typique du revêtement est de 85 à 120 μm pour un service maritime standard.
Les conduites de vapeur marines nécessitent de l'acier au carbone adapté à la température de conception. Pour de la vapeur saturée jusqu'à 200 degrés, A106 Gr.B est adéquat. Pour la vapeur surchauffée jusqu'à 400 degrés, l'A106 Gr.B avec une épaisseur de paroi appropriée est utilisé, mais au-dessus de cette température, un acier allié (A335 P11 ou P22) est requis. Les conduites de carburant et d'huile de lubrification marines doivent être sans soudure pour éviter les fuites dues à des défauts de soudure, et doivent avoir une épaisseur de paroi suffisante pour résister aux pressions d'injection de carburant (jusqu'à 100 MPa pour les moteurs diesel modernes). Les tuyaux de carburant sont généralement SCH 80 ou plus épais en fonction des exigences de pression. Les tuyaux en acier au carbone destinés à un usage marin doivent être traités intérieurement (revêtus ou doublés) pour l'entretien du ballast et de la cale.
Tuyaux marins en acier inoxydable et Cu-Ni
L'acier inoxydable 316L est le matériau préféré pour les systèmes de canalisations d'eau de mer où la résistance à la corrosion est essentielle. La teneur en molybdène (2 à 3 %) offre une résistance aux piqûres de chlorure et à la corrosion caverneuse dans l'eau de mer. Cependant, le 316L est sensible à la corrosion microbiologiquement influencée (CMI) dans l'eau de mer stagnante et à la corrosion caverneuse sous les dépôts de biosalissure. Pour ces raisons, les conduites d'eau de mer 316L doivent être conçues pour un débit continu ou correctement traitées avec un biocide et nettoyées périodiquement.
Les alliages de cuivre-nickel offrent une résistance supérieure à la corrosion par l'eau de mer par rapport à l'acier inoxydable. 90/10 Cu-Ni (UNS C70600, 88 % Cu, 10 % Ni, 1 % Fe) est la qualité marine standard, offrant une excellente résistance à la corrosion par l'eau de mer, une résistance à l'encrassement biologique (la teneur en cuivre inhibe la fixation des organismes marins) et une bonne aptitude à la fabrication. 70/30 Cu-Ni (UNS C71500, 68 % Cu, 30 % Ni, 1 % Fe) offre une résistance supérieure et une meilleure résistance aux attaques par impaction dans le service d'eau de mer à haute vitesse-. Les tuyaux Cu-Ni sont reliés par brasage à l'argent, soudage (avec des métaux d'apport appropriés) ou connexions à brides. Le coût des tuyaux Cu-Ni est nettement plus élevé que celui du 316 L (généralement 2 à 3 x), mais la durée de vie prolongée et la maintenance réduite justifient souvent le supplément pour les systèmes d'eau de mer critiques.
| Matériel | Résistance à l'eau de mer | Coût relatif | Application typique |
|---|---|---|---|
| Acier au carbone galvanisé | Modéré (dépendant du revêtement) | 1x | Cale, ballast, conduite d'incendie |
| Acier inoxydable 316L | Bien | 3-4x | Refroidissement à l'eau de mer, conduite d'incendie |
| 90/10 Cu-Ni | Excellent | 5-7x | Systèmes critiques à l’eau de mer |
| 70/30 Cu-Ni | Supérieur | 8-10x | Service d'eau de mer à haute-vitesse |
Exigences de la société de classification
Les principales sociétés de classification - DNV (Det Norske Veritas), ABS (American Bureau of Shipping), Lloyd's Register (LR), BV (Bureau Veritas) et CCS (China Classification Society) - publient chacune des règles pour la conception, les matériaux et les tests des systèmes de tuyauterie à bord. Ces règles précisent les épaisseurs de paroi minimales, les matériaux autorisés, les exigences en matière d'essais (pression hydrostatique, CND) et les exigences de certification. Les tuyaux fournis aux projets de construction navale doivent généralement porter un certificat d'une société de classification (approbation de type ou approbation d'usine) confirmant que le système qualité et les produits du fabricant répondent aux exigences de la société.
Pour les matériaux des tuyaux, les sociétés de classification exigent généralement : des certificats de matériaux traçables au numéro thermique, des tests de propriétés mécaniques (traction, élasticité, allongement), des analyses chimiques, des tests hydrostatiques et, pour certaines applications, des tests supplémentaires tels que des tests d'aplatissement, d'évasement et d'impact. Les exigences CND varient : les tuyaux sans soudure nécessitent généralement des essais UT ou hydrostatiques ; les tuyaux soudés nécessitent 100 % de CND du cordon de soudure. ManufacturerPipe détient les approbations d'usine des principales sociétés de classification pour la production de tuyaux en acier au carbone, en acier inoxydable et en acier allié.
Exigences de performance clés
La résistance à la corrosion de l’eau de mer est la principale exigence de performance des canalisations marines. En plus de la sélection des matériaux, la conception doit prendre en compte la vitesse d'écoulement (une vitesse d'écoulement trop faible provoque une sédimentation et une CMI ; une vitesse trop élevée provoque une érosion-corrosion - généralement limitée à 3 m/s pour Cu-Ni et 2 m/s pour l'acier inoxydable), l'évitement de la stagnation et l'accessibilité pour l'inspection et la maintenance. La résistance aux vibrations et aux chocs nécessite des supports de tuyaux adéquats (suspensions, colliers et guides espacés de manière appropriée pour la taille du tuyau et les conditions de fonctionnement) et l'utilisation de raccords flexibles au niveau des connexions de l'équipement pour isoler les vibrations. La résistance au feu nécessite que les systèmes essentiels ( conduite d'incendie, gicleurs, générateurs de secours) utilisent des matériaux résistants au feu ou une protection incendie passive (isolation de classe A60 sur les tuyaux et les supports) pour maintenir leur fonctionnement pendant 60 minutes lors d'un incendie. La résistance aux basses températures-est essentielle pour les navires opérant dans les régions polaires (brise-glaces, navires de ravitaillement dans l'Arctique), nécessitant des matériaux testés aux chocs-tels que l'A333 Gr.6 pour les systèmes en acier au carbone.
Sélection de tuyaux par système de navire
Systèmes de refroidissement à l'eau de mer : alliage Cu-Ni (90/10 ou 70/30 selon la vitesse) ou acier inoxydable 316L. Système de protection incendie : acier carbone galvanisé ou inox 316L. Système de transfert de carburant : acier au carbone sans soudure (A106 Gr.B, SCH 80 minimum). Système d'eau de cale : acier au carbone galvanisé ou acier au carbone recouvert de plastique-. Système d'eau de ballast : acier au carbone revêtu avec système de revêtement certifié, ou alliage Cu-Ni pour une longue durée de vie. Systèmes hydrauliques : tube de précision étiré à froid sans soudure (haute résistance, alésage lisse). Systèmes à vapeur : acier au carbone pour les systèmes à basse-moyenne pression, acier allié pour les systèmes à haute-pression et haute-température.
Notre capacité en matière de canalisations marines
ManufacturerPipe détient les approbations des sociétés de classification DNV, ABS, BV, LR et CCS pour la production de tubes en acier marins. Nous fournissons des tuyaux en acier au carbone, en acier inoxydable et en acier allié pour la construction navale et les applications offshore, avec une traçabilité complète des matériaux et des certificats de classification. Nos tuyaux marins sont emballés avec des protecteurs d'extrémité et préparés pour les conditions d'expédition internationales requises par les grands chantiers navals.
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