SAVOIR-FAIRECaractéristiques de qualité des matériaux d’isolation technique:

Risque de corrosion sous isolation (CUI)

La corrosion sous isolation coûte des milliards à l’économie globale La bataille contre la rouille a commencé il y a 3000 ans et l’on n’en voit pas la fin. Quand l’homme a appris à fondre le fer, il a découvert un matériau très diffusé qui a rapidement remplacé le bronze, beaucoup plus cher. À ce jour, le fer est encore le maté-riau brut le plus important de notre économie globale. Quand il est exposé à l’eau ou à l’air humide, le fer s’oxyde au contact avec l’oxygène. Contrairement à la couche oxydée du chrome, de l’alu-minium ou du zinc, la rouille de corrosion du produit est poreuse. Quand le métal se décompose, il devient de plus en plus fragile et comme son volume augmente, il peut s’écailler jusqu’à complète destruction. L’altération des matériaux ferreux à travers la rouille cause des dommages s’élevant à plusieurs milliards de dollars chaque année. La corrosion absorbe de trois à quatre pour cent de la production économique chaque année - rien qu’en Alle-magne, elle s’élève à 70 milliards d’euros.

Pas moins de 40% de la production globale d’acier est utilisée pour remplacer des composants détruits par la corrosion. Chaque année, les dégâts de corrosion coûtent 2.5 milliards de US dollars à l’écono-mie globale - c’est à dire 3% du produit intérieur brut. La corrosion sous isolation est particulièrement insidieuse, car elle n’est consta-tée, la plupart du temps, que lorsque les dégâts se sont déjà dévelop-pés. C’est pourquoi, lorsque l’on choisit un matériau d’isolation, la question clé est de savoir s’il est bien protégé contre l’absorption d’humidité.

LA ROUILLE NE DORT JAMAIS

Comme de récentes études indépendantes l’ont montré, les matériaux isolants Armaflex réduisent le risque de corrosion sous l’isolation. Les maté-riaux à cellules ouvertes, par ailleurs, ne sont pas protégés contre l’absorption d’humidité, et pré-sentent donc un risque de corrosion sous isolation plus élevé.

40 %de la production mondial est

utilisé pour remplacer des composants détruits

2.5milliards US $ de

dégâts

Environ 45% des coûts - c’est à dire environ 1 milliard de dol-lars US - proviennent de l’industrie pétrolière, gazière et pétro-chimique. D’après une étude effectuée par la société améri-caine Chimique ExxonMobile, 40 à 60 % des coûts de maintenance des tuyauteries sont dus à la corrosion sous l’iso-lation. Et les coûts indirects dérivant des temps d’arrêt de fonctionnement ne sont pas pris en compte. Des experts de l’industrie pétrolière affirment que la corrosion sous isolation est le principal responsable de fermeture d’usines, et la cause principale des temps d’arrêts des installations. Dans les cas extrêmes, les fuites résultant de la corrosion peuvent même être causes d’incendie ou d’explosions mettant en danger la vie humaine.

Des systèmes d’isolation adaptés réduisent le risque de corrosion Le développement du processus de corrosion sous l’isolation est insidieux : il reste caché sous l’isolant est n’est souvent découvert que des dégâts importants se sont déjà propagés. La corrosion se produit généralement sur des tuyaux où la tempé-rature de la ligne se situe entre 0 °C et 175 °C, elle est particu-lièrement dangereuse à des températures supérieures à 50 °C. Le risque augmente pour les équipements utilisés de manière discontinue ou à deux températures. Si les températures fluc-tuent, de la condensation peut se former dans le matériau iso-lant et de l’eau atteindre la surface des tuyaux. En présence d’air salin sur les installations off shore en haute mer, il y a également un haut risque d’eau contenant des chlorures ou des sulfates qui pénètrent l’isolation et déclenchent des pro-cessus de corrosion.

L’isolation n’est pas en mesure, à elle seule, de protéger les composants des installations contre la corrosion, mais elle permet de réaliser des systèmes qui aident efficacement à la protection contre la corrosion. Le choix des matériaux est déterminant pour réduire les risques de corrosion ou favoriser les processus de corrosion.

L’isolation contre l’humidité favorise la corrosion L’isolation contre l’humidité peut provoquer la corrosion. L’hu-midité peut pénétrer dans l’isolation à travers un revêtement détérioré ou sous forme de transmission de vapeur d’eau . Sur les tuyaux froids, la différence entre la température froide moyenne et l’air chaud ambiant provoque une pression de vapeur qui agit sur l’isolation depuis l’extérieur. Il y a également le risque que la vapeur d’eau contenue dans l’air pénètre la couche d’isolation, générant la condensation et imprégnant le matériau. Les conséquences ne sont pas seulement une grave détériora-tion des propriétés de l’isolation et des pertes d’énergie ; si l’eau se répand sur la surface métallique du tuyau et que de l’air est présent, les processus de corrosion commencent.

De nos jours, l’industrie gazière et pétrolière est tout à fait consciente des interrelations existant entre les systèmes d’iso-lation et le risque de corrosion sous isolation. Quoi qu’il en soit, alors qu’il existe des normes et des méthodes de test qui certi-fient les performances des systèmes de protection contre la cor-rosion, l’influence des matériaux d’isolation sur le risque de corrosion est difficilement prise en compte dans les normes internationales. Comme il n’existe toujours pas de tests stan-dardisés pour examiner la performance des systèmes d’isola-tion dans la réduction du risque de corrosion dans un scénario d’installation.

CUI faits:• 40 à 60 % des coûts de maintenance sont dus

à la corrosion sous l’isolation.• CUI est la raison principale des temps d’ar-

rêts imprévus et est responsable de plus de temps d’arrêt que toutes les autres causes ensemble.

En l’absence de telle norme, Armacell a fait examiner ses matériaux d’isolation à l’aide d’un test effectué par TNO-ENDURES (Den Helder, Netherlands) pour la compagnie internationale pétrolière et gazière Shell. Ce test a été largement reconnu par l’industrie gazière et pétrolière.

Mise en place du test Dans le cadre de ce test standardisé, les matériaux isolants Armaflex ont été soumis au pire scénario de cas : un tuyau d’acier non allié avec une température de ligne de 80°C était continuellement aspergé avec de l’eau chaude saline. Une moitié du tuyau était iso-lée avec deux couches de feuilles d’Armaflex chacune de l’épaisseur de 25 mm (cas A). L’autre moitié avait été préparée de la même manière puis revêtue d’une barrière plas-tique contre la vapeur (cas B). Pour simuler une panne, dans le cas plusieurs trous ont été pratiqués dans toute l’épaisseur de l’iso-lation. Dans le cas B, d’autre part, les trous ont été délibérément pratiqués uniquement

sur le revêtement de plastique, l’isolation est demeurée intacte. Dans les deux cas, on s’est assuré que l’eau pénétrait dans l’isola-tion. Ces conditions artificielles, idéales pour la formation de corrosion, ont été conser-vées durant six mois.

Résultats du test À la fin de la première phase de test, les spé-cimens ont été examinés attentivement. Dans le cas A, la condensation a eu lieu comme prévu - toutefois les processus se sont limités aux zones immédiatement proches des trous pratiqués. Il n’y avait aucun signe de corrosion dans les autres parties du tuyau, y compris à l’intérieur. L’eau saline n’a évidemment pas atteint la zone interne. Les résultats attendus ont été dépassés également dans le deuxième cas en examen avec les trous pratiqués dans le revêtement plastique. Tandis que la couche d’isolation externe était mouillée à la fin du test, la couche interne était complètement sèche. Aucune trace de corrosion n’a été constatée sur le tuyau d’acier. L’isolation Armaflex a évité que l’humidité n’atteigne la surface du tuyau.

En termes de physique, ce résultat remar-quable peut être imputé à la « barrière anti-vapeur intégrée » du matériau isolant à cellules fermées. Le test démontre de manière impressionnante qu’Armaflex réduit les processus de corrosion sous isolation même dans des conditions extrêmes. Il est important de souligner que dans ce test, les processus de corrosion ont été délibérément provoqués. Ni les conditions ambiantes ni les dégâts causés au matériau Armaflex ne reflètent les conditions réelles.

Mise en place du test de corrosion sous isolation effec-tué par TNO/ENDURES

La corrosion délibérément provoquée dans le cas A est observée uniquement dans les abords immédiats des trous pratiqués (voir également le gros plan). Aucune trace de corrosion n’a été constatée dans les autres zones, comme toute la partie interne du tuyau (photo 3). Ici, l’isolation Armaflex a efficacement prévenu la propagation de la corro-sion.

Malgré les nombreuses traces de détérioration du revêtement, le tuyau ne présente pas de signes de corrosion. Dans le cas A la corrosion a eu comme on s’y attendait. Toutefois, les processus se sont limités aux zones immédiatement proches des trous pratiqués.

Cas A Cas B

Corrosion seulement autour du trou de forage

Pas de corrosion sur le tuyaux en acier

MATÉRIAUX ISOLANTS ARMAFLEX DANS LE TEST DE RÉSISTANCE À LA CORROSION SOUS ISOLATION

Quels matériaux d’isolation peuvent réduire le risque corrosion sous isolation et dans quelle mesure ? Pour évaluer la résistance des systèmes d’isolation les plus répandus à la pénétration de la vapeur d’eau et à l’ins-tallation et diffusion de la corrosion dans un milieu hautement humide, Armacell a fait appel à l’institut spécialisé InnCoa (Neus-tadt/Donau, Allemagne) pour effectuer un test ultérieur.

Cinq systèmes d’isolation différents de matériaux ont été étudiés :

• Système A : deux couches de mousse élastomère (FEF) avec un revêtement polymérique flexible (HT/Armaflex Industrial & Arma-Chek R)

• Système B : comme en A, mais avec l’adhésion de deux couches de FEF (HT/Armaflex Industrial & Arma-Chek R)

• Système C : Fibre de verre avec revête-ment aluminium,

• Système D : PUR avec revêtement alu-minium, et

• Système E : Laine de roche avec revêtement aluminium.

un cycle de 24 heures entre 5 °C and 80 °C et les cycles ont été répétés en boucle pendant toute la durée du test. Les conditions de test ont été maintenues pendant une période de 65 jours. Pendant ce temps, les conditions et les échantillons ont été contrôlés visuellement au moins une fois par jour à travers le couvercle transparent de la chambre climatisée. À la fin du test, les systèmes d’isolation ont été démontés et la surface des tuyaux photo-graphiée. Les tuyaux ont été examinés et l’état de corrosion évalué. Puis les surfaces ont été classées sur la base de ISO 10289. Cette norme décrit les méthodes de test de corrosion des revêtements métalliques et autres inorganiques sur des substrats métalliques et d’évaluation des spécimens de test et des produits manufacturés soumis aux tests de corrosion. Elle définit le degré de protection Rp et les défaillances de pro-tection, et évalue l’apparence de l’élément testé selon la catégorie RA.

Le degré de protection Rp est classé sur une simple échelle de 0 à 10. Une évalua-

Test set-up Les systèmes d’isolation ont été montés sur des tuyaux en acier et exposés à un milieu hautement humide dans une chambre cli-matisée. De manière à simuler une surface endommagée, un trou d’un diamètre de 5mm et d’une profondeur d’environ 10 mm a été pratiqué à travers le revêtement dans l’isolation externe sur chacun des cinq élé-ments testés. Ceci a permis d’assurer la pénétration de l’humidité dans l’isolation au cours du test.

Les tuyaux étaient installés selon une confi-guration avec circulation de l’air. Une tempé-rature de 35 °C ±5 % et une humidité relative de 80 % ±10 % ont été définies comme condi-tions ambiantes. L’humidité était réglée par deux pots ouverts avec une solution de sel saturée de sulfate d’ammonium ((NH4)2SO4) et quatre ventilateurs avec un débit d’envi-ron 2.5 m3/min. Ceci avait le but de bien faire circuler l’air dans la chambre. On a fait cou-ler l’eau dans les tuyaux à un débit de 27 litres/min à la fois pour les cycles de refroi-dissement et de chauffage. La température du flux d’eau en circulation a été réglée selon

tion Rp de 10 signifie 0% de surface pré-sentant des signes e corrosion ou d’autres défauts (meilleure évaluation). Une éva-luation Rp de 0 signifie que 50 % de la sur-face ou plus présente des signes corro-sion (évaluation la plus mauvaise).

TEST COMPARATIF DES DIFFÉRENTS SYSTÈMES D’ISOLATION

FEF Fibre de verre PUR Laine de roche

A B* C D E

*Adhésion totale des deux couches FEF

Zone de défauts Degré RP or RA

pas de défauts 10

0 < A ≤ 0.1 9

0.1 < A ≤ 0.25 8

0.25 < A ≤ 0.5 7

0.5 < A ≤ 1.0 6

1.0 < A ≤ 2.5 5

2.5 < A ≤ 5.0 4

5.0 < A ≤ 10 3

10 < A ≤ 25 2

25 < A ≤ 50 1

50 < A 0

FEF Fibre de verre PUR Laine de roche

A B* C D E

* Adhésion totale des deux couches FEF

Résultats du test Les cinq spécimens ont été évalués sur la base de ISO 10289 et leurs capacité de protection contre la corrosion a été mesu-rée. Les produits corrodés ont été analy-sés à l’aide d’un microscope électronique à balayage (MEB) et leur composition chimique a été analysée par spectrosco-pie de rayon X à dispersion énergétique (EDX).

Degrés de protection contre la corrosion des divers systèmes d’isolationLes deux systèmes d’isolation FEF ont eu les meilleurs résultats de test. Tandis que le système A atteint un degré de protec-tion de RP 8, la mousse élastomère avec adhésion totale (système B) atteint même le maximum de RP 10. Aucun signe de cor-rosion n’a été constaté sur aucune partie de la surface du tuyau après un test de 65 jours. L’adhésion totale du matériau iso-lant a augmenté le degré de protection contre la corrosion déjà élevé de FEF.

Le système d’isolation à fibre de verre (système C), d’autre part, n’a atteint qu’un RP de 4 à 5. La corrosion s’est formée sur le tuyau dans la zone située au-dessous du trou pratiqué. L’analyse indique que le fer oxyde avec certains silicones éven-tuellement présents dans les fibres de verre. Dans le cas de l’isolation en polyu-réthane (système D), une corrosion crois-sante a été constatée sur la tuyauterie sur la zone sous le joint en correspon-dance du joint des couches isolantes. Ceci

Longue durée de vie des systèmes d’isolation élastomères Les tests de corrosion sous isolant effec-tués par des instituts externes confirment les excellents résultats atteints par les matériaux isolants Armaflex, qui se pro-longent pendant plusieurs décennies. Le matériau isolant à cellules fermées à faible conductivité thermique et résis-tance élevée à la transmission de vapeur d’eau fournit des composants d’installa-tion assurant une protection de longue durée contres la condensation et les pertes d’énergie. Le matériau hautement flexible enveloppe parfaitement les com-posants les plus complexes et peut être installé facilement même en présence de conditions hostiles sur le site de construc-

indique que le joint est un point potentiel-lement faible du système d’isolation. Le système D a atteint un RP de 5. Les dégâts de corrosion les plus importants ont été observés sur le spécimen avec laine de roche, ils décroissent vers l’extrémité du tuyau La zone de la surface présentant des défauts était entre 5 et 10% de la sur-face totale du tuyau, ce qui s’est traduit par un résultat RP of 3.

Le test a démontré de façon éclatante que les mousses élastomères flexibles à cel-lules fermées présentant une « barrière vapeur intégrée » tolèrent plus de défauts du revêtement et de l’isolant que les autres systèmes d’isolation. Si l’humidité pénètre dans ces autres systèmes d’iso-lation et atteint la surface du tuyau, la corrosion peut se développer.

AUTEURGeorgios EleftheriadisArmacell Manager TechnicalMarketing EMEA

tion. Comme il a pu être constaté au cours des interventions de maintenance, même à des décennies de son installation, l’équipement isolé avec Armaflex ne montre aucune trace de corrosion. Les tests internes et externes ont mis en évi-dence que 25 ans après son installation, Armaflex conserve encore les valeurs garanties au moment de sa fabrication. Pour assurer que le système d’isolation fonctionnera de manière fiable pendant de nombreuses années, bien après son installation, il est indispensable que son épaisseur soit calculée correctement, que les accessoires soient compatibles avec le système et que les matériaux soient installés de manière profession-nelle en suivant les instructions du fabri-cant.

Les matériaux d’isolation Armaflex réduisent le risque de corrosion : durant son fonctionnement, la chambre de décompression isolée avec Armaflex et revêtue avec Arma-Check a été régulièrement immergée dans l’eau. Après que la chambre ait été démantelée, l’isolation Armaflex a été coupée et ouverte. Comme on peut le voir sur l’illustra-tion à droite, la surface métallique de la chambre est complètement dépourvue de toute trace de corrosion.

FEF Fibre en verre PUR Laine de roche

A B** C D E

8 10 5 - 4 5 3

*Classes de protection contre la corrosion (RP) selon ISO 10289 (10 = pas de corrosion) ** Adhésion totale des deux couches FEF

10

9

8

7

5

6

3

4

2

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Étendue de la corrosion sur toute la surface (%)

0

0

ISO

1028

9 de

gré

(RP)

Système B (Armaflex, glué)

Système A (Armaflex)

Système D (PUR)

Système C (fibre de verre)

Système E (laine de roche)

i

8 10 5 35-4

LO SAPEVI CHE ...

SE L‘UMIDITÀ SI ACCUMULA NELL‘ISOLAMENTO …

QUALE ISOLAMENTO MINIMIZZA IL RISCHIO?

RISULTATI DEL TEST

2.5trilioni di dollari USA

sono idanni

alla corrosione

Quando si forma condensa sulla superficie del tubo e è possibile che anche il tubo isolato si corroda.

PREVENZIONE DELLA CUI

ArmaFlex mitiga la CUI:• Schiuma elastomerica flessibile a cellule chiuse (FEF)• Barriera anti-umidità altamente efficace• Giunti resistenti al vapore grazie all‘eccellente adesione• Basso livello di cloruri rilasciabili• Valore neutro di pH• Ispezione e manutenzione facili

Test effettuato da:

sono stati esposti per

65 giorniad un ambiente ad alta umidità, a doppia tem-

peratura ambiente

PRESTAZIONE PROVATA

40 %della produzione mondiale di acciaio viene utilizzato per

sostituire il materiale distrutto

da 40% a 60%delle spese di manutenzione delle tubazioni

è dovuto alla a CUI

5 sistemi di isolamento ...

Grado di protezione contro la

corrosione10 = nessuna corrosione(secondo ISO 10289)* adesione completa di entrambi gli strati FEF

Corrosione sotto isolamento (CUI)LA RUGGINE NON DORME MAI:

FEF FEF* Fibra di vetro PUR Lana di roccia

Il test indipendente ha confermato:

ArmaFlex ha mostrato le migliori prestazioni della categoria ed è stato l‘unico materiale a non presentare alcun segno di corrosione.

© Armacell, 2018 | KnowHow | RiskofCUI | 20180712 | FR

PLUS D’INFORMATIONSLe risque de la corrosion sous l’isolation fait auss l’objet d’une campagne d’information actuellement diffusée par Armacell. La compagnie utilise des vidéos, l’infographie, des brochures et dif-férents moyens sur son site internet, afin d’expliquer les consé-quences de la corrosion sous l’isolation.

Tous les détails sur notre campagne à www.armacell.eu