Le revêtement époxy fusionné protège les pipelines d'eau de la corrosion.

Bien que la combinaison de revêtement anticorrosion composé d'époxy lié par fusion (FBE) et de revêtement résistant à l'abrasion (ARO) soit bien connue dans l'industrie pétrolière et gazière, les systèmes de revêtement ARO ne sont généralement pas choisis par les prescripteurs de l'industrie de l'eau municipale.1 Cependant, un récent projet de conduite d'eau a été recouvert avec succès en interne avec du mortier de ciment après application du FBE et de l'ARO, et a montré les avantages de l'utilisation du FBE et de l'ARO. combinaison pour protéger les conduites d’eau municipales de la corrosion.

FBE est un revêtement en poudre thermodurcissable à base d'époxy2 largement appliqué aux tuyaux en acier, aux barres d'armature en acier pour le béton, aux réservoirs et à une grande variété de raccords de tuyauterie (vannes et raccords). La désignation « lié par fusion » vient de la réticulation chimique qui se produit au cours du processus d’application, qui diffère de l’application de peintures et revêtements standards. Le FBE est appliqué en préchauffant le substrat, généralement à plus de 205 °C (401 °F), et en pulvérisant la poudre de revêtement sur la surface. Les petites pièces et raccords peuvent être plongés dans de la poudre FBE fluidisée par l'air. Lorsqu’il est appliqué comme couche de base dans un système multicouche, le FBE est généralement appelé couche primaire de protection contre la corrosion.

ARO est un revêtement en poudre thermodurcissable appliqué sur un FBE compatible pendant le processus d'application initial du revêtement pour protéger le revêtement FBE pendant le stockage, la manipulation et l'installation. La couche FBE est d'abord appliquée électrostatiquement sur la surface du tuyau, puis l'ARO est appliqué de la même manière dans une deuxième cabine de pulvérisation immédiatement après. Le double revêtement est ensuite trempé à l’eau pour refroidir et durcir. Une fois appliqué, l'ARO devient intégralement lié à la couche de base FBE résistante à la corrosion et forme une couche externe solide qui résiste au gougeage, aux chocs, à l'abrasion et à la pénétration. ARO améliore les performances d’adhésion globales du système de revêtement et est utile dans les situations où les tuyaux doivent être tirés à travers un trou de forage et où la manipulation, l’installation et les sols rocheux pendant le remblayage peuvent endommager le revêtement primaire.

Les prescripteurs qui choisissent un système de revêtement pour protéger les conduites d’eau, les vannes et les réservoirs de la corrosion doivent prendre en compte de nombreux problèmes, à commencer par l’applicabilité des revêtements pour une utilisation avec de l’eau potable. Les revêtements FBE et ARO ne contiennent aucun solvant et sont basés sur une technologie 100 % solides. Lorsqu'ils sont conçus pour entrer en contact avec l'eau potable, les revêtements FBE et ARO respectent ou dépassent de nombreuses normes applicables pour l'eau potable de l'American Water Works Association (AWWA), de l'Organisation internationale de normalisation (ISO), de l'American National Standards Institute (ANSI) et de la NSF, y compris NSF/ANSI 61.3.

Au cours des 50 dernières années, les applicateurs FBE ont développé des méthodes efficaces qui rendent les produits FBE et ARO très compétitifs par rapport aux autres choix de revêtements populaires. Depuis qu'ils sont devenus disponibles dans le commerce sous forme de revêtements de canalisations dans les années 1960, les systèmes de revêtement FBE/ARO ont été utilisés sur de nombreux grands projets de transport et de distribution de pétrole et de gaz à travers le monde.4 Cependant, un récent projet sur l'eau démontre qu'un système FBE/ARO peut avoir d'autres applications que le simple pétrole et le gaz, comme les pipelines de transport d'eau, explique Dustin Traylor, membre de NACE International, chef de produit fonctionnel mondial/responsable des services techniques chez Axalta Coating Systems (Philadelphie, Philadelphie, Pennsylvanie, États-Unis).

En règle générale, les canalisations de transport d'eau sont d'abord revêtues intérieurement, puis recouvertes extérieurement pour minimiser les dommages causés au revêtement externe par la manipulation. Le revêtement le plus couramment utilisé pour les canalisations de transport d’eau est le mortier de ciment. Le processus de revêtement en ciment centrifuge distribue le mortier sur toute la longueur du tuyau à travers une lance rétractable tandis que le tuyau tourne à une vitesse relativement faible. Une fois le mortier appliqué, le revêtement en ciment est lissé et compacté en faisant tourner le tuyau à une vitesse plus élevée (généralement 550 à 650 tr/min) et en faisant vibrer le tuyau pour expulser l'eau et produire un revêtement en mortier de ciment dense qui est en contact intime avec la surface du tuyau. Historiquement, le principal obstacle au revêtement extérieur des conduites d'eau revêtues de mortier de ciment avec du FBE était que le tuyau devait être revêtu en premier. La préoccupation était que la manipulation et le chauffage du tuyau pendant l'application du FBE pourraient endommager le revêtement en mortier de ciment.

Pour ce projet, le personnel technique d'Axalta et du fabricant de tuyaux Jindal Tubular USA (Bay St. Louis, Mississippi, États-Unis) ont soigneusement examiné le processus de revêtement et ont proposé de recouvrir d'abord la surface externe du tuyau avec une double couche de FBE/ARO, puis de recouvrir le tuyau de mortier de ciment. Ce plan ne fonctionnerait cependant que si l'ARO protégeait le FBE pendant le processus de revêtement en ciment. Selon Traylor, le processus de revêtement ainsi que l'équipement de manutention des tuyaux pourraient endommager le FBE et entraîner des réparations excessives.

Traylor note que l’équipe des revêtements fonctionnels de son entreprise n’a pas pu trouver d’étude de cas sur l’utilisation de l’ARO dans une application d’eau potable. Les fabricants de tuyaux et de revêtements ont ensuite proposé une démonstration d'usine au propriétaire du pipeline et à l'équipe d'ingénierie de conception pour prouver que le revêtement ARO pouvait résister aux effets du processus de revêtement de ciment centrifuge et protéger la couche FBE située en dessous. NSF a accordé la certification aux revêtements Nap-Gard† 7-2610 et Nap-Rock† Grey ARO du fabricant de revêtements, qui ont été utilisés dans ce projet.

Le propriétaire de la canalisation d’eau, Mni Waste’ Water Co. (Eagle Butte, Dakota du Sud, États-Unis), et l’équipe d’ingénierie du projet – Banner Associates (Sioux Falls, Dakota du Sud, États-Unis) ; RUSTNOT Corrosion Control Services, Inc. (Boise, Idaho, États-Unis) ; et Accurate Inspections (Thornton, Colorado, États-Unis) — étaient intéressés par cette approche innovante pour leur projet du segment 1 des canalisations d'eau traitée en raison du succès avéré des revêtements FBE sur le marché du pétrole et du gaz, ainsi que de leurs faibles exigences en matière de courant de protection cathodique, de leur adhérence élevée, de leur résistance à l'abrasion, de leur résistance physique et de leurs caractéristiques de non-blindage. Un revêtement intact et bien adhéré avec de bonnes propriétés de protection contre la corrosion était essentiel car le tracé du pipeline était situé dans des conditions de sol extrêmement corrosives, avec une très faible résistivité du sol (<500 Ω-cm) and high chloride content (>4 500 ppm). Les conduites d'eau sont normalement enfouies plus profondément que les conduites de pétrole et de gaz (une profondeur minimale de 6 pieds [1,8 m]) et recouvertes d'un remblai sélectionné (qui peut être angulaire et avoir une densité compactée allant jusqu'à 95 %). Le revêtement externe devait être robuste pour répondre à ces défis d'installation.

Bien que plusieurs normes couvrent les revêtements de pipelines FBE5-7, aucune d'entre elles n'était directement applicable au revêtement double couche FBE/ARO proposé. Le service de contrôle de la qualité de l’usine de canalisations a proposé, et l’équipe d’ingénierie a utilisé, une évaluation du revêtement FBE/ARO selon les critères de l’Association canadienne de normalisation (CSA) pour le FBE7, qui était beaucoup plus rigoureuse que les évaluations normalement utilisées dans l’industrie de l’eau pour d’autres types de revêtements en termes de nombre et de types de contrôle de qualité et d’essais de performance requis et de critères d’acceptation des essais.

Les tests de contrôle qualité de l'usine de canalisations comprenaient des tests de contamination par le sel et de profil de surface, une inspection visuelle et un test de ruban transparent pour déterminer la propreté de la surface du tuyau. L'inspection visuelle et physique du revêtement appliqué comprenait un test de vacances à haute tension, un test d'épaisseur de film sec, un test au duromètre (dureté), un test de chute de poids, un test de pliage, un test de trempage dans l'eau de 24 h, un test de décollement cathodique de 24 h, un test de contamination de l'arrière et un test de porosité de l'arrière et des côtés. Les résultats ont montré que le revêtement FBE/ARO répondait aux critères minimaux des tests CSA et restait en excellent état, intact pendant les processus de revêtement et de manipulation du mortier de ciment. Lorsque l'adhérence par arrachement a été testée selon la norme ASTM 4541,8, aucune défaillance de type substrat, aucun délaminage entre couches ou séparation du FBE de la couche ARO n'a été observé. Certains tests d'adhérence ont atteint près de 6 000 psi (41 MPa) avant que la colle ne se dégrade, ce qui a confirmé que le système de revêtement FBE/ARO était étroitement lié à la surface du tuyau et à lui-même.

Une fois l'essai d'application réussi, les 19 km restants de tuyaux en acier de 24 pouces (610 mm) de diamètre ont été revêtus par le fabricant de tuyaux dans son usine. L'épaisseur nominale appliquée du FBE était de 16 à 20 mils (405 à 510 μm), tandis que l'épaisseur nominale de l'ARO était de 20 à 25 mils (510 à 635 μm). William S. Spickelmire, membre de la NACE, de RUSTNOT, a signalé des dommages minimes, voire inexistants, sur le tuyau revêtu pendant le transport et l'installation, à l'exception des rares fois où le tuyau a été mal manipulé. 

†Nom commercial.

Références

1 D.L. Traylor, « Protection contre la corrosion des conduites d'eau potable NSF à l'aide d'un système FBE à double couche », Conférence 2017 sur le revêtement des pipelines (Houston, Texas : AMI, 2017).

2 « Fusion Bonded Epoxy Coating », Wikipédia, l'encyclopédie gratuite, https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_bonded_epoxy_coating (22 mars 2018).

3 NSF/ANSI 61, « Composants du système d'eau potable – Effets sur la santé » (Ann Arbor, MI : NSF International, 2016).

4J.G. Dickerson, « FBE évolue pour répondre aux besoins de l'industrie en matière de protection des pipelines », Pipeline et industrie du gaz. 3, 67 (2001) : p. 6.

5 Norme NACE SPO394-2013, « Application, performances et contrôle qualité du revêtement externe de tuyaux époxy à liaison par fusion monocouche appliqué en usine » (Houston, Texas : NACE International, 2013).

6 AWWA C213-15, « Revêtements et doublures époxy liés par fusion pour conduites d'eau et raccords en acier » (Denver, Colorado : AWWA, 2015).

7 Norme CSA Z245.20 « Revêtements externes appliqués en usine pour tuyaux en acier » (Mississauga, Canada : CSA, 2012).

8 ASTM 4541-09, « Méthode d'essai standard pour la résistance à l'arrachement des revêtements à l'aide de testeurs d'adhérence portables » (West Conshohocken, PA : ASTM International).

Source : Dustin Traylor, Axalta Coating Systems, courriel : dustin.traylor@axaltacs.com, site Web : www.axaltacs.com ; et William S. Spickelmire, RUSTNOT Corrosion Control Services, courriel : bspickelmire@rustnotconsulting.com. Un merci spécial à Mni Waste' Water Co. et Banner Associates pour l'autorisation de résumer ce projet de conduite d'eau à revêtement FBE/ARO.

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