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La vie à bord des navires marins peut être l’un des environnements les plus exigeants qui soient. La forte salinité, la présence d’oxygène et les nombreuses activités marines dans l’eau de mer mettent constamment à l’épreuve les équipements échangeurs de chaleur. La corrosion, la corrosion par piqûres, la corrosion sous dépôt et la corrosion sous contrainte (SCC) constituent des défis permanents pouvant réduire la durée de vie des équipements de plusieurs décennies à quelques mois, selon les matériaux choisis. Choisir les matériaux appropriés pour ses échangeurs de chaleur à plaques (PHE) est l’une des décisions clés — et souvent difficiles — auxquelles sont confrontés les armateurs, les superintendants techniques ou les prescripteurs de nouveaux bâtiments, avec des conséquences financières sérieuses sur les coûts d’exploitation, de maintenance et de disponibilité des équipements. SME Group conçoit, fabrique et met en service des équipements marins depuis plus de vingt ans, proposant une gamme complète de solutions ICCP, MGPS, SED et PHE, et vous fournit ce guide pratique pour prendre des décisions éclairées en matière de matériaux.
1. Titane : la référence or pour les applications en eau de mer
Le titane n’a pas d’égal comme fluide frigorigène dans les applications en eau de mer. La résistance du titane à la corrosion par piqûres et à la corrosion sous contrainte induite par les chlorures dans l’eau de mer résulte d’un film oxydé tenace et autoréparateur qui se régénère rapidement dès exposition. Les éléments de plaques PHE en titane peuvent supporter des années de contact permanent avec l’eau de mer, même dans les conditions les plus défavorables de températures élevées et de vitesses importantes, où l’acier inoxydable serait sérieusement affecté.
Navires de croisière, navires de guerre, navires marchands pour la navigation en haute mer, où l’échec n’est pas une option : le titane constitue le choix ultime pour les systèmes de refroidissement des moteurs principaux, les refroidisseurs d’air de suralimentation et les générateurs d’eau douce. Les PME peuvent fournir des plaques en titane dotées d’une finition de surface avancée afin de minimiser l’encrassement et de faciliter le nettoyage. Bien que le titane soit initialement plus coûteux, sa durée de vie en eau de mer est, en pratique, infinie, ce qui en fait la solution économique à long terme la plus performante. L’utilisation de notre système MGPS pour contrôler le biofouling aux entrées d’eau de mer renforce encore la valeur de nos échangeurs thermiques à plaques en titane (PHE), réduisant drastiquement les besoins en pièces détachées et empêchant les perforations des plaques ainsi que leurs conséquences associées.
2. Aciers inoxydables : un équilibre entre coût et performance
Si vous utilisez de l’eau douce, de l’eau distillée ou un procédé de refroidissement en circuit fermé avec filtration en ligne, les niveaux de chlorure dans votre eau sont probablement faibles et l’utilisation d’acier inoxydable peut constituer une solution abordable. Les aciers inoxydables tels que les grades 304 et 316L sont des choix populaires. Le grade 316L offre une résistance à la corrosion légèrement supérieure grâce à sa teneur en molybdène, ce qui aide à prévenir la corrosion localisée (piqûres) dans des conditions légèrement acides.
La sélection, toutefois, exige une réflexion approfondie. Même l’acier inoxydable 316L est sujet à la corrosion localisée dans les eaux contenant des chlorures, en raison de contamination externe ou de la formation de piles d’aération différentielle provoquée par des concentrations variables d’oxygène dans le fluide. Pour des fluides légèrement plus agressifs, tels que l’eau de refroidissement d’urgence qui peut parfois être prélevée en mer pour les circuits de refroidissement, SME recommande des aciers inoxydables duplex, comme le 2205, offrant à la fois la résistance mécanique des aciers ferritiques et la résistance à la corrosion des aciers austénitiques. Cela comble le fossé entre l’acier inoxydable 316L et le titane. SME analysera la composition chimique de l’eau afin de recommander la nuance d’acier inoxydable la plus adaptée à votre application, garantissant ainsi que les économies réalisées ne se traduisent pas par une défaillance prématurée des équipements. Nous pouvons fabriquer des échangeurs thermiques à plaques dans notre atelier de Nantong, d’une superficie de 5 000 m², conformément à vos spécifications exactes en matière de matériaux, pour tout type de cuve.
3. Matériaux des joints : l’interface critique
Bien que les plaques constituent la majeure partie de la surface d’échange thermique, le point faible (la jonction entre les plaques et leur joint, appelé joint d’étanchéité) détermine en fin de compte la durée de vie d’un échangeur de chaleur à plaques. Les joints d’étanchéité des ECP marins doivent résister à l’eau de mer, aux hautes températures, aux cycles thermiques et aux solutions de nettoyage chimique. À des températures plus basses, telles que celles rencontrées dans l’usage en eau de mer, le nitrile (NBR) peut convenir, mais sa performance se dégrade au-dessus de 80 °C. L’EPDM, bien adapté à la résistance à l’eau et à une résistance modérée aux températures, perd de son efficacité en présence d’huile. Pour les applications marines nécessitant à la fois une résistance aux hautes températures et aux attaques chimiques, on recommande l’emploi de Viton (FKM) ou de fluorocarbones spécifiques.
Nos joints à clipser et à enficher ont été conçus pour rendre le remplacement et la maintenance rapides et efficaces, un critère essentiel sur les navires disposant de fenêtres portuaires très limitées. SME fournit également des conseils de surveillance de l’état au personnel du navire afin de prédire et d’éviter toute défaillance des joints. Notre politique consiste à proposer des solutions de joints durables, associées à des conceptions pratiques, afin que la liaison par joint ne devienne pas la vulnérabilité de votre système.
4. La synergie des systèmes actifs de protection contre la corrosion
La sélection des matériaux n’est pas le seul enjeu. Même le meilleur matériau de plaque et le meilleur matériau de joint peuvent être sensibles à une attaque due à des réactions électrochimiques survenant ailleurs dans le navire. Des courants électriques parasites (provenant de soudage, d’un système de protection cathodique ou d’une défaillance électrique) peuvent provoquer une attaque localisée sur les plaques et les raccords des échangeurs thermiques en stimulant la corrosion et, ce faisant, « contourner » la résistance du matériau.
C’est précisément là que la solution complémentaire de gestion de la corrosion de SME excelle. Nos solutions de protection cathodique à courant imposé (ICCP) protègent la coque et les tuyauteries concernées, en atténuant les courants galvaniques qui s’écoulent vers les échangeurs thermiques. Nos dispositifs de mise à la terre de l’arbre (SED) annulent les courants parasites circulant le long des tuyauteries d’eau de mer et attaquant les plaques du refroidisseur. Si votre navire est équipé d’un système ICCP et de dispositifs SED SME correctement mis en œuvre et entretenus, l’utilisation de matériaux de qualité supérieure peut ne plus être nécessaire pour assurer une résistance suffisante à la corrosion des échangeurs thermiques marins. À l’inverse, en l’absence de ces mesures, même des plaques en titane de haute qualité peuvent subir une corrosion accélérée excessive due à la corrosion induite par des courants parasites. Nos ingénieurs spécialisés en soutien technique collaboreront avec vous afin d’évaluer tous les facteurs influençant la corrosion sur votre navire — état de la coque, liaisons électriques et mesures déjà mises en place — afin de sélectionner une solution de gestion de la corrosion, c’est-à-dire un ensemble « matériaux + mesures complémentaires », spécifiquement adapté à vos besoins. Forts de nos certifications ISO 9001, 14001 et 45001, ainsi que de plus de 100 ingénieurs et techniciens, nous faisons bien plus que fournir des échangeurs thermiques : nous offrons une gestion complète de la corrosion afin de maximiser la durée de vie et de minimiser les coûts sur l’ensemble du cycle de vie du navire. Nous allons plus loin, avec vous.