Le décapage des tuyaux est un traitement de nettoyage superficiel visant à éliminer les couches d’oxyde par l’intermédiaire d’acides ou de moyens mécaniques. Généralement, ces opérations deviennent nécessaires quand, durant les phases de travail à hautes températures, les composants ont tendance à s’oxyder superficiellement à cause de la présence, justement, de la température et d’une atmosphère riche en oxygène, comme peut être l’air lui-même. En effet, si cette couche n’est pas éliminée d’une certaine façon, il ne sera plus possible de déposer sur la surface une autre couche pouvant être nécessaire pour augmenter la résistance à la corrosion.
Décapage mécanique des tuyaux
Le décapage mécanique est une opération qui se déroule selon des méthodes comme le grenaillage et le sablage.
- Le grenaillage: c’est une opération superficielle qui s’exécute par l’application d’un jet puissant de billes sphériques. L’effet, en plus d’induire un état de compression tensionnel résiduel, est d’éliminer d’éventuelles couches d’oxydes et de créer une surface adaptée pour le dépôt d’une couche superficielle requise par le projet.
- Le sablage: la surface du composant, qui dans ce cas est le tuyau, est traitée et décapée par l’application d’un jet de sable. Encore une fois, lorsque la couche d’oxyde est éliminée, cette opération garantit la possibilité de fixer une ultérieure couche superficielle.
Parmi les matériaux utilisés pour ces opérations il y a les sables siliceux, le corindon, des microsphères de verre et autres matériaux appropriés. On peut également l’utiliser comme phase préliminaire au décapage par acide.
Décapage chimique des tuyaux
Le décapage chimique des métaux, contrairement au décapage mécanique qui prévoit l’utilisation d’un corps externe pour éliminer la couche d’oxyde, se base sur la réaction chimique qui s’instaure entre l’oxyde en surface et un composé acide. Cette réaction déclenche un processus de dissolution conduisant à la formation d’une solution liquide entre l’oxyde dissous et l’acide. Le métal agit donc comme une base qui, en réagissant avec l’acide, conduit à la formation d’un sel et d’un gaz (principalement de l’hydrogène).
Pour ce genre de décapage il faut prendre en considération trois facteurs principaux :
- Composition chimique: comme toujours, la composition du métal est fondamentale pour le processus. En particulier, on note que plus l’acier présente une quantité élevée d’éléments en alliage (acier fortement allié), plus il sera nécessaire d’utiliser des substances qui effectuent un décapage plus poussé et de plus longue durée.
- Température: le contrôle de ce paramètre est fondamental pour effectuer un décapage optimal et efficace, sans produire des modifications esthétiques ou fonctionnelles du composant.
- Typologie de soudure: selon la typologie de soudure que l’on peut appliquer à un tuyau demandant une opération de décapage, des conditions et des temps différents peuvent être nécessaires. Par exemple, une soudure MIG produit davantage de quantité d’oxyde par rapport à une soudure TIG et, par conséquent, demande certainement un temps de traitement majeur.
Avantages et inconvénients
Les deux méthodes sont toutes deux efficaces même si elles présentent des qualités et défauts différents l’une de l’autre. D’une part, le décapage mécanique permet de réduire l’utilisation d’acides et de composés chimiques avec toutes les complexités qui dérivent du traitement avant et après usage. Cependant, cela pose le problème du choix correct des matériaux et des paramètres pour éviter que du métal soit incorporé à l’intérieur, créant des défauts. D’autre part, le décapage à l’acide est plus efficace que celui mécanique pour le résultat que l’on souhaite obtenir, malgré un coût plus élevé.
Par ailleurs, le décapage mécanique, comme nous l’avons dit, peut servir comme opération préliminaire à celui chimique et, par conséquent, les deux méthodes peuvent travailler en synergie.
En général, on peut dire que selon la situation on peut préférer l’une ou l’autre méthode : l’aspect fondamental pour obtenir un produit de qualité est la capacité de l’opérateur à gérer le traitement d’une façon opportune.
Les matériaux métalliques soumis au traitement du décapage
Qu’il s’agisse de décapage mécanique ou de décapage chimique, il ressort clairement l’importance de ce traitement pour l’obtention de composants d’excellente qualité pouvant résister dans le temps. En effet, le décapage est un traitement superficiel largement répandu au niveau industriel qui concerne différentes typologies de métaux :
- acier au carbone: étant un matériau qui, par sa composition chimique, est sujet à des phénomènes mécaniques et thermochimiques, comme l’usure et la corrosion, il est souvent soumis au traitement de décapage soit après les phases de formage et de soudage, soit dans des conditions particulières de stockage et de traitement avec certains types d’instruments;
- acier inoxydable: même s’il résiste mieux que l’acier au carbone aux phénomènes cités ci-dessus à cause de la couche qui se forme en superficie, il peut subir des endommagements superficiels causés par la fragilité intrinsèque de cette couche et le décapage représente la meilleure solution pour restaurer les caractéristiques perdues ;
- aluminium: l’oxydation superficielle due aux différentes phases d’élaborations peut causer des problèmes sur le plan mécanique et esthétique rendant nécessaire le décapage;
- titane: ce traitement permet de réduire le vieillissement précoce du matériau ;
- cuivre: comme pour le titane, le traitement de décapage élimine le vieillissement mais surtout résout les problèmes de nature esthétique (la classique couleur "vert cuivre") provenant de la formation de l’oxyde.
Les caractéristiques du processus de décapage
Effectuer un processus de décapage correct et à règle d’art des métaux n’est pas simple et demande la présence de personnel ayant une formation adéquate. En effet, un décapage effectué d’une façon approximative peut conduire à des mini-avantages ou même à une dégradation des conditions conduisant à un gaspillage de substances, énergétique et économique.
Parmi les considérations plus importantes à faire, comme mentionné précédemment, il y a le choix du décapage qui influence aussi bien les propriétés obtenues que les méthodologies de réalisation. Les paramètres, qui sont influencés également par le premier choix, sont fondamentaux pour obtenir une très bonne élimination de la couche d’oxyde et favoriser les dépositions ultérieures. Parmi ceux-ci il y a certainement la température de fonctionnement puisque, surtout dans le décapage chimique, il y a une relation de proportionnalité directe entre l’agressivité du traitement et l’augmentation de la température. Par ailleurs, le contrôle de la température permet de réduire les détériorations et les réactions incontrôlées pouvant survenir lors d’un traitement incorrect.
Les liquides et agents utilisés durant le traitement sont nocifs pour l’environnement et nécessitent une élimination spécifique selon les normes environnementales en vigueur, évitant qu’il y ait des fuites incontrôlées causant des dommages aux personnes et aux édifices proches de ces installations : la manutention représente par conséquent un élément essentiel aussi bien pour le décapage que pour l’environnement.
Une étude approfondie sur le décapage mécanique: le grenaillage
En parlant du décapage mécanique, le processus de grenaillage des matériaux a été introduit. Comme spécifié, cette technique consiste à tirer par l’intermédiaire de buses à air comprimé de nombreuses microsphères métalliques qui ont le but précis de creuser des cratères sur la surface de la pièce concernée.
Quelles sont les principales caractéristiques à prendre en considération?
Le processus de grenaillage doit être effectué en exploitant au mieux les caractéristiques et en limitant au minimum les défauts pouvant être créés. Il faut tenir particulièrement en considération:
- la largeur du faisceau de grenaillage qui converge à la surface;
- la vitesse de l’impact sur la surface;
- la vitesse du mouvement du flux;
- le temps d’exposition du faisceau de la surface intéressée.
Quels sont les avantages que l’on peut obtenir?
Outre les avantages cités dans le paragraphe relatif au décapage, certains bénéfices peuvent être obtenus et ils ne sont pas négligeables.
1. amélioration de la résistance à l’usure : en effet, le grenaillage crée un état de tension de compression qui augmente l’effort de fatigue critique et, par conséquent, allonge la durée de vie;
2. amélioration de la dureté superficielle du composant, réduisant également les problèmes d’usure;
3. aucun matériau n’est enlevé mais seulement la superficie créant des cratères est modifiée.
Ces aspects font pencher le secteur industriel et hydraulique vers l’utilisation de cette technique.
