Coude en aluminium pour systèmes d'alimentation et de circulation d'eau de chaudière marine

Sur un navire, un coude n'est pas seulement un raccord plié. Il s'agit d'un régulateur de circulation silencieux pour les conduites d'eau chaude traitée, de condensats, de circulation et de services auxiliaires. Dans le parcours d'eau d'alimentation d'une chaudière marine, chaque changement de direction affecte la charge de la pompe, les vibrations, le contrôle de l'oxygène, l'accès aux inspections et le comportement à la corrosion. Un coude en aluminium gagne sa place lorsque le système nécessite un faible poids, une fabrication propre, une forte résistance à la corrosion dans l'atmosphère marine et une installation rapide sur des patins de machines compactes.

L'aluminium est environ deux tiers plus léger que l'acier, ce qui est important dans les salles des machines où les supports de tuyaux, les plates-formes d'accès et les modules de chaudières emballés se disputent l'espace. Pourtant, l’eau d’alimentation des chaudières est un milieu exigeant. La température, les produits chimiques de traitement, le pH, l'oxygène dissous, la vitesse et le contact avec d'autres métaux doivent être vérifiés avant de sélectionner un coude en aluminium. Pour de nombreux récipients, les coudes en aluminium sont mieux utilisés dans le transfert d'eau d'alimentation à température basse à modérée, le retour des condensats, les boucles de circulation désaérées, les circuits auxiliaires d'eau douce et les systèmes de support de chaudière plutôt que dans l'enceinte de chaudière à pression la plus élevée.

Où le coude en aluminium s'adapte le mieux

Un système de chaudière marine comporte différentes zones d’eau. Certains sont chauds, à haute pression et régis par des codes de chaudière stricts. D'autres traitent l'eau traitée avant la pressurisation finale, le retour des condensats, la circulation de refroidissement, la récupération des canalisations ou les connexions de skid emballées. Les coudes en aluminium peuvent constituer un choix pratique dans ces dernières zones lorsque la pression et la température de conception restent dans les limites calculées.

La forme du coude compte également. Un coude à rayon court permet d'économiser de l'espace mais augmente les turbulences et la perte de pression. Un coude à long rayon permet un écoulement plus fluide, réduit l'érosion au niveau de la paroi extérieure et est généralement préféré pour le refoulement de la pompe, les conduites de circulation et tout endroit où des vibrations ou des solins peuvent se produire. Pour les virages à 90 degrés, de nombreux projets spécifient un rayon long de 1,5D ou 3D, tandis que les patins compacts peuvent nécessiter des dimensions centrales personnalisées.

Pour l'appariement direct des produits, un Coude de tuyau en aluminium marin à 90 degrés 6061-T6 est généralement sélectionné pour les assemblages soudés solides, les cadres d'équipement et les modules de tuyauterie d'eau douce. Lorsque l'ensemble de la tuyauterie doit utiliser du matériel certifié compatible, Tubes en aluminium de qualité marine aide à maintenir une métallurgie cohérente, du tuyau droit au raccord formé.

Paramètres typiques du produit

Sélection d'alliage et de trempe

L'alliage est la personnalité du coude. L'humeur est le souvenir de la façon dont elle a été traitée. Les deux déterminent la résistance, la flexibilité, la réponse de la soudure et le comportement à la corrosion à long terme.

Le 6061-T6 est populaire car il allie résistance, usinabilité et disponibilité. Il fonctionne bien pour les coudes formés et les modules soudés dans les services d'eau douce et d'eau traitée. L'état T6 signifie que l'alliage a été traité thermiquement et vieilli artificiellement. Après le soudage, la zone affectée par la chaleur perd une certaine résistance, les calculs de pression doivent donc utiliser les valeurs après soudage, à moins que le raccord ne soit retraité thermiquement et qualifié.

Le 6082-T6 offre une résistance supérieure à celle de nombreux alliages 6xxx et est souvent choisi pour les tuyauteries structurelles, les supports robustes et les systèmes de circulation exposés aux vibrations. Il s'usine bien et présente une bonne résistance à la corrosion, bien que le déclassement pour le soudage s'applique toujours.

Le 5083-H116 ou H321 est apprécié pour sa résistance à l'eau de mer et ses performances de soudage. Il est souvent choisi là où l’exposition externe au sel est sévère. Pour le service d'eau chaude traitée, l'exposition à la température à long terme doit être revue car les alliages d'aluminium à haute teneur en magnésium peuvent devenir sensibilisés s'ils sont utilisés au-delà des limites appropriées.

Le 5086-H32 ou H116 offre une bonne résistance à la corrosion marine, une résistance raisonnable et une soudabilité fiable. Il convient aux tuyauteries de bord, aux réservoirs et aux circuits de circulation où l'atmosphère de l'eau de mer est plus agressive que le fluide interne.

Le 5052-H32 est plus facile à former et possède une excellente résistance générale à la corrosion. Il est utile pour les petits coudes, la circulation basse pression, le retour des condensats et les conduites auxiliaires légères.

Composition chimique et comportement chimique de l'eau

L'aluminium se protège grâce à une fine pellicule d'oxyde. Dans l'eau propre et neutre, ce film est stable. Lors d'un traitement en chaudière hautement alcalin, il peut se dissoudre. C'est pourquoi le contrôle chimique est aussi important que l'épaisseur des parois. Les chlorures doivent être minimisés, l'oxygène dissous doit être géré et le pH ne doit pas être augmenté au-delà de ce que l'alliage sélectionné peut tolérer. Si l’usine utilise un traitement puissant au phosphate, à la soude caustique ou aux amines, il est judicieux de tester la compatibilité avant l’installation.

Normes et conditions d'approbation

Les coudes marins en aluminium sont normalement commandés en fonction d'un mélange d'exigences en matière de matériaux, de dimensions, de soudage et de classe. ASTM B241/B241M couvre les tuyaux et tubes sans soudure en aluminium, tandis que ASTM B221 s'applique aux barres, tiges, fils, profilés et tubes extrudés. La norme EN 573 définit les désignations des alliages d'aluminium et leur composition chimique, et la norme EN 755 couvre les produits extrudés. Pour la fabrication soudée, les normes AWS D1.2, ISO 15614-2 et ISO 9606-2 sont fréquemment référencées.

Pour la conception de la tuyauterie, l'ASME B31.1 peut s'appliquer à la tuyauterie d'alimentation à proximité des systèmes de chaudière, tandis que l'ASME B31.3 peut s'appliquer à la tuyauterie auxiliaire de type procédé. Les règles des sociétés de classification ABS, DNV, LR, BV, RINA, CCS ou KR peuvent ajouter des exigences en matière de traçabilité, d'essais de pression, d'inspection des soudures et de certificats de matériaux. La géométrie du coude peut suivre les dessins du projet ou être alignée sur les dimensions du style ASME B16.9, mais la pression nominale ne doit pas être copiée à partir des raccords en acier. L'aluminium nécessite son propre calcul de conception.

Notes de soudage, de fabrication et d'installation

Un bon coude en aluminium commence par du métal propre. La contamination par l'huile, le liquide de coupe, l'oxyde et l'acier inoxydable peut entraîner une porosité ou une corrosion précoce. Le soudage TIG est préféré pour les coudes précis plus petits ; Le soudage MIG est efficace pour les assemblages de plus grande taille. Le choix du métal d’apport dépend de l’alliage et de la température. Le 4043 est souvent utilisé avec le 6061 lorsque la stabilité thermique est importante. Le 5356 ou le 5183 peuvent être choisis pour la résistance à la corrosion marine, en particulier avec les alliages 5xxx, mais les températures de service élevées doivent être revues.

La corrosion galvanique est une autre préoccupation à bord des navires. L'aluminium connecté directement à l'acier au carbone, à l'acier inoxydable, à l'alliage de cuivre ou au laiton peut devenir le métal sacrificiel dans les environnements humides. Les joints isolants, les manchons non conducteurs, les fixations compatibles et les ruptures de revêtement doivent être planifiés avant l'installation. Le drainage compte également. Un coude qui emprisonne l’eau traitée stagnante peut concentrer les produits chimiques et créer un risque de piqûre.

La vitesse d'écoulement doit être modérée. Une vitesse excessive dans un virage peut éliminer les films protecteurs et intensifier l'érosion-corrosion, en particulier là où de l'air entraîné ou des particules solides sont présentes. Des coudes à long rayon, des surfaces internes lisses et un alignement correct de la pompe réduisent ce risque.

Liste de contrôle de l'acheteur pour une commande fiable

• Alliage et trempe, tels que 6061-T6, 6082-T6, 5083-H116, 5086-H32 ou 5052-H32
• Diamètre extérieur, épaisseur de paroi, angle de courbure, rayon de courbure et préparation des extrémités
• Pression de conception, température de conception, plage de pH, niveau de chlorure et produits chimiques de traitement
• Normes requises, approbation de la société de classe, type de certificat de matériau et rapports de test
• Procédé de soudage, métal d'apport, méthode d'inspection, pression d'hydrotest et état de surface
• Emballage pour le transport maritime, y compris l'emballage à sec et la protection des extrémités

Un coude en aluminium pour les systèmes d'eau d'alimentation et de circulation de chaudières marines doit être spécifié comme faisant partie d'un système vivant, et non comme un simple coude de catalogue. Lorsque les règles en matière d'alliage, de trempe, de chimie, de soudage et d'approbation sont alignées, le raccord offre un routage léger, une installation propre et un service fiable dans le monde étroit, chaud et exposé au sel des espaces de machines des navires.