Stainless Steel -Water Filtration

Avantages de l’acier inoxydable dans les applications liées à l’eau comme la filtration et le traitement des eaux usées

Fabrication de réservoirs sous pression en acier inoxydable
Réservoirs et cuves en acier inoxydable sous pression

Introduction

L’acier inoxydable présente des avantages économiques pour l’industrie de l’eau en réduisant à la fois les coûts initiaux et d’exploitation grâce à sa durabilité et son faible besoin d’entretien. Connu pour sa résistance à la corrosion, sa solidité et sa robustesse, l’inox a fait ses preuves dans le traitement de l’eau. Il est également hygiénique, esthétique et disponible sous diverses formes, ce qui en fait un choix polyvalent pour des infrastructures durables.

Applications

Systèmes mécaniques

  • Systèmes de tamisage
  • Débourbeurs
  • Cuves d’aération
  • Cuves de décantation
  • Racleurs
  • Tamis rotatifs
  • Cuves de prétraitement
  • Siphons et dispositifs de levage

Systèmes biologiques

  • Cuves de décantation
  • Ouvrages d’entrée et de sortie
  • Installations d’aération
  • Traitement à l’ozone
  • Installations de séparation des boues
  • Traitement anaérobie des eaux usées
  • Désinfection – systèmes UV

Traitement des boues

  • Cuves de mélange
  • Épaississeurs
  • Équipements de circulation des boues
  • Filtres-presses
  • Vannes de retenue
  • Revêtements pour cuves en béton

Autre

  • Regards et couvercles
  • Couvercles de puits
  • Échelons d’escalade
  • Échelles
  • Échelles
  • Garde-corps et plateformes
  • Têtes de puits
  • Cheminées de ventilation

Les propriétés mécaniques de l’acier inoxydable, telles que la résistance, la ductilité et la ténacité, offrent de nombreux avantages :

  • Pas besoin de revêtements pour la protection contre la corrosion, ce qui élimine les risques d’usure du revêtement, de contamination de l’eau et de maintenance.

  • Sa résistance et sa ductilité élevées permettent de fabriquer des composants plus légers avec une meilleure résistance aux chocs.
  • La résistance à la corrosion et à l’usure est essentielle pour les systèmes tels que le traitement des boues, tandis que la non-toxicité est cruciale pour l’eau potable.

Principes généraux de conception des équipements en acier inoxydable

 

Principes Description
Assurer un écoulement continu Concevoir les systèmes pour maintenir un débit liquide, en évitant les zones de stagnation ou d’accumulation de sédiments.
Agitation des eaux usées Maintenir l’agitation des eaux usées pour réduire l’accumulation de boues.
Débits optimaux Assurer un débit d’au moins 1 m/s pour l’eau brute et 0,5 m/s pour l’eau traitée afin de limiter les dépôts de sédiments.
Éviter les sections mortes Éviter les zones de tuyauterie où l’eau stagnante et l’air peuvent piéger des dépôts. Incliner les canalisations et les fonds de cuves pour un drainage complet.
Humidification régulière Concevoir les zones non drainables de manière à permettre une humidification périodique pour éviter l’accumulation de sels ou de dépôts.
Prévoir l’amortissement acoustique Pour les tuyaux en inox minces, tenir compte du bruit potentiel dû aux impulsions de pression.

Sélection de la nuance d’acier inoxydable

  • Nuances 316 avec molybdène : ces aciers inoxydables ont une résistance à la corrosion supérieure à celle des nuances 304, ce qui les rend adaptés aux environnements contenant des niveaux élevés de chlorure ou de chlore. La nuance 316 est fréquemment utilisée pour le traitement de l’eau et des eaux usées, et privilégiée pour les installations avec stagnation d’eau ou nombreux raccords.

  • Nuances 304 : Conviennent aux systèmes à température ambiante avec des niveaux de chlorure inférieurs à 200 ppm. Idéales pour les zones nécessitant une résistance à l’abrasion, comme les grilles ou les tamis. Le chlore ou les oxydants réduisent ce seuil, rendant l’acier 304 plus sensible à la corrosion à de faibles niveaux de chlorures.

  • Nuances 316 pour niveaux élevés de chlorures : Les nuances 316, résistantes à la corrosion par piqûres et par crevasses, sont idéales pour les eaux contenant jusqu’à environ 1000 ppm de chlorures.

  • Impact des agents oxydants : Le chlore et d’autres agents oxydants peuvent accroître le risque de corrosion par crevasses, même à un niveau de chlorures donné. Des essais menés aux États-Unis ont montré que les nuances 304 conviennent jusqu’à 2 ppm de chlore dans des eaux contenant moins de 23 ppm de chlorures, tandis que les nuances 316 offrent une marge de sécurité plus importante.

  • Zones avec vapeurs de chlore : Dans les zones où des vapeurs humides de chlore peuvent s’accumuler, il peut être nécessaire d’améliorer la ventilation ou de choisir une nuance plus résistante à la corrosion.

  • Nuances à faible teneur en carbone et nuances stabilisées : Pour les structures soudées, il est recommandé d’utiliser des nuances « L » à faible teneur en carbone ou contenant au maximum 0,05 % de carbone. Pour les structures robustes nécessitant plusieurs passes de soudage, des nuances stabilisées peuvent être nécessaires ; il est conseillé de consulter un ingénieur soudeur ou un fournisseur d’acier.

Comportement de l’acier inoxydable dans l’eau

Les aciers inoxydables, en particulier les nuances 304 et 316, sont largement utilisés dans la gestion et le traitement de l’eau en raison de leur excellente résistance à la corrosion, leur durabilité et leur faible besoin d’entretien. Leur couche d’oxyde passive forme une barrière protectrice qui se régénère automatiquement si elle est endommagée, empêchant efficacement la corrosion dans la plupart des conditions. Voici les facteurs spécifiques influençant leurs performances :

Stainless Steel in Water
Fabrication de tuyaux chromés

1- Résistance à la corrosion et film d’oxyde passif

Le film d’oxyde passif formé à la surface de l’inox est essentiel à sa résistance à la corrosion. Les nuances 304 et 316 ne nécessitent pas de marge de corrosion supplémentaire, contrairement à des matériaux comme la fonte ou l’acier carbone. Ce film se régénère rapidement dans l’eau s’il est endommagé, évitant ainsi les problèmes de corrosion à long terme. Cependant, une corrosion localisée peut survenir dans certaines conditions, notamment sous forme de corrosion par crevasse ou piqûres, surtout dans les zones à faible débit ou accumulation de sédiments.

2- Influence du débit sur l’acier inoxydable

La résistance de l’inox à l’érosion-corrosion lui permet de supporter des écoulements turbulents et des vitesses élevées allant jusqu’à 30 m/s, contrairement à la fonte ductile ou aux alliages de cuivre. Cependant, maintenir un débit minimal est essentiel pour éviter la sédimentation et garantir des performances optimales :

  • Eau claire : Vitesse minimale de 0,5 m/s.
  • Eau brute : Vitesse minimale de 1 m/s.

Un débit élevé réduit le risque d’accumulation de sédiments dans les crevasses, pouvant entraîner une corrosion localisée.

Skid modules, stainless steel fabrication
Novelty Structures Polished Stainless Steel

3 – Effets de l’aération sur l’acier inoxydable

L’augmentation de l’oxygène dissous issue des processus d’aération, qui provoque généralement de la corrosion sur les aciers au carbone et la fonte, n’endommage pas l’acier inoxydable. Les aciers inoxydables restent insensibles aux variations normales du niveau d’oxygène dissous, ce qui les rend particulièrement adaptés aux environnements aérés et aux procédés d’oxydation.

4 – Résistance aux chlorures et à la corrosion par piqûres/crevasses

Les niveaux de chlorures sont un facteur essentiel dans l’évaluation du risque de corrosion par piqûres et par crevasses :

  • Acier inoxydable 304 : Généralement sûr jusqu’à 200 ppm de chlorures.
  • Acier inoxydable 316 : Résiste généralement à des niveaux de chlorures allant jusqu’à 1000 ppm grâce à l’ajout de molybdène.

Dans des environnements très localisés ou difficiles, tels que des périodes de séchage occasionnelles ou des concentrations élevées de chlorures, la corrosion peut quand même se produire. Dans ces cas, des limites plus conservatrices — par exemple, 50 ppm pour le 304 et 250 ppm pour le 316 — sont recommandées. Pour le traitement des eaux usées, on privilégie les nuances contenant 2 à 3 % de molybdène pour une résistance accrue.

Types de crevasses et mesures d’atténuation

Les crevasses dans les systèmes en acier inoxydable peuvent provenir de :

  • Causes naturelles : dépôts de sédiments et accumulation de boues.
  • Causes humaines : défauts de fabrication comme des soudures incomplètes, une contamination de surface ou un mauvais alignement des brides.

Pour minimiser ces risques :

  • La conception doit viser à éviter les crevasses.
  • Des débits élevés aident à réduire l’accumulation de sédiments.
  • Un nettoyage régulier peut être nécessaire pour éliminer les dépôts.
  • La fabrication doit garantir des soudures complètes et de haute qualité, sans excès de matière, avec des joints bien alignés, utilisant des joints d’étanchéité inertes et sans chlorures.

5 – Comportement galvanique et prévention de la corrosion

La corrosion galvanique survient lorsque deux métaux de réactivité différente sont en contact dans un environnement conducteur. L’acier inoxydable, en tant que métal plus noble, peut accélérer la corrosion des métaux moins nobles comme l’acier au carbone, en particulier dans l’eau douce.

  • Mesures d’atténuation :
    • Isoler les métaux dissemblables.
    • Appliquer des revêtements protecteurs autour des joints, en les étendant au-delà de la zone de jonction.
    • En cas d’utilisation d’anodes sacrificielles, choisir du zinc ou du magnésium.
    • Exemple : des brides en acier au carbone revêtues d’époxy peuvent empêcher le contact entre l’inox et d’autres métaux.
  • Applications pratiques : L’inox est passif dans la série galvanique tant que son film d’oxyde est intact. En cas de rupture, il devient actif. Une sélection judicieuse des matériaux, une bonne isolation et des revêtements adaptés permettent de protéger l’inox et les métaux adjacents.
Soudage de l’aluminium

6 – Conclusion

  • Gestion du débit : Maintenez les débits recommandés afin d’éviter les dépôts de sédiments.

  • Conception et fabrication : Limitez les crevasses, assurez des soudures de haute qualité et évitez les angles vifs propices à l’accumulation de dépôts.

  • Prévention galvanique : Isolez les métaux dissemblables, utilisez des anodes sacrificielles si nécessaire et évitez les fixations moins nobles dans les assemblages en inox.

  • Traitements de surface : Éliminez les oxydations dues à la chaleur sur les soudures pour prévenir la corrosion par crevasses et appliquez des peintures barrières pour protéger contre les contaminations chlorées sous l’isolation.

  • Entretien régulier : Rincez périodiquement les systèmes pour éliminer les dépôts, notamment dans les zones sensibles à l’accumulation de sédiments.

Skid modules, stainless steel fabrication

Nettoyage de l’acier inoxydable

  • Vidange complète après les essais : Vidangez entièrement les systèmes après les essais hydrostatiques.

  • Orifices de nettoyage et calendriers de rinçage : Lorsque les dépôts sont inévitables, prévoyez des orifices de nettoyage et planifiez des rinçages réguliers. Par exemple, pour les conduites d’eau brute sujettes aux dépôts de manganèse ou de fer, prévoyez des rinçages périodiques ou un nettoyage par jet haute pression.

  • Préparation aux arrêts prolongés : Pour les arrêts prolongés, prévoyez d’éviter que les dépôts corrosifs ne sèchent. Les options incluent le maintien de la tuyauterie humide par circulation d’eau pendant au moins une heure tous les deux jours ou un rinçage, vidange et séchage complets du système.

Conseils de fabrication en acier inoxydable

  • Réduire les pièges et les crevasses : Concevez de manière à minimiser les zones pouvant piéger les dépôts, par exemple en scellant les plaques qui se chevauchent.

  • Protocoles de soudage : Choisissez les méthodes de soudage adaptées à la nuance d’acier spécifique.

  • Conception de soudures accessibles : Assurez-vous que la conception permet un accès facile pour le soudage, afin d’obtenir une forme de soudure optimale et de limiter l’oxydation thermique.

  • Soudures lisses à pleine pénétration : Visez des soudures lisses à pleine pénétration. Par exemple, utilisez un retour de bord sur les plaques pour créer un angle arrondi, facilitant le soudage et le nettoyage.

stainless steel welding
Soudage de l’aluminium

Points clés à retenir

 


L’acier inoxydable est un matériau extrêmement efficace pour les systèmes de l’industrie de l’eau, surtout lorsqu’il est bien géré.

En suivant des principes clés — tels que la conception pour un débit d’eau constant, le choix du bon type d’inox, l’utilisation de techniques appropriées d’usinage et de fabrication, ainsi que la mise en place de méthodes de nettoyage efficaces — le risque de corrosion peut être considérablement réduit, prolongeant la durée de vie des équipements.

Le choix de la bonne nuance d’inox en fonction des niveaux de chlorure et de l’exposition à des produits chimiques, associé à des choix de conception judicieux, garantit la durabilité des pièces inoxydables, même dans des conditions difficiles.

Ensemble, ces pratiques permettent de créer des systèmes en inox durables et rentables pour le secteur de l’eau.

Comment pouvons‑nous vous aider ?

L’inox offre une solution durable et nécessitant peu d’entretien pour les systèmes liés à l’eau, avec une longue durée de vie et un faible coût total de possession.

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