Issuu

Des alliages de nickel pour transformer l’eau de mer en eau potable Une arche en acier au nickel pour sécuriser Tchernobyl LA REVUE SPÉCIALISÉE DU NICKEL ET DE SES APPLICATIONS

LE PROBLÈME DE L’EAU

Vol. 31, nº 2. Août 2016

De l’acier inoxydable pour stopper le gaspillage d’eau

JOHANN KÖNIG, BERLIN AND 303 GALLERY, NEW YORK.

r Les barreaux profilés des grilles d’acier inoxydable présentent une section transversale en triangle inversé assurant l’écoulement rapide de grands volumes d’eau.

UNE ARCHITECTURE LIQUIDE

r La Forrest Place, un site historique de Perth, transformée par une sculpture aquatique moderne et interactive qui doit beaucoup à l’acier inoxydable.

ÉTUDE DE CAS 07

LE LABYRINTHE AQUATIQUE L

e labyrinthe aquatique de Perth (Australie), inauguré en 2012 dans le cadre de la rénovation de la Forrest Place, un site historique du centre-ville, oﬀre un espace public récréatif à des centaines de milliers de résidents et de touristes. Sa structure est en acier inoxydable au nickel, sélectionné non seulement pour son esthétique, mais aussi pour sa durabilité et sa résistance à la corrosion, qui le rendent compatible avec le traitement chimique nécessaire au fonctionnement de l’attraction. C’est en somme le matériau technique idéal pour le cahier des charges des réalisations aquatiques. En pratique, ce labyrinthe est une grille de neuf carrés délimités par des rangées de jets d’eau de pluie recyclée jaillissant du sol à la verticale. Ces murs virtuels de 2,3 m apparaissent et disparaissent de manière aléatoire en créant ainsi jusqu’à neuf enceintes dont la configuration change toutes les dix secondes. Des visiteurs de tous âges sautent d’une enceinte à l’autre ou se laissent simplement asperger, interagissant ainsi avec une œuvre d’art qui redonne vie à un espace public important. Le labyrinthe a été conçu par Jeppe Hein, un artiste de renommée mondiale, pour qui l’interaction est un élément distinctif de l’œuvre d’art, dans lequel le public joue un rôle vital. « Le labyrinthe aquatique anime l’espace et invite le public à tirer parti de l’œuvre, soit comme lieu de refuge et de détente, soit au contraire comme lieu de plaisir purement ludique. »

2 ÉTUDE DE CAS

Le labyrinthe aquatique de 12 × 12 m doit beaucoup à l’ingéniosité de ses 179 m de caniveaux de drainage à grille d’acier inoxydable. Bâtie par la société Paige Stainless, la sculpture aquatique intègre environ 62 m de grilles à fissures Paige Stainless Heelguard® et environ 160 m de barres plates de 30 × 5 mm en acier inoxydable de nuance 304 (UNS S30400) fournies par Atlas Steels et Fagersta. Les barreaux profilés des grilles d’acier inoxydable présentent une section transversale en triangle inversé spécialement conçue pour assurer l’écoulement rapide de grands volumes d’eau tout en piégeant les matières solides, de manière à surmonter les problèmes inhérents au drainage et à faciliter le nettoyage. Les systèmes de grilles ont été fabriqués sur mesure pour le labyrinthe aquatique à partir de barreaux à face supérieure de 4 mm espacés de 5 mm, de manière à ouvrir 50 % de la surface à l’écoulement des eaux. Puis ces grilles d’acier inoxydable ont été décapées et passivées avant leur installation. Condensé d’un article paru dans le numéro 53 de la revue Australian Stainless.

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

ISTOCKPHOTO.COM © KRYSTIAN NAWROCKI

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

La revue spécialisée du nickel et de ses applications La revue Nickel est publiée par le Nickel Institute. www.nickelinstitute.org Président : David Butler Rédactrice en chef : Clare Richardson Collaborateurs : Tim Aiken, Les Boulton, Fausto Capelli, John Chapman, Parul Chhabra, Gary Coates, Isaline de Baré, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Thierry Piérard, Lissel Pilcher, Carol Powell, Nigel Ward Conception graphique : Constructive Communications

Les articles sont destinés à l’information générale du lecteur et celui-ci ne doit pas s’y fier pour des applications particulières sans avoir obtenu au préalable les conseils de spécialistes compétents. Bien que les informations données soient considérées comme techniquement exactes, le Nickel Institute, ses membres, son personnel et ses consultants ne garantissent pas leur adéquation à quelque usage particulier ou général que ce soit et déclinent toute responsabilité à leur égard.

UN APPROVISIONNEMENT EN EAU DURABLE POUR TOUS Selon un rapport de la Banque mondiale publié récemment en anglais sous le titre High and Dry: Climate Change, Water and the Economy (Bientôt à sec : le changement climatique, l’eau et l’économie), au cours des 30 prochaines années, les besoins en eau augmenteront de 40 à 50 % pour le système agroalimentaire mondial, de 50 à 70 % pour les réseaux de distribution municipaux et industriels, et de 85 % pour le secteur de l’énergie. Ce rapport souligne aussi que 1,6 milliard de personnes vivent déjà dans des pays souﬀrant d’une pénurie d’eau et que ce nombre devrait doubler au cours des 20 prochaines années.

IMPACT DE LA PÉNURIE D’EAU SUR LE PIB

ISSN 0829-8351

+6%

Imprimé au Canada, sur papier recyclé, par Hayes Print Group

+2%

Couverture : Constructive Communications Photos de couverture : iStockPhoto.com © MoMorad, iStockPhoto.com © Krystian Nawrocki

+1% 0% -1%

TABLE DES MATIÈRES Étude de cas Le labyrinthe aquatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Point de mire Éditorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Dossier spécial Le gaspillage d’eau : un problème mondial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5 Stopper les fuites. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7 Nickel et approvisionnement en eau . . . . . . . . 8 De l’eau de mer à l’eau potable. . . . . . . . . . . . . . 9 Applications Épuration des eaux usées . . . . . . . . . . . . . . . 10-11 Un bon sertissage avec l’acier inoxydable. . . . 11 Confiner le réacteur de Tchernobyl . . . . . . 12-13 « Métalmorphose ». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 En bref Du nickel pour remplacer les métaux nobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Codes UNS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 L’acier inoxydable 316L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Nouvelle publication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Liens Web. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

-2% -6%

LA PENTE ACTUELLE

Tout cela résulte de la croissance des populations, des revenus et des zones urbaines. Toutefois, le rapport constate aussi que les mesures de prévoyance, telles que l’amélioration des infrastructures d’approvisionnement en eau, peuvent réduire ces risques. Le niveau actuel des pertes d’eau dans le monde est incompatible avec le développement durable. Dans beaucoup de pays en développement, les fuites des réseaux de distribution d’eau entraînent une perte de 50 % entre la station de traitement et l’usager. Et même dans les pays développés, les pertes dépassant 20 % ne sont pas rares. Il est donc rassurant de savoir que l’eau fait désormais partie du programme de développement mondial et figure expressément parmi les Objectifs de développement durable des Nations Unies. L’objectif 6 vise à « Garantir l’accès de tous à l’eau et à l’assainissement et assurer une gestion durable des ressources en eau », ce qui équivaut en pratique à assurer un accès universel et équitable à une eau potable saine et abordable d’ici 2030. Les deux grandes difficultés posées par l’approvisionnement en eau potable sont la salubrité et l’efficacité. C’est pourquoi la présente édition de Nickel se concentre sur le rôle important que jouent déjà les aciers inoxydables au nickel à cet égard. L’article de la page 6 montre comment la métropole de Tokyo, en remplaçant ses tuyaux de plomb par des conduites en acier inoxydable au cours des 30 dernières années, a réduit ses pertes d’eau, qui dépassaient les 15 %, à guère plus de 2 %, et ce tout en réalisant des économies considérables. Les aciers inoxydables au nickel aident à distribuer une eau propre et saine et, forts d’une durée de vie de plus d’un siècle, ils offrent une solution vraiment durable. Clare Richardson Rédactrice en chef 1

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

UNE MEILLEURE VOIE

Source : Groupe de la Banque mondiale

Coordonnées du Nickel Institute : Rue Belliard 12 1040 Bruxelles, Belgique Tél. : +32 22 903 200 communications@nickelinstitute.org

Banque mondiale (2016). High and Dry: Climate Change, Water, and the Economy.

ÉTUDE DE CAS 3

Stopper le gaspillage d’eau : un impératif mondial Un problème urgent L’Organisation des Nations Unies estime que d’ici 2100, la population mondiale aura atteint 11,2 milliards de personnes, contre 7,4 milliards aujourd’hui. Cela pose de gigantesques problèmes, car il faudra disposer de ressources suffisantes et durables pour l’alimentation, le logement, l’énergie et les transports, sans parler des soins de santé. Le progrès technologique jouera bien sûr un rôle essentiel, mais la satisfaction de tous ces besoins nécessite avant tout d’assurer un bon approvisionnement en eau propre et saine. Selon les projections de croissance de la population mondiale, il n’y aura pas assez d’eau potable sur la planète, et cette dure réalité touchera tout le monde sur le long terme. Les gouvernements, les ONG, l’ONU, la Banque mondiale et d’autres institutions financières recherchent activement des solutions à cette crise.

ISTOCKPHOTO.COM © HARVEPINO ISTOCKPHOTO.COM © ANSONSAW

La Banque mondiale a estimé que d’ici 2025, les besoins en eau dépasseront les disponibilités de 40 %. Selon un récent rapport de cet organisme, l’eau serait la ressource première reliant presque tous les Objectifs de développement durable des Nations Unies : un facteur essentiel pour produire les aliments nécessaires, assurer la santé de la population, garantir les moyens de production et maintenir les écosystèmes de la planète.

ÉTAPES DU CYCLE DE L’EAU POTABLE Captage Traitement

Pour surmonter les problèmes et arrêter les fuites sur le long terme, les services des eaux ont de plus en plus souvent recours au remplacement des canalisations. À cet égard, les tuyaux en acier inoxydable au nickel apportent aux responsables de ces services l’assurance d’une solution robuste et durable pour réparer les fuites et distribuer une eau propre et saine. Le groupe de travail sur les pertes d’eau de l’IWA s’est concentré sur les pertes d’eau traitée imputables aux fuites dans les réseaux d’approvisionnement, notamment au niveau des conduites maîtresses et des canalisations de distribution. Ce groupe a mis au point une méthode pour comptabiliser l’eau non facturée (c’est-à-dire la quantité d’eau entrant dans un réseau d’approvisionnement avant d’être perdue à cause des fuites, des fraudes et des erreurs de mesure des compteurs), car celle-ci constitue une perte économique et une menace pour la durabilité des ressources.

MATÉRIAUX POSSIBLES Acier inoxydable, béton, acier galvanisé, fonte Acier inoxydable, béton, acier galvanisé

Stockage

Acier inoxydable, béton, acier galvanisé, polyéthylène

Transport

Acier inoxydable, béton, acier galvanisé, fonte, polyéthylène

Distribution Robinets domestiques

4 DOSSIER SPÉCIAL

Une eau trop souvent gaspillée La pénurie d’eau est due en partie au gaspillage résultant d’un mauvais entretien des infrastructures, en particulier dans les grandes métropoles et dans le monde en développement. Les fuites de canalisation sont monnaie courante : à Mumbai, par exemple, les volumes ainsi perdus seraient de 70 %. C’est pourquoi l’International Water Association (IWA) a mis au point des méthodes éprouvées pour réduire les pertes et accroître la quantité d’eau disponible à partir de l’infrastructure existante à l’échelle mondiale.

Acier inoxydable, acier galvanisé, polyéthylène, cuivre Acier inoxydable, laiton chromé ou plaqué d’un autre métal

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

« La Banque mondiale a estimé que d’ici 2025, les besoins en eau dépasseront les disponibilités de 40 % ». La perte d’eau est un problème majeur. Dans beaucoup de villes d’Asie, cette hémorragie ferait perdre entre le tiers et la moitié de toutes les eaux traitées, c’est-à-dire environ 60 millions de mètres cubes par jour et assez d’eau pour approvisionner 230 millions de personnes. Et ce problème ne se cantonne pas à l’Asie. En effet, l’Europe et les États-Unis comptent pour la moitié des pertes d’eau mondiales. Pour les services des eaux du monde entier, le coût de cette eau non facturée s’élèverait à 14 milliards de dollars US par an. Et ce gaspillage est encore plus onéreux quand il s’agit d’eau potable obtenue par dessalement d’eau de mer, car sa perte inclut alors le coût des produits chimiques, de l’énergie et du travail consacrés à son traitement. Ces coûts sont énormes pour les services des eaux comme pour la planète. Une solution aux fuites Un billet paru sur le blog de l’IWA cite le théoricien et conférencier belge Michel Bauwens en ces termes : « Nous gérons des ressources limitées comme si elles étaient abondantes, et nous imposons des limites artificielles à ce qui est vraiment abondant : la connaissance, la créativité et l’innovation. »

Devant l’urgence d’assurer la pérennité de l’approvisionnement en eau, il est devenu impératif de mettre fin au gaspillage dans les infrastructures actuelles aux quatre coins du monde. C’est ce qui pousse de nombreux pays à utiliser de plus en plus d’acier inoxydable dans leurs tuyaux de distribution et stations de traitement de l’eau. Cet acier inoxydable, qui se décline surtout dans ses nuances 304 (UNS S30400) et 316 (S31600), offre ductilité, durabilité et résistance à la corrosion et aux contraintes. Face aux taux de fuite et au gaspillage que subissent beaucoup de villes et zones urbaines en développement, le recours à l’acier inoxydable est une solution durable avantageuse tant pour réaliser des économies que pour améliorer la vie des populations. s Devant l’urgence d’assurer la pérennité de l’approvisionnement en eau, il est devenu impératif de mettre fin au gaspillage causé par les infrastructures de qualité inférieure.

CENTRO INOX

ISTOCKPHOTO.COM © DEIMAGINE

ISTOCKPHOTO.COM © TOA55

ISTOCKPHOTO.COM © GIOREZ

Et c’est justement de créativité et d’innovation sans limites que font preuve de nombreux projets tirant largement parti de l’acier inoxydable

pour réduire les pertes d’eau et maintenir l’intégrité des ressources hydriques. Ces projets abondent, car ils ont de solides arguments techniques et économiques en leur faveur. Par exemple, ces approches ont permis à la métropole de Tokyo de réduire ses taux de fuite à guère plus de 2 % (alors qu’ils dépassaient les 15 %) et d’économiser ainsi 200 millions de dollars US par an, et à celle de Taipei de réduire les siens de 27 % à 17 % par l’usage abondant de tuyaux de distribution en acier inoxydable (voir page 6). Le Nickel Institute et l’Association internationale du molybdène (IMOA), quant à eux, se consacrent activement à des projets similaires dans d’autres parties du monde.

La station de traitement de l’eau du lac de Côme

e secteur de l’eau potable connaît actuellement une multiplication des emplois de l’acier inoxydable, en raison de sa résistance à la corrosion, de sa grande durabilité et de sa facilité d’entretien. L’association italienne pour le développement de l’acier inoxydable, Centro Inox, s’investit fortement dans de nombreux projets de ce type. Ainsi, la station de traitement du lac de Côme, construite en 2002, a doublé sa capacité de traitement pour la porter à 16 millions

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

de mètres cubes par an, soit 600 litres par seconde. Le chantier a utilisé 49 tonnes d’acier inoxydable de nuances 304 (UNS S30400) et 316 (S31600), qui comprenaient 985 m de tuyaux de diamètres nominaux DN 400, DN 550 et DN 700 et d’épaisseurs de 3 et 4 mm. Cette réalisation illustre parfaitement le très grand intérêt de l’acier inoxydable dans le traitement de l’eau. DOSSIER SPÉCIAL 5

WWW.123RF.COM/PROFILE_JAROSLAV74'>JAROSLAV74 / 123RF STOCK PHOTO

STOPPER LES FUITES Les services des eaux s’attaquent aux pénuries en misant sur l’acier inoxydable au nickel

TOKYO SUIDO SERVICES/SHOWARASEKAN

’eau est un besoin fondamental des humains. Elle est au centre de nos vies, pour boire, se laver, laver son linge et une multitude d’autres usages. Cependant, l’eau propre, saine et agréable au goût n’est pas donnée, et chaque fuite dans les réseaux de distribution entraîne un supplément de captage et de traitement, et donc de coût. La sécurité de l’approvisionnement en eau est une condition préalable à la croissance durable, et l’élimination des fuites est

r Installation de tuyaux à segments ondulés

70000

SERVICE DES EAUX DE LA PRÉFECTURE MÉTROPOLITAINE DE TOKYO

100

 % de tuyaux en acier inoxydable

60000 50000

 Réparations

40000 30000

20000 20

 Taux de fuite 0

10000 0

1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013

6 DOSSIER SPÉCIAL

Nombre de réparations

Tuyaux en acier inoxydable et taux de fuite (%)

s Corrélation entre réparations, taux de fuite et installation de tuyaux en acier inoxydable à Tokyo

un défi universel. Pour combattre ce véritable fléau, plusieurs services des eaux dans le monde ont mis en œuvre des solutions abordables utilisant l’acier inoxydable au nickel, qui économisent non seulement leur argent, mais aussi et surtout l’eau elle-même, cette précieuse ressource. Tokyo (Japon) Avant les années 1980, Tokyo souffrait d’un manque d’eau chronique qui entraînait parfois un rationnement. Lorsque sa régie des eaux a analysé les réparations pour cause de fuites, elle a constaté que 97 % d’entre elles concernaient les tuyaux de distribution de diamètre inférieur ou égal à 50 mm. La capitale nippone compte plus de deux millions de branchements de ce type entre les conduites maîtresses et les circuits internes des bâtiments. Autrefois, le plomb était le matériau de choix pour les canalisations de distribution, en particulier sur les derniers mètres reliant les conduites maîtresses aux bâtiments, car il est malléable et facile à travailler. Cependant, une fois enterrés, les tuyaux en plomb sont soumis à différentes forces : sous l’effet des vibrations causées par la circulation automobile, les travaux de construction, les affaissements de terrain et les tremblements de terre, ils peuvent se déformer, se détacher, voire se rompre. En 1980, la régie des eaux de Tokyo a entrepris de remplacer systématiquement toutes les canalisations de branchement par des tuyaux en acier inoxydable au nickel de nuance 316 (UNS S31600). En 1998, elle a commencé à utiliser des tuyaux en 316 à segments ondulés pour les canalisations de distribution reliant les conduites maîtresses à leurs destinations finales dans les habitations, les bureaux et les ateliers. Ces tuyaux intègrent à intervalles réguliers des segments en tôle ondulée pouvant être coudés lors de l’installation, pour changer de direction et contourner les obstacles sans joints supplémentaires. Cela confère également aux tuyaux, dans une certaine mesure, la capacité de s’adapter aux mouvements du terrain et aux secousses sismiques sans se rompre. Et bien entendu, l’emploi d’une seule longueur de tuyau d’acier inoxydable à segments ondulés a fortement réduit le nombre de joints. Ce passage à l’acier inoxydable a amélioré la fiabilité du réseau de distribution et réduit de 86 % le taux de fuite (qui est passé de 15,4 % en 1980 à 2,2 % en 2013). Pour donner un ordre de grandeur, depuis 1994, Tokyo a réduit les fuites d’eau annuelles de près de 142 millions de mètres cubes, soit l’équivalent de 155 piscines olympiques par jour, et économisé ainsi plus de 200 millions de dollars US par an. La ville a en outre enregistré une baisse du nombre de réparations pour cause de fuite, qui est passé de 60 000 à 10 000 entre 1983 et 2013. Grâce à la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable, la régie des eaux de Tokyo table sur une durée de vie utile de plus de 100 ans.

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

Taipei (Taïwan) En 2002, une grave sécheresse a entraîné dans la capitale taïwanaise une série de pannes d’approvisionnement en eau étalées sur une période de 49 jours. Parmi les 450 secteurs de mesure du réseau, 40 % perdaient au moins la moitié de leur eau avant qu’elle n’arrive chez l’usager. L’analyse des réparations a montré que les tuyaux en polybutylène comptaient pour 28 % du total des fuites, alors qu’ils ne représentaient que 3 % de la longueur du réseau. Les tuyaux en plastique comptaient pour environ 90 % de l’ensemble des problèmes, causés en très grande majorité par des fissures (83 %). En 2003, le service de l’eau de Taipei a lancé un programme similaire à celui de Tokyo afin de remplacer les canalisations de distribution par des tuyaux à segments ondulés en acier inoxydable de nuance 316L (S31603). Alors que ce programme est toujours en cours et que seulement 35 % des canalisations ont été remplacées à ce jour, il a déjà fait diminuer les pertes d’eau, qui sont passées de 27 % à 17 % entre 2003 et 2014. Cela correspond à une économie annuelle de 146 millions de mètres cubes d’eau, soit l’équivalent de 160 piscines olympiques par jour. En 2014, la ville a connu une autre sécheresse, avec encore moins de pluie que pendant celle de 2002, ce qui a entraîné une accélération du programme de remplacement des tuyaux. Mais cette fois, grâce à la baisse des taux de fuite obtenue depuis 2003, le réseau d’adduction d’eau n’a connu aucune panne d’approvisionnement. s À Taipei, la sécheresse de 2002 a causé de graves pénuries d’eau.

Province du Cap-Occidental (Afrique du Sud) L’Afrique du Sud est un pays semi-aride : ses précipitations annuelles sont inférieures de moitié à la moyenne mondiale. Sa population (55 millions d’habitants) fait face à une pénurie d’eau douce, et elle perdrait au moins 37 % de son eau potable par les fuites de son infrastructure vétuste et peu fiable. La vallée du Groot Drakenstein est le berceau de la viticulture et de l’arboriculture fruitière sud-africaines. Son réseau d’eau approvisionne plus de 800 exploitations agricoles, dont une cinquantaine de vignobles. La région connaît de nombreux cas de tuyaux en fonte ou en acier au carbone détériorés en plusieurs endroits au bout d’un an seulement, en raison du milieu particulièrement corrosif créé par ses sols acides et sa nappe phréatique proche de la surface. « En 1992, la municipalité de Drakenstein a lancé un programme destiné à remplacer les tuyaux existants par de l’acier inoxydable », explique André Kowalewski, ingénieur principal au service de l’eau de cette agglomération. « Nous avons réduit les pertes d’eau à environ 13 %, alors que la moyenne nationale est de 37 %. Il y a 10 ans, la municipalité de Drakenstein était la seule à utiliser de l’acier inoxydable. Aujourd’hui, 80 % des municipalités de la province du Cap-Occidental en font autant. » André Kowalewski et son équipe tablent sur une durée de vie utile de plus de 50 ans. Ils utilisent principalement la nuance 316, mais aussi la nuance 304 à certains endroits visibles. Les projets actuels se concentrent sur le pompage, la purification, le stockage, les conduites de transport et les égouts. Ils comprennent notamment un réseau de distribution de 500 millions de litres par jour constitué entièrement d’acier inoxydable 316.

SERVICE DE L’EAU DE TAPEI

Un investissement pour l’avenir L’expérience de Tokyo, de Taipei et de la province du Cap-Occidental donne aux services de l’eau la confiance et l’assurance nécessaires pour porter les aciers inoxydables au nickel au cahier des charges des réseaux de canalisations. Même si le coût initial peut être plus élevé qu’avec d’autres matériaux, l’acier inoxydable constitue un bon investissement, car il s’amortit rapidement en réduisant les coûts d’entretien et de traitement tout au long de sa longue durée de vie.

JOHAN VAN ZYL

s Les tuyaux en acier inoxydable résistent aux sols acides particulièrement corrosifs de la province du Cap-Occidental.

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

DOSSIER SPÉCIAL 7

KILLION O'SULLIVAN

HALTE AU GASPILLAGE D’EAU LE RÔLE ESSENTIEL DU NICKEL

La Banque mondiale a estimé que, d’ici 2025, les besoins en eau dépasseront les approvisionnements de 40 %, en raison de l’utilisation agricole, industrielle et personnelle de cette ressource par une population toujours croissante. Les matériaux au nickel sont essentiels pour préserver cette précieuse ressource. Dans presque toutes les grandes villes, le mauvais entretien et le vieillissement de l’infrastructure sont des problèmes courants qui causent d’énormes gaspillages d’eau, et ce dans les pays industrialisés comme dans les régions en développement. Les matériaux au nickel apportent des solutions et aident à résoudre les problèmes à chaque étape du processus, depuis le captage de l’eau jusqu’à sa distribution.

CAPTAGE EAU DE FORAGE EAU DE MER

BARRAGE

L’acier inoxydable au nickel s’utilise d’un bout à l’autre du processus de captage de l’eau. Ses propriétés de résistance à la corrosion en font le matériau idéal pour les conduites forcées, les vannes de barrage, les filtres de forage et les conduites de captage sous-marin.

TRAITEMENT 28

Nickel

STATION DE DESSALEMENT

STATION DE TRAITEMENT RÉSERVOIR

Nickel

8 DOSSIER SPÉCIAL

Une fois captée, l’eau doit être traitée. L’acier inoxydable et les alliages à forte teneur en nickel conviennent parfaitement pour les composants essentiels tels que vannes, conduites forcées, pompes, tuyauteries à haute pression, etc. Dans le traitement de l’eau de mer, les matériaux au nickel sont essentiels pour résister aux conditions extrêmement corrosives des stations de dessalement. Les stations de traitement de l’eau incorporent de nombreuses tonnes d’acier inoxydable et d’alliages de nickel qui jouent un rôle essentiel dans la production d’une eau propre et saine.

DISTRIBUTION Les canalisations de branchement reliant les bâtiments aux conduites maîtresses du réseau de distribution présentent souvent des fuites. L’acier inoxydable au nickel est le meilleur choix pour remplacer ces canalisations, grâce à ses remarquables propriétés de ductilité et de résistance à la corrosion et aux contraintes. Son emploi réduit considérablement les taux de fuite et maintient l’intégrité de l’eau en prévenant sa contamination dans les tuyaux. Il peut supporter les mouvements de terrain modérés résultant des secousses sismiques, de la circulation automobile ou des travaux de construction. L’acier inoxydable au nickel se prête ainsi à la création d’une infrastructure extrêmement durable ne nécessitant que peu d’entretien.

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

LES BOULTON

ISTOCKPHOTO.COM © TERRY J ALCORN

LES BOULTON

r En fond : Modules d’osmose inverse r En haut : Tuyau d’eau de mer filtrée en acier inoxydable super duplex r En bas : Raccord de tuyauterie d’eau de mer en acier inoxydable super duplex

ISTOCKPHOTO.COM © IRABELL

De l’eau de mer à l’eau potable

Le rôle des alliages de nickel dans une solution planétaire

es pénuries d’eau potable touchent jusqu’à 40 % de la population mondiale. En plus d’une eau potable propre et saine, tous les pays ont besoin d’eau douce pour leur agriculture. Cependant, les réserves hydriques du monde sont en très grande partie salées ou saumâtres, et donc impropres à la consommation humaine comme à l’usage agricole. Quelle est la solution ? Les techniques de dessalement de l’eau de mer, ressource inépuisable s’il en est, sont bien établies depuis des décennies. Aujourd’hui, elles se développent rapidement pour répondre aux besoins d’une population mondiale toujours croissante. Les alliages de nickel et les aciers inoxydables au nickel fortement alliés jouent un rôle clé dans cette évolution, car ils combinent des propriétés indispensables pour résister aux conditions extrêmement corrosives régnant dans les stations de dessalement. Le dessalement en action Les stations de dessalement modernes fonctionnent soit par distillation, soit par osmose inverse. Dans les stations à distillation thermique, l’eau de mer est chauffée et s’évapore pour produire une eau distillée propre à la consommation humaine. Les procédés les plus employés sont la distillation par détentes successives (ou MSF, pour multi-stage ﬂash) et la distillation à effets multiples (ou MED, pour multiple-eﬀect distillation).

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

Dans les stations à osmose inverse, des pompes à haute pression forcent l’eau de mer à travers une membrane qui empêche le passage des sels dissous pour ne laisser passer qu’une eau propre et dessalée. Pour chacun de ces procédés, la station de dessalement nécessite des matériaux de construction offrant une excellente résistance à la corrosion et aux contraintes. Réponse des alliages sous haute pression Autrefois, les stations de dessalement faisaient largement appel à des éléments composés d’alliages cuivre-nickel tels que le 90Cu-10Ni (UNS C70600) et le 70Cu-30Ni (C71500). Aujourd’hui, le monde s’intéresse surtout aux grandes stations à osmose inverse, qui nécessitent des matériaux de construction capables de résister à une eau de mer corrosive sous haute pression pour une durée de vie pouvant atteindre 40 ans. Ces stations traitent une eau de mer chargée de contaminants biologiques et additionnée de chlore jusqu’à 30 ppm en l’amenant à une pression allant jusqu’à 90 bars et à une température pouvant atteindre 40 °C.

Dans ces conditions, les aciers inoxydables austénitiques et duplex standard sont sujets à des attaques corrosives localisées, en particulier à une corrosion par crevasses au niveau des brides de tuyau d’eau de mer sous pression. Pour surmonter ce problème, les stations à osmose inverse modernes font appel aux aciers inoxydables superausténitiques et super duplex, qui contiennent du nickel. Les alliages à 6 % de molybdène (comme le N08367 et le S31254) et les alliages super duplex (S32750 et S32760) conviennent particulièrement bien pour assurer la longévité des tuyaux et autres composants des stations de dessalement dans un large éventail de conditions. Les alliages super duplex présentent une résistance à la corrosion similaire à celle des alliages superausténitiques à 6 % de molybdène, mais ils offrent aussi une plus grande résistance aux contraintes et à la fatigue, ce qui en fait une solution optimale pour les tuyaux d’alimentation en eau de mer sous pression et les pompes à saumure. L’emploi de ces aciers inoxydables fortement alliés s’est désormais généralisé dans les stations de dessalement à osmose inverse du monde entier, vouées à réduire les pénuries d’eau potable dans le futur.

DOSSIER SPÉCIAL 9

HUBER TECHNOLOGY

r Vue d’un dégrilleur à râteaux RakeMax® de Huber installé dans une entrée d’eau et de son système d’extraction des refus de dégrillage.

De l’acier inoxydable pour épurer les eaux usées

ans les pays développés, la plupart des gens tiennent l’épuration des eaux usées pour acquise et ne s’attardent guère sur le sujet. Pourtant, le traitement efficace des eaux usées est essentiel pour leur santé comme pour celle de l’environnement. Lorsqu’elles arrivent à la station d’épuration, les eaux usées forment un mélange nauséabond de déchets alimentaires, de déjections humaines, de détergents, d’huiles, de graisses et de divers débris et produits chimiques. Elles doivent y subir différentes étapes de dégrillage, de décantation, d’oxydation et de désinfection jusqu’à ce qu’elles soient assez propres pour être rejetées dans l’environnement naturel. Les aciers inoxydables au nickel jouent un rôle de plus en plus important dans ce processus (voir le tableau de la page 11). Les stations d’épuration utilisent surtout les aciers inoxydables de nuances

304 (UNS S30400) et 316 (S31600), ainsi que leurs variantes à faible teneur en carbone, mais aussi l’alliage duplex 2205 (S32205) pour les conditions particulièrement rigoureuses et les procédés nécessitant une plus grande résistance aux contraintes ou une moindre épaisseur de métal. L’acier inoxydable est idéal pour de nombreuses applications tout au long du processus, notamment dans les dispositifs de dégrillage, de lavage, de compactage, de déshuilage, de dégraissage et d’épaississement et assèchement des différents types de boues et de refus de dégrillage, ainsi que dans les équipements de tamisage, d’ozonation et de traitement par UV. La station d’épuration de Meadowhead Il y a peu, la station d’épuration des eaux usées de Meadowhead, en Écosse, a sélectionné une solution utilisant l’acier inoxydable pour son ouvrage d’entrée. Des grilles d’entrée y retiennent les matières solides qui entraveraient les traitements à effectuer en aval. Ces matières, appelées refus de dégrillage, sont extraites de la grille, puis traitées, souvent par lavage et compactage, avant d’être évacuées en décharge. La station d’épuration de Meadowhead assainit les eaux usées d’une population de 220 000 habitants et les six grandes stations de pompage du bassin versant lui envoient un débit de 1 000 à 5 500 litres par seconde. Son ouvrage d’entrée comprenait des équipements de dégrillage moyen et de dégrillage fin qui devaient faire face à de grandes variations de débit. Comme les anciennes grilles nécessitaient trop

s Exemple de procédé d’épuration des eaux usées. L’acier inoxydable peut s’utiliser dans diﬀérents équipements et réseaux de canalisations d’un bout à l’autre de la station.

ENTRÉE DES EAUX USÉES BRUTES

TRAITEMENT PRIMAIRE

TRAITEMENT SECONDAIRE

TRAITEMENT TERTIAIRE

POLISSAGE

PHYSIQUE ET CHIMIQUE

BIOLOGIQUE ET PHYSIQUE

PHYSIQUE, CHIMIQUE ET BIOLOGIQUE

CHIMIQUE ET PHYSIQUE

BIODÉGRADATION DES COMPOSÉS ORGANIQUES

INTERNATIONAL STAINLESS STEEL FORUM

DÉGRILLAGE FIN

DÉGRILLAGE MOYEN

refus de dégrillage compactés et évacués hors du site

10 APPLICATIONS

REJET OU RÉUTILISATION À DES FINS NON POTABLES

ADSORPTION MICROTAMISAGE SUR CHARBON FILTRATION ACTIF

Procédé à cultures fixées (tel que lit bactérien)

DESSABLAGE DÉCANTATION (décanteur primaire)

sable et gravier évacués hors du site ou traités pour être réutilisés

EFFLUENT

DÉCANTATION (décanteur secondaire)

Procédés à cultures en suspension (tels que traitement par boues activées)

DÉSINFECTION (chloration, ozonation, traitement par UV) LAGUNAGE

ÉLIMINATION DES NUTRIMENTS

boues à traiter (digestion, séchage, etc.) et à évacuer hors du site, avec récupération énergétique optionnelle (chaleur, électricité)

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

Le sertissage :

une technique d’assemblage mécanique rapide et durable pour la plomberie en acier inoxydable

e sertissage présente bien des avantages par rapport aux méthodes d’assemblage des tuyaux traditionnelles, telles que le brasage et le soudage. La vitesse et la commodité de cette technique à froid en font un choix de plus en plus intéressant en plomberie métallique. Elle utilise une sertisseuse composée d’une presse à sertir et de mâchoires ou colliers appariés pour comprimer sur les tuyaux à assembler des raccords spéciaux intégrant des joints toriques, de manière à obtenir une parfaite étanchéité. Les mâchoires de la sertisseuse sont montées sur une tête rotative pour faciliter son emploi dans les espaces difficiles d’accès, ce qui en fait le système idéal pour les rénovations et les installations complexes. L’acier inoxydable se prête bien à la fabrication des raccords à sertir, qui s’emploient dans l’installation des réseaux de distribution, notamment pour le transport de l’eau potable dans les édifices publics et commerciaux, en répondant à des normes rigoureuses assurant de faibles niveaux d’infiltration. En raison de sa grande résistance à la corrosion et aux contraintes, ainsi que de sa ductilité élevée, il peut aussi s’employer dans un large éventail d’autres applications faisant intervenir des milieux corrosifs ou des conditions particulièrement rigoureuses.

r Les nouveaux dégrilleurs de la station de Meadowhead

Pour réduire les délais de livraison et d’installation, les dégrilleurs à râteaux ont été expédiés en plusieurs éléments, réassemblés sur le site, puis introduits par le toit du bâtiment pour la mise en place finale. « Forts de la longue expérience de Huber Technology dans la fabrication des équipements en acier inoxydable, nous étions sûrs que ce modèle offrait la robustesse et la souplesse nécessaires pour être remonté à la station d’épuration », explique Steve Morris, directeur général de Huber Technology au Royaume-Uni. « Ce n’était pas une mince affaire, mais la relative légèreté des dégrilleurs a facilité leur levage et leur mise en place dans le bâtiment. » Depuis leur installation en 2014, les dégrilleurs ont essuyé plusieurs grandes tempêtes et se sont tous comportés à merveille.

GEBERIT

de maintenance, il fallait trouver une autre solution. On a donc étudié les options offertes pour accélérer l’extraction et l’évacuation des déchets dégrillés, améliorer la fiabilité des équipements et faire tenir tout nouvel équipement dans l’espace restreint du bâtiment existant avec le moins de perturbation possible. En fin de compte, la régie des eaux d’Écosse (Scottish Water) a choisi d’installer quatre grands dégrilleurs moyens à râteaux RakeMax® et quatre presses laveuses WAP L, conçus et fabriqués par Huber Technology et composés d’acier inoxydable 304. Les dégrilleurs moyens à râteaux mesurent 6,3 m de long sur 2,75 m de large et sont équipés de grilles à 19 mm d’écartement acceptant chacune un débit de 2 200 litres par seconde. Ils offrent une grande capacité d’extraction et d’évacuation des refus de dégrillage, et il était possible de les faire tenir dans les ouvrages d’entrée existants.

Un chantier récent ayant tiré parti des avantages du sertissage d’éléments en acier inoxydable est celui de l’institut de médecine expérimentale Wellcome-Wolfson à l’université Queen’s de Belfast, situé sur le campus des sciences de la santé du Belfast City Hospital. Les canalisations installées dans l’édifice sont en grande partie destinées à répondre aux besoins particulièrement rigoureux des laboratoires, qui utilisent des produits chimiques et des liquides à hautes et basses températures. Ce réseau, composé d’acier inoxydable de nuance 316 (UNS S31600), devait répondre à un cahier des charges tenant compte des circuits de basse température, d’eau chaude, d’eau réfrigérée, de gaz naturel et d’extinction par brouillard d’eau. s Réseau de plomberie en acier inoxydable serti Geberit Mapress installé à l’institut Wellcome-Wolfson de Belfast. s Sertissage d’un joint sur un tuyau au moyen d’une sertisseuse électromécanique. Ce réseau utilise des tubes et raccords à sertir de 15 à 108 mm de diamètre. Les raccords comportent des témoins de sertissage bleus qui sont retirés quand la procédure est correctement suivie, de manière à repérer rapidement tout joint manqué.

Rampes et garde-fous

Passerelles

Dégrilleurs

Ponts roulants

Dessableurs

Racleurs

Vannes à glissière

Boulons

Tuyauterie d’aération

Pompes et vannes

Tuyaux de transvasement des boues

Cuves

Tuyaux de gaz du digesteur

Déversoirs

Ozoniseurs et tuyaux d’ozone

Appareils de traitement par ultraviolets

Lignes de traitement chimique

Échelles

Couvercles de trous d’homme

Canalisations

Systèmes de lavage à contre-courant

Supports de membrane

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

THE HARVEY GROUP

Utilisations courantes de l’acier inoxydable dans les stations d’épuration des eaux usées

APPLICATIONS 11

r L’installation du bardage extérieur nécessitait des talents d’alpiniste.

©CHNPP

r La nouvelle enceinte de confinement est conçue pour assurer la protection requise pendant au moins un siècle.

CONFINEMENT DU RÉACTEUR DE TCHERNOBYL De l’acier inoxydable au nickel pour défier le temps, les rigueurs du climat et les rayonnements

la centrale nucléaire de Tchernobyl, une nouvelle arche de confinement recouvrira bie tôt le réacteur numéro 4, dont la destruction accidentelle est à l’origine de la catastrophe de 1986, et mettra ainsi fin à la dégradation alarmante du sarcophage de béton et d’acier construit après le désastre. À partir de 2017, cette majestueuse arche d’acier, étanche à l’air et capable de résister aux séismes et aux conditions climatiques extrêmes, devra défier le temps et la menace invisible, mais ô combien insidieuse et persistante, de la radioactivité. Les aciers inoxydables au nickel sont un élément essentiel de cette nouvelle enceinte de confinement. Elle est conçue pour permettre de démanteler le réacteur dans de bonnes conditions de sécurité, puis d’évacuer des tonnes de déchets radioactifs à l’issue d’une période de sécurité obligatoire d’un siècle, ainsi que pour protéger le personnel technique contre l’exposition aux rayonnements pendant les travaux de maintenance du site. Prévenir la corrosion plutôt que la combattre Cette structure colossale pesant 25 000 tonnes et mesurant 108 m de haut, 162 m de long et 257 m de large est quatre fois plus lourde que la tour Eiffel et suffirait à abriter la statue de la Liberté. L’arche de confinement repose sur 15 arceaux principaux formant un treillis tubulaire tridimensionnel de 12 m d’épaisseur définissant les lignes épurées de l’ouvrage. Composé de 400 tubes de 813 mm de diamètre en acier au carbone additionné de manganèse (de qualité similaire à celle utilisée pour les plateformes de forage en mer), ce treillis crée un espace annulaire entièrement revêtu (au-dedans et au-dehors) d’un bardage en acier inoxydable. Une fois que l’arche sera installée sur le réacteur endommagé, deux murs bardés de métal seront mis

12 APPLICATIONS

en place de part et d’autre pour fermer chacune des deux ouvertures en demi-disque. L’ensemble épousera avec précision la forme du sarcophage, de manière à l’enfermer hermétiquement pour un siècle. Le maintien d’une légère surpression dans l’espace annulaire et d’une dépression à l’intérieur de l’arche assurera un confinement fiable et durable des rayonnements et de la poussière contaminée. L’air soufflé en continu dans l’espace annulaire sera déshumidifié de manière à maintenir en permanence un degré hygrométrique inférieur à 40 %, qui préviendra naturellement la corrosion du treillis métallique. De l’acier inoxydable amagnétique pour prévenir l’accumulation de poussière Le choix des aciers inoxydables au nickel allait de soi pour le bardage intérieur et extérieur, vu leur durabilité, leur forte résistance à la corrosion et aux contraintes mécaniques, et l’avantage que procurent les matériaux sans entretien dans un lieu exposé aux rayonnements. Le bardage intérieur est en acier inoxydable amagnétique (de nuance 304, contenant au moins 8 % de nickel) afin de prévenir l’accumulation de poussière contaminée, car celleci constituerait un danger quand viendra le

temps de démanteler l’arche. La surface de la voûte est entièrement recouverte par 80 000 m² de feuilles d’acier inoxydable de 0,5 mm d’épaisseur, parfaitement ajustées et sans nervures, de manière à ne pas retenir de poussière. Ces feuilles sont fixées sur un tablier en acier galvanisé. L’étanchéité à l’air est assurée par du ruban à joints sans PVC et du mastic silicone ignifuge insensibles aux rayonnements ionisants. Une peinture polyester assure la prévention de la corrosion galvanique entre les feuilles et le tablier. L’emploi d’un fini recuit brillant à fort pouvoir réflecteur permet d’optimiser la luminosité à l’intérieur de l’arche. De l’acier 316L pour résister aux rigueurs du climat Le bardage extérieur forme une barrière impénétrable contre les dangers du climat. Il intègre un complexe isolant répondant à un cahier des charges destiné à assurer la résistance aux conditions climatiques les plus rigoureuses. Sur sa couche supérieure, ce complexe isolant ultra-efficace est recouvert de 88 000 m² de profils de 489 mm de largeur et 0,6 mm d’épaisseur en acier inoxydable 316L (S31603), contenant au moins 10 % de nickel. Le choix du 316L était incontournable pour répondre à un cahier des charges sans précédent prévoyant au moins un siècle d’exposition aux rigueurs du climat.

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

©CHNPP

Une construction en plusieurs étapes

Couche supérieure (acier inoxydable)

our se prémunir contre les émissions radioactives, il était nécessaire de préfabriquer l’arche à une distance respectable de 200 m du réacteur endommagé. Lorsque l’assemblage de l’arche sera terminé, des engins de transport synchronisés la feront glisser sur ses longrines de béton téﬂonisées jusqu’au sarcophage du réacteur 4, situé 300 m plus loin. Étape 1

Étape 2

Étape 3

Étape 4

Étape 5

Étape 6

Étape 7

Étape 8

Joints debout Joint de dilatation à recouvrement Graisse siliconée Laine de mouton Panne

Élément de fixation en acier inoxydable Remplissage en mousse de PIR Membrane en caoutchouc EPDM

Mastic d’étanchéité Panneau isolant en mousse de PIR de 40 mm (deuxième couche)

Profilé en oméga

Charpente

Panneau isolant en mousse de PIR de 40 mm (première couche)

r Installation du bardage intérieur r Le bardage extérieur : plusieurs couches superposées pour assurer une isolation eﬃcace

Un proﬁ lage réalisé au pied de l’arche Les aciers inoxydables 304 et 316L ont été fournis par Aperam et livrés par Kalzip en rouleaux de 1 000 m. Leur profi lage a été réalisé au pied de l’arche dans deux ateliers mobiles aménagés dans des conteneurs. Le profi lage à froid des rouleaux de 316L a servi à produire des profi ls de 100 m de long pour la couverture de l’arche et de 50 à 70 m de long pour le bardage des murs. Ces profi ls ont ensuite été mis en place au moyen de grues. Chaque profi l à joint debout est positionné et clipsé dans des pattes de fi xation en acier inoxydable 304 installées au préalable, puis le profi l suivant est positionné à son tour en superposant le grand relief sur le petit. Les éléments de fi xation sont montés à travers la membrane en caoutchouc des profi lés en oméga au moyen de vis autotaraudeuses en 316L. Pour finir, une sertisseuse spéciale sertit les joints des profi ls sur toute leur longueur. Cette technique d’assemblage permet au bardage de résister à des tornades de catégorie F3 (dégâts considérables), à des vents atteignant 250 km/h et à des températures de -45 °C à +45 °C. Avec ce tour de force technique, les aciers inoxydables au nickel aideront à protéger le personnel, la population et l’environnement pendant au moins un siècle.

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

©NOVARKA

©KALZIP

Tablier en acier galvanisé peint

Étape 1 Assemblage de la partie supérieure de la première demi-arche. Étape 2 Assemblage de la partie inférieure, qui est ensuite raccordée à la partie supérieure par un système à charnières. Étape 3 Levage de la première demi-arche à sa hauteur finale (105 m) au moyen de grues de chantier conçues pour soulever des charges de plusieurs milliers de tonnes. Installation du mur est, dont la forme est conçue pour épouser celle du sarcophage du réacteur. Une fois terminée, la première demi-arche est déplacée jusqu’à une position d’attente afin de libérer la zone pour la construction de la seconde demi-arche. Étape 4 Assemblage de la seconde demi-arche. Étape 5 Raccordement des deux moitiés pour former l’arche complète. Étape 6 Des ponts roulants suspendus sont assemblés au sol, puis soulevés jusqu’à la charpente de l’arche, 85 m plus haut. Ils serviront à démanteler l’ancien sarcophage et à retirer les décombres du réacteur endommagé. Étape 7 Des engins de transport synchronisés feront glisser l’arche sur des longrines de béton téﬂonisées jusqu’à sa destination finale située 300 m plus loin. Étape 8 L’arche et ses murs latéraux sont raccordés hermétiquement au sarcophage existant. La façade ouest hébergera le centre d’information et de commande.

APPLICATIONS 13

Remplacer les métaux nobles par du nickel L

Deux articles récents, parus dans le Journal of the American Chemical Society et dans les Dalton Transactions, montrent comment l’équipe de recherche de Liviu Mirica, maître de conférence en chimie à l’université Washington de Saint-Louis, a mis au point de nouvelles méthodes utilisant le nickel pour produire les groupements chimiques nécessaires à la synthèse de composés importants. Une approche plus efficace et plus écoénergétique Ce travail élargit la palette des techniques de génie chimique basées sur le nickel tout en épousant le mouvement du XXIe siècle vers une chimie de plus en plus verte fondée sur des procédés de synthèse et de transformation durables consommant moins d’énergie, générant moins de sousproduits et, surtout, produisant moins de déchets. Le laboratoire de Liviu Mirica cherche un moyen de produire ces nouveaux composés avec le moins d’étapes possible et avec des catalyseurs moins rares et plus facilement renouvelables, comme le nickel. Dans le cas des composés contenant des liaisons carbone-hydrogène (C-H), considérées comme non réactives, il peut être difficile de créer une nouvelle liaison carbone-carbone (C-C). C’est en vue de résoudre ce problème important que des chimistes comme Wen Zhou, postdoctorant et premier auteur des deux récents articles, utilisent des métaux pour « activer la liaison » et la rendre plus réactive. Le palladium et le platine s’emploient à cette fin depuis des décennies, mais ces deux métaux sont rares et chers. Le nickel, qui fait partie du même groupe chimique, pourrait servir à catalyser des réactions similaires si ses propriétés étaient mieux comprises.

ZHENG CHEN

Codes UNS

r Le nouveau ligand tétradenté (molécule à quatre liaisons covalentes de coordination). De nouvelles techniques utilisant le nickel plutôt que d’autres catalyseurs synthétisent des composés chimiques en un plus petit nombre d’étapes.

Un nouveau ligand tétradenté Le résultat essentiel obtenu par ces chercheurs est la création d’un nouveau ligand tétradenté (molécule à quatre liaisons covalentes de coordination), qui capte un atome de nickel en l’agrippant à la manière d’un gant de baseball. Lorsque des composés carbonés se lient aussi au noyau de nickel central, les électrons peuvent se repositionner pour former une nouvelle liaison carbone-carbone. Ce bon équilibre entre stabilité et réactivité a permis aux chercheurs de créer de nouvelles liaisons avec les nitriles, une classe de composés carbonés abondants, peu coûteux et sans danger pouvant être transformés en toute une gamme de groupements chimiques utiles au moyen d’une série d’étapes de synthèse simples. Il y a bon espoir que le nickel puisse ainsi remplacer les métaux rares plus onéreux qui s’emploient depuis des années dans l’industrie chimique.

Composition chimique des alliages et aciers inoxydables mentionnés dans ce numéro de Nickel (en pourcentage massique).

Code UNS

C70600 p. 9

restant

1,0 à 1,8

1,00 max.

9,0 à 11,0

1,00 max.

C71500 p. 9

restant

0,4 à 1,0

1,00 max.

29,0 à 33,0

1,00 max.

N08367 p. 9

0,030 max.

20,0 à 22,0

0,75 max.

restant

2,00 max.

6,0 à 7,0

0,18 à 0,25

23,5 à 25,5

0,040 max.

0,030 max.

1,00 max.

S30400 p. 2,5,7,10,12,15

0,08 max.

18,0 à 20,0

restant

2,00 max.

0,10 max.

8,0 à 10,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S30403 p. 15

0,03 max.

18,0 à 20,0

restant

2,00 max.

0,10 max.

8,0 à 12,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S31254 p. 9

0,020 max.

19,5 à 20,5

0,50 à 1,00

restant

1,00 max.

6,0 à 6,5

0,18 à 0,22

17,5 à 18,5

0,030 max.

0,010 max.

0,80 max.

S31600 p. 5,6,7,10,11

0,08 max.

16,0 à 18,0

restant

2,00 max.

0,10 max.

10,0 à 14,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S31603 p. 7,12,15

0,030 max.

16,0 à 18,0

restant

2,00 max.

2,00 à 3,00

0,10 max.

10,0 à 14,0

0,045 max.

0,030 max.

0,75 max.

S32205 p. 10

0,030 max.

22,0 à 23,0

restant

2,00 max.

3,00 à 3,50

0,14 à 0,20

4,50 à 6,50

0,030 max.

0,020 max.

1,00 max.

S32750 p. 9

0,030 max.

24,0 à 26,0

0,50 max

restant

1,20 max.

3,3 à 5,0

0,24 à 0,32

6,0 à 8,0

0,35 max.

0,020 max.

0,80 max.

S32760 p. 9

0,030 max.

24,0 à 26,0

0,50 max

restant

1,00 max.

3,0 à 4,0

0,20 à 0,30

6,0 à 8,0

0,030 max.

0,010 max.

1,00 max.

0,50 à 1,00

14 ACTUALITÉS

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

LIVIU MIRICA

a synthèse chimique permet de transformer des produits de base en composés complexes pour créer des médicaments salvateurs, des produits ménagers pratiques ou des matériaux de pointe. Mais toute cette « alchimie » peut aussi produire de vastes quantités de déchets toxiques ou nécessiter des conditions de traitement rigoureuses et dangereuses, et elle a souvent besoin de métaux rares et coûteux pour catalyser les réactions requises.

LE 316L: résistant à la corrosion et largement disponible L

e 316L (UNS S31603) est la nuance d’acier inoxydable la plus communément produite de la série 300 après le 304 (S30400) et ses variantes. Quand les conditions sont trop rigoureuses pour le 304 ou sa version à faible teneur en carbone, à savoir le 304L (S30403), le 316L est la première autre nuance à envisager. Elle s’emploie largement dans les environnements exposés aux chlorures (embruns marins, sels de voirie, etc.), ainsi que dans les procédés industriels utilisant des solutions chaudes ou acides. À ce titre, la nuance 316L est aussi appelée acier inoxydable « de qualité marine » ou « résistant à l’acide ». Comme tous les aciers inoxydables austénitiques au nickel, le 316L offre une excellente aptitude au soudage et au formage.

Il est non seulement polyvalent, facile à mettre en forme, résistant à la corrosion et largement éprouvé dans un large éventail d’environnements, mais aussi amplement disponible sous une multitude de formes, en grandes ou petites quantités, auprès des distributeurs ou directement auprès des aciéries.

Résistance à la corrosion et facilité de mise en forme La teneur en chrome du 316L étant un peu plus faible que celle du 304, c’est sa teneur minimum en molybdène (Mo) de 2 % qui améliore fortement sa résistance à la corrosion, et en particulier à la piqûre et aux crevasses dans les solutions chlorurées. Sa composition exacte varie légèrement d’une norme internationale à l’autre, mais sa teneur minimum en nickel de 10 % assure qu’il s’agit toujours d’un acier tout à fait austénitique offrant des caractéristiques optimales de résistance à la corrosion et de facilité de mise en forme.

HELIX WWW.THEHELIX.CO.UK

Le 316L a des milliers d’utilisations dans de nombreux secteurs : industries chimique, biochimique et pharmaceutique, fabrication de la pâte à papier et des produits papetiers, production pétrolière et gazière à terre et en mer, bâtiment (notamment en milieu urbain ou maritime), agroalimentaire, hôpitaux, production et distribution de l’eau potable, épuration des eaux usées, conteneurs de transport, etc.  Les Kelpies , une œuvre en 316L du sculpteur Andy Scott, dominant de trente mètres le canal Forth and Clyde, dans le centre de l’Écosse.

Nouvelle publication du Nickel Institute

La vie du nickel T

he life of Ni (La vie du nickel) est un document de référence pratique pour tous ceux qui s’intéressent à ce métal, à ses origines, à ses utilisations et à son cycle de vie. Cette brochure de 20 pages, publiée en anglais, présente de manière concise et richement illustrée des faits et chiff res importants sur le nickel dans le monde : Où est-il extrait du sol, produit, utilisé et recyclé ? En quelles quantités ? Et quelles sont les réserves disponibles ?

À télécharger sur nickelinstitute.org. Ou demander un exemplaire imprimé à communications@nickelinstitute.org 8

Nickel mining Cradle-to-gate Unlike most other metals, nickel ores are found in diverse geological formations, in different mineralogical forms, at different depths, with varying percentages of nickel content, and often with other metals present. The processing techniques used depend on these variables which yield different rates of metal recovery.

* APEC figures include Russian production.

NICKEL MINE OUTPUT KT

ORE MINING

Surface - underground

Sulphidic Ore

Lateritic Ore

BENEFICIATION

ORE PREPARATION

PRIMARY EXTRACTION

Russia 12.1% Serbia 0.3% Spain 0.4%

Cuba 2.3%

Colombia 3.5% Brazil 4.7%

World Total

2.2 MILLION METRIC TONS

Ferronickel By-products

Source: INSG Yearbook 2015. Data from 2014

Botswana 1.3%

Madagascar 1.8%

Vietnam 0.3%

Philippines 21.2% Papua New Guinea 1.0%

Indonesia 8.1%

Zimbabwe 0.6% South Africa 2.5%

ABONNEZ-VOUS pour recevoir gratuitement un exemplaire imprimé de la revue Nickel ou un avis par courriel lorsqu’un nouveau numéro est disponible en téléchargement : www.nickelinstitute.org/NickelMagazine/ Subscription LISEZ la revue Nickel (disponible en ligne en plusieurs langues) : www.nickelinstitute. org/ NickelMagazine/MagazineHome CONSULTEZ LES ANCIENS NUMÉROS de la revue Nickel dans nos archives en ligne, qui remontent jusqu’à juillet 2002 : www.nickelinstitute.org/en/NickelMagazine/ MagazineHome/AllArchives INSTALLEZ L’APPLICATION Nickel Magazine sur votre mobile Apple® ou Android™. SUIVEZ-NOUS sur Twitter : @NickelInstitute

China. P.R. 4.6%

Myanmar (Burma) 1.0%

ate Guatemala 1.8%

REFINING Class 1 nickel

Albaniaa FYROM 0.8% 0.2% Greece 1.0%

REVUE EN LIGNE www.nickelinstitute.org

JOIGNEZ-VOUS À NOUS sur LinkedIn, en visitant la page du Nickel Institute

Finland 0.9% Canada 10.7%

UPSTREAM SUPPLIES Electricity - fuels materials

NICKEL, VOL. 31, Nº 2, AOÛT 2016

ASIA PACIFIC ECONOMIES* ACCOUNT FOR MORE THAN 70% OF GLOBAL NICKEL MINE PRODUCTION AND, GIVEN THE ABUNDANCE OF THEIR NICKEL RESERVES, THE REGION IS EXPECTED TO REMAIN AT THE FOREFRONT OF NICKEL MINING IN THE FUTURE.

While mine production in Canada and Russia is mainly linked to the mining of sulphide-type ore deposits, Indonesia and the Philippines predominantly mine laterites. In Australia, both laterite and sulphide mine production take place. Due to their geological formation, laterite-type ore deposits and mines are principally found in equatorial regions and production from this type of deposits has steadily increased in recent decades. The main nickel mining companies include Ambatovy, Anglo American, BHP Billiton, Glencore, JFE Mineral Company Ltd., Lundin Mining Corporation, MMC Norilsk Nickel, Pacific Metals Co. Ltd., Sherritt International Corporation, Eramet, South32, Sumitomo Metals Mining Co. Ltd., Vale, and Western Areas Ltd.

RESOURCES

The life of Ni

70%

Nickel-containing ores are currently mined in more than 25 countries worldwide. The Asia Pacific region accounts for more than 70% of global nickel mine production. Indonesia, the Philippines, Russia, Australia and Canada are the biggest nickel producers.

NICKEL

Australia 11.2%

New Caledonia 8.1%

VISIONNEZ les vidéos de la chaîne YouTube du Nickel Institute : www.youtube.com/user/NickelInstitute

ACTUALITÉS 15

WWW.123RF.COM/PROFILE_DIGIDREAMGRAFIX'>DIGIDREAMGRAFIX / 123RF STOCK PHOTO

MÉTALMORPHOSE

UN EXEMPLE ÉCLATANT DU CÔTÉ REBELLE DE DAVID ČERNÝ

etalmorphosis (Métalmorphose), une fontaine polie miroir érigée au parc technologique de Whitehall, à Charlotte (Caroline du Nord), a été réalisée par David Černý, sculpteur tchèque controversé s’il en est. Bien connu pour ses grandes sculptures interactives au ton rebelle et politiquement engagé, David Černý fait passer à travers Metalmorphosis un message apparemment plus réservé, quoique toujours teinté d’espièglerie. Quand on examine de plus près les strates qui la composent, on a l’impression d’y déceler des mimiques qui sont autant de sourires en coin de l’artiste. En pivotant indépendamment les unes des autres, elles produisent des formes inconnues et presque inquiétantes jusqu’à ce que, soudain, leur alignement crée un visage crachant un jet d’eau. s Metalmorphosis (Métalmorphose), une œuvre composée de près de 40 éléments groupés en sept segments pivotant indépendamment les uns des autres.

Cette sculpture haute de 7,6 m et pesant 14 tonnes se compose de 40 énormes strates d’acier inoxydable au nickel, principalement de nuance 304 (UNS S30400), pour assurer sa longévité. Ces strates sont groupées en sept segments qui pivotent indépendamment les uns des autres sur 360 degrés. Les moteurs entraînant les différents segments sont pilotés par un logiciel exécutant une chorégraphie que David Černý dirige lui-même au moyen d’Internet. Avec sa surface d’acier inoxydable poli étincelante, l’image se reflète sur l’eau du bassin entourant la sculpture. Et la plomberie interne est aussi largement composée d’acier inoxydable. Quant à son inspiration, David Černý répond que c’est « en quelque sorte un autoportrait » reflétant sa propre psyché. Et l’œuvre a même sa propre webcam.