Repères

Norme d’essai de corrosion ASTM D1384-05

La protection contre la corrosion protection qu’off rent les fl uides Caloporteurs Kimigel a fait l’objet de tests des plus complets faisant appel au protocole de la norme industrielle ASTM D1384-05, qui consiste à exposer toute une gamme de métaux et alliages à des conditions extrêmement corrosives . La perte de masse des métaux ainsi testés a été très nettement inférieure aux niveaux autorisés.

Recommandations quant à la dilution des caloporteurs

Les produits Kimigel de Gazechim Froid sont le plus souvent livrés sous forme de concentrés ou en solution prête à l’emploi. Pour une protection renforcée contre la corrosion, il est important de ne pas diluer la solution en dessous d’une concentration par volume inférieure à 20%.

• protection contre le gel

Le niveau de protection que vous pourrez obtenir va dépendre du niveau de dilution choisi par l’ingénieur ou de la plage de températures recommandée par le constructeur de l’équipement d’origine.

• Qualité de l’eau

L’utilisation d’eau déminéralisée ou osmosée est recommandée pour toute opération de dilution.

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ÉVITER LA CORROSION ET L’EMBOUAGE DES INStALLAtIONS frOID INDIrECT Le fonctionnement sûr, performant et de longue durée d’une installation avec un fl uide caloporteur requiert l’absence de corrosion et d’impuretés dans son circuit. Pour éviter ces dysfonctionnements, la qualité du caloporteur est déterminante.

PAR KOLIA ZERGUINI. DIRECTEUR COMMERCIAL GROUPE GAZECHIM FROID

L’une des principales causes de dysfonctionnement d’une installation en froid indirect est la corrosion avec son corolaire : l’em-

bouage des circuits au fi l du temps. Inutile de rappeler que l’eau favorise la corrosion en cas de contact avec des surfaces métalliques. En géné-ral, les mélanges d’eau et de glycol

s’utilisent pour assurer une protec-tion contre le gel. Cependant, les mélanges d’eau et de glycol qui ne contiennent pas une formulation adéquate pour empêcher toute cor-rosion se dégradent rapidement, ce qui met en danger d’une manière croissante le fonctionnement et l’ef-fi cacité de l’installation. Les problèmes les plus fréquents que l’on rencontre à la suite d’une dégra-dation d’un mélange d’eau et de gly-col, en dehors de la corrosion sont, pour ne citer que quelques exemples,

l’encrassement du fl uide, la forma-tion d’une boue et l’entartrage. Les effets, entre autres, sont une réduc-tion de l’effi cacité du transfert de chaleur du fait d’une obstruction des conduites et des échangeurs de chaleur, une réduction de l’autono-mie opérationnelle des pompes et des arrêts imprévus de l’installation. Les risques qu’entraînent la sélection du mauvais liquide sont invisibles et dès qu’ils deviennent visibles, il est trop tard et peuvent nécessi-ter des frais imprévus et coûteux

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La corrosion va souvent de pair avec l’embouage

des circuits

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d’entretien ou de remplacement, sans oublier les répercussions au niveau de la réputation.Cet article s’intéresse plus spécia-lement à la corrosion, à l’embouage des installations et aux précautions à prendre pour les éviter.

Les risques de corrosion et d’embouage

A/ La corrosionLa corrosion est une réaction chimique ou électrochimique entre les matériaux, généralement entre un métal et son environne-ment, qui se traduit par la détério-ration du métal et de ses propriétés. Comme l’explique un spécialiste des métaux, « ceux-ci, à l’exception des métaux précieux tels que l’or et le platine, que l’on trouve à l’état naturel, sont toujours extraits de minerais : les métaux ont donc tou-jours tendance à évoluer vers un état stable, qui correspond à leur état d’origine, c’est-à-dire à leur forme oxydée. En fonction de leur nature, les métaux sont cependant plus ou moins corrodables ».• Corrosion sur l’acierPour les aciers inoxydables, de nom-breux types de corrosion peuvent apparaître, qu’il est impossible de traiter simplement. Ils associent aussi bien les chlorures, le pH, la fatigue du métal.• Corrosion sur l’acier galvaniséL’acier galvanisé est un acier qui est recouvert d’une couche plus ou moins fine de zinc métal.Le cuivre et les alliages cuivreux peuvent aussi se corroder en libérant les ions cuivreux Cu+ et cuivriques Cu++ et les métaux alliés au cuivre dans les alliages comme le zinc. L’hy-droxyde de fer Fe(OH)3 insoluble – appelé communément rouille – est responsable de la coloration brun-rougeâtre des aciers corrodés.C’est le cas lorsque le caractère

incrustant d’une eau provoque la formation d’un film protecteur.C’est l’objectif visé dans certains cir-cuits où un indice de Ryznar infé-rieur à 6,0 peut être atteint à toute température et où, en l’absence de traitement spécifique anticorrosion des aciers, on contrôle des vitesses de corrosion généralisées inférieures à 100 microns/an.• Les paramètres favorisant la corrosionLe pH, le TAC et la teneur en calcium sont, en l’absence d’un conditionne-ment anticorrosion, des paramètres fondamentaux de la corrosion. Parmi les paramètres secondaires nous pouvons citer :– la teneur en chlorures, sulfates et la minéralisation totale de l’eau, dont l’accroissement augmente les vitesses de corrosion ;– la teneur en ions métalliques sus-ceptibles de favoriser une corrosion galvanique (Cu++ à teneur élevée par exemple) ;– la propreté de l’eau et de l’état de surface : les suspensions contenues dans l’eau se déposent dans les zones de faible circulation et occasionnent des corrosions sous dépôt (d’où l’utilité d’une filtration en dérivation

permanente sur le circuit).• La corrosion par aération différentielleIl s’agit d’un phénomène de corrosion électrochimique entre des zones fai-blement oxygénées sous dépôts, sous pustules, sous joints – qui seront les zones où il y a dissolution du métal (anode) – et des zones où l’accès de l’oxygène est aisé (cathode).Cette corrosion de type localisé est la plus dangereuse puisqu’elle conduit à des piqûres (le pitting), crevasses, qui se développent rapidement jusqu’à perforation du métal.• La corrosion galvaniqueTout métal plongé dans un électro-lyte – l’eau par exemple – tend à pas-ser en solution.À cette réaction correspond un potentiel d’équilibre propre au métal considéré et à la nature de l’électrolyte.Si deux métaux de nature différente sont en contact dans l’eau, une diffé-rence de potentiel existe, elle conduit au passage en solution du métal au potentiel le plus bas.C’est le cas du couple acier-cuivre ou laiton conduisant à la corrosion de l’acier au voisinage immédiat du métal noble.

En effet, l’installation d’électrodes solubles (appelées encore électrodes sacrificielles) en magnésium ou aluminium sur des tuyauteries ou boîtes à eau d’échangeurs, assure une protection de l’acier par passage en solution du métal dont le potentiel d’équilibre est le plus électronégatif.• La corrosion bactérienneTrès souvent les corrosions des aciers dues à des micro-organismes n’ap-paraissent que lorsqu’un proces-sus de corrosion électrochimique est amorcé.La corrosion des aciers par des bac-téries dites sulfato-réductrices est l’une des plus courantes. Ces bac-téries sont anaérobies et se com-plaisent dans les zones peu aérées – sous des pustules par exemple – où elles favorisent la formation de sul-fure d’hydrogène par réduction des sulfates présents dans l’eau.L’hydrogène sulfuré réagit avec les ions Fe++ pour former un sulfure de fer noir FeS que l’on pourra mettre en évidence en versant un acide sur les produits de corrosion. Une odeur d’œuf pourri provenant d’un dégagement de sulfure d’hydrogène (H2S) est caractéristique.

B/ L’embouageC’est lorsque les oxydes métalliques se déposent et sédimentent que l’on peut parler d’un phénomène d’em-bouage, qui rend alors nécessaire l’opération de désembouage.Diverses causes peuvent être à l’origine de l’embouage d’une installation.• Qualité physico-chimique de l’eau utilisée pouvant être diffé-rente suivant le lieu de l’installation.• Matériaux utilisés pour l’ins-tallation avec des parties se cor-rodant plus ou moins rapidement, poreuses à l’oxygène...• Interactions entre différents métaux de l’installation augmen-tant la corrosion de certaines par-ties du réseau.• Ty pologie de l ’installa-tion et température de

Le fonctionnement sûr, performant et de longue durée d’une installation dépend aussi du caloporteur.

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fonctionnement type et nombre d’émetteurs, longueur du réseau, fonctionnement en basse température.L’apparition de boue dans une instal-lation est donc un phénomène nor-mal qu’il faut traiter régulièrement.

Les problèmes liés à la corrosion et l’embouage

A/problèmes potentiels liés  à la corrosionLa corrosion peut conduire à de nom-breux problèmes, le plus important étant une perforation qui peut entraî-ner une fuite du fluide caloporteur. D’autres problèmes peuvent être notamment un transfert de chaleur réduit provoqué par une évolution de la surface, qui se produit lorsque le métal réagit avec l’oxygène, le chlore, ou des inhibiteurs présents dans le fluide caloporteur, et entraîne un dépôt par précipitation à la surface du métal, créant ainsi une couche qui se comporte à la manière d’une bar-rière contre le transfert de chaleur. De plus, les préoccupations concernent également le colmatage des filtres à particules et l’endommagement des joints d’étanchéité mécaniques.Lorsque le cuivre se corrode, il est plus souvent dégradé par la corrosion générale que par les piqûres. La cor-rosion générale va souvent attaquer

le cuivre exposé à de l’ammoniaque, de l’oxygène ou des fluides ayant une haute teneur en souffre. Une autre source de corrosion affectant les cuivres provient des sels dissous dans le fluide, tels que les chlorures, sulfates et bicarbonates.Pour l’aluminium, la corrosion par piqûre est la forme la plus cou-rante de corrosion. La corrosion par piqûre est généralement pro-duite par la présence d’ions halogé-nures, parmi lesquels le chlorure (Cl-) est celui que l’on rencontre le plus fréquemment dans les boucles de refroidissement liquide. La corro-sion par piqûre de l’aluminium dans les solutions d’halogénures expo-sées à l’air se produit car, en présence d’oxygène, le métal se polarise faci-lement à son potentiel d’amorçage de piqûres, ce qui entame la couche ou film d’oxyde protecteur qui se forme naturellement. Ce film est stable dans les solutions aqueuses dont le pH se trouve environ entre 4,0 et 8,5. Ce film s’autorégénère natu-rellement et une abrasion acciden-telle ou tout autre dommage méca-nique intervenant à la surface du film d’oxyde se répare rapidement.L’acier inoxydable est généralement utilisé dans les environnements cor-rosifs mais, tout comme l’alumi-nium, il est sensible aux concentra-tions élevées de chlorures dans un environnement oxydant.La corrosion par piqûre constitue une des formes de corrosion les plus

fluide  de base

Source Toxicité Biodégradabilité Viscosité à  basse température

Stabilité à  haute température

Applications habituelles

Glycol de mono-éthylène Pétrole brut Élevée Élevée Faible Modérée

Géothermie Refroidissement industriel Source d’air

Glycol de mono-propylène Pétrole brut Faible Élevée Élevée Modérée Géothermie

Solaire, thermique Réfrigération Refroidissement de procédé Source d’air Génie climatique

Propane-1,3-diol à base bio (Bio-PDO)

Sucre de maïs Faible Élevée Modérée Élevée

Rappel sur les 3 types de Caloporteurs

courantes et qui provoque le plus de dégâts dans les alliages en acier inoxydable.• Cas de l’éthylène-glycol non inhibéDes études montrent que l’éthylène-glycol non inhibé se dégrade en cinq composants organiques (glycolique, glyoxylique, formique, carbonique et oxalique) en présence de chaleur, d’oxygène et de métaux que l’on trouve couramment dans les sys-tèmes de refroidissement, tels que le cuivre et l’aluminium.Le cuivre et l’aluminium agissent en tant que catalyseurs en présence d’éthylène-glycol non inhibé. Ces acides organiques vont ensuite atta-quer chimiquement le cuivre et l’alu-minium dans un laps de temps aussi court que trois semaines dans des conditions extrêmes (100 °C ou 212 °F et formation de bulles d’oxy-gène dans une solution non inhi-bée d’éthylène-glycol) pour for-mer des composants organiques de métal dans le fluide, qui peuvent conduire à un colmatage des tuyaux, des pompes, des vannes, etc.

B/ Les différents effets de l’embouage• Surconsommation énergétique. La boue, en forte quantité, défavo-rise l’échange thermique en jouant le rôle d’isolant et peut entraîner une surconsommation d’énergie pou-vant atteindre les 25 %, soit des cen-taines d’euros sur une facture.

Du fait de l’obstruction qu’elles entraînent, les boues rendent la cir-culation d’eau dans le circuit de plus en plus difficile. Le rendement éner-gétique global de l’installation s’en trouve là encore fortement réduit et augmente la facture. • Pannes hydrauliques. La boue entraîne aussi la détérioration ou une usure prématurée de certaines pièces de votre installation, géné-ratrice de pannes hydrauliques qui, dans la presque totalité des cas observés, sont liées à la présence de ces boues ou de débris, notamment dans le circulateur.Les boues peuvent aussi accélérer le percement et l’apparition de fuites.• Perturbations sonores. Enfin, la présence de boues et de tartre dans le système provoque une réduc-tion du rendement en jouant un rôle d’isolant sur les échangeurs de chaleur : 1 mm de dépôt peut réduire de 10 % le rendement énergétique d’une istallation et augmenter dans les mêmes proportions sa consom-mation. Les dépôts non uniformes (alternance de couches épaisses et de fissures) entraînent aussi une sur-chauffe localisée de l’eau de circu-lation qui libère ainsi au niveau des fissures des milliers de bulles et une augmentation du bruit.Pour éviter au maximum les risques de corrosion et l’embouage, Gaze-chim Froid préconisent des produits spécifiquement adaptés aux installa-tions de froid indirect (ci-contre). ●

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Des solutions contre la corrosion et pour le nettoyage des installations Il est possible de réduire la corrosion grâce à un contrôle du pH et à l’utilisation d’un inhibiteur de corrosion. Les inhibiteurs se fixent à la surface des métaux pour les passiver et empêcher la corrosion.La gamme Kimigel développée par Gazechim froid apporte une solution hautement qualitative contre la corrosion des métaux et contre le gel.Kimigel a été spécialement conçu pour offrir une plus grande résistance à la dégradation, au calcaire et au développement bactérien. Les fluides Kimigel sont testés pour répondre aux exigences de la norme de mesure de la corrosion ASTM D1384-05 (lire page 46). Ils permettent de bénéficier de circuits plus propres, d’un transfert de chaleur plus performant et de réduire les coûts d’entretien du système à long terme.Kimigel-E est un fluide caloporteur inhibé à base de mono-éthylène glycol (MEG).C’est une solution hautement qualitative de protection contre la corrosion des métaux et contre le gel. Il est utilisé comme réfrigérant pour des installations de froid industriel et de froid commercial avec des plages de température de service de - 40 à + 130 °C. Il n’est toutefois pas compatible en agroalimentaire. Sa viscosité est de

20,5 (mPa.s) à 20 °C. Kimigel-p est un fluide caloporteur inhibé à base de mono-propylène glycol (MPG). Il est utilisé comme réfrigérant pour des installations de froid industriel et de froid commercial (plages de température de service de - 35 à + 120 °C). Sa viscosité est de 54 (mPa.s) à 20 °CKimigel-S est un fluide caloporteur d’origine biologique (issu du maïs) alliant performance et efficacité. Il est utilisé comme réfrigérant pour des installations de froid industriel et froid commercial, installations sprinklers, planchers chauffants/rafraîchissants, circuits de réfrigération et de conditionnement d’air. ( Ses plages de température de service vont de - 50 à + 150 °C). Sa viscosité est de 45,7 (mPa.s) à 20 °CPour nettoyer des installations neuves avant leur mise en service ou dans le cas d’un changement de fluide dans une installation existante, Gazechim préconise Kimiclean. Avec un pH neutre, cette solution de nettoyage hautement concentrée est compatible avec la plupart des métaux courants utilisés dans les réseaux d’eau.

Site www.gazechim-froid.fr 

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