Contexte
Dans les systèmes d’injection d’eau offshore, le contrôle de la teneur en oxygène dissous (OD) est une pratique courante pour limiter le risque de corrosion localisée des alliages résistants à la corrosion. Cependant, des excursions transitoires en OD sont inévitables en conditions opérationnelles, et leur impact sur l’intégrité des matériaux reste mal quantifié. Par ailleurs, avant la désaération, l’eau peut être chlorée pour lutter contre l’encrassement biologique, et du chlore résiduel peut atteindre les équipements de puits. La combinaison de ces deux facteurs — excursions en OD et chlore résiduel — représente un scénario de dégradation potentiellement critique, notamment pour les aciers inoxydables et alliages base nickel constitutifs des puits et équipements de surface. La définition de seuils acceptables d’OD, et donc de fenêtres opératoires sûres pour la sélection et l’exploitation des matériaux, constitue un enjeu industriel majeur pour la gestion de l’intégrité de ces systèmes.
Moyens
Huit alliages résistants à la corrosion ont été évalués : S31603 (316L), S32205 (2205), S32750 (2507, avec et sans revêtement carbure de tungstène par projection thermique), N07718 (718), N08825 (825), N06625 (625), S42000 (13Cr) et S41425 (S13Cr). Les éprouvettes, préparées selon ISO 18070:2015 avec des assemblages à crevasse en PVDF, ont été immergées dans un bac étanche de 600 litres permettant un contrôle précis des paramètres physico-chimiques. Deux environnements ont été testés : eau de mer naturelle à 20°C sans chlore (Test 1) et un mélanges d’eau de production et de monoéthylène glycol (MEG) à 40°C avec 0,1 ppm de chlore résiduel (Test 2). Dans les deux cas, après 14 jours à 10 ppb d’OD (condition normale), quatre excursions successives de 24h ont été appliquées à 200, 500, 1000 et 2000 ppb. Le potentiel libre de chaque éprouvette a été suivi en continu. L’évaluation de la corrosion après exposition a été réalisée par microscopie optique et interférométrie optique, avec mesure des profondeurs d’attaque. L’influence du matériau de joint (PVDF, graphite 316L, graphite 625, minéral 316L, minéral 625) a été spécifiquement étudiée sur l’alliage S32205.
Principaux résultats
L’étude établit une hiérarchie claire de résistance des alliages testés en fonction des conditions d’exposition. En eau de mer à 20°C sans chlore, les alliages à haute résistance (N06625, S32750, S32205, N08825, N07718) résistent aux excursions en OD jusqu’à 2000 ppbw, tandis que S31603, S41425 et S42000 montrent une susceptibilité croissante à la corrosion par crevasse dès des niveaux d’excursion relativement faibles. En eau de production à 40°C avec chlore résiduel, les conditions sont nettement plus sévères : la corrosion de S31603 et N08825 s’initie même en conditions normales d’OD, soulignant le rôle prépondérant du chlore comme facteur aggravant par rapport aux excursions en OD seules. Le phénomène d’ennoblissement du potentiel par biofilm, observé en eau de mer naturelle, amplifie progressivement le risque de corrosion même en dehors des périodes d’excursion. Concernant les joints, les assemblages graphite génèrent un couplage galvanique défavorable conduisant à la corrosion des composants métalliques des joints, tandis que les joints PVDF et minéraux se révèlent sans effet négatif sur le S32205.