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EP0713051A1 - Revêtement de protection pour réservoir métallique du type citerne à gaz - Google Patents

Revêtement de protection pour réservoir métallique du type citerne à gaz Download PDF

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EP0713051A1
EP0713051A1 EP95440075A EP95440075A EP0713051A1 EP 0713051 A1 EP0713051 A1 EP 0713051A1 EP 95440075 A EP95440075 A EP 95440075A EP 95440075 A EP95440075 A EP 95440075A EP 0713051 A1 EP0713051 A1 EP 0713051A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
mixture
synthetic material
metal tank
epoxy
Prior art date
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Granted
Application number
EP95440075A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0713051B1 (fr
Inventor
Michel Petit
Sonia Wendling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Industrie Si SA
Original Assignee
Schneider Industrie Si SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR9413808A external-priority patent/FR2726889B1/fr
Priority claimed from FR9502677A external-priority patent/FR2731264B1/fr
Application filed by Schneider Industrie Si SA filed Critical Schneider Industrie Si SA
Publication of EP0713051A1 publication Critical patent/EP0713051A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0713051B1 publication Critical patent/EP0713051B1/fr
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    • F17C2270/0147—Type of cavity by burying vessels

Definitions

  • the invention relates to a metal tank, of the gas tank type, containing a pressurized fluid and intended to be buried, comprising anti-corrosion protection means decomposed into cathodic type protection and into a coating comprising at least a first layer of a thermosetting synthetic material.
  • the present invention will find application at least in the field of metal tanks capable of being buried, such as gas tanks.
  • the protection adopted is protection of the cathodic type.
  • the metal tank after a surface preparation operation receives one or more layers of epoxy so as to reach a thickness of the order of 600 to 1000 micrometers depending on the dielectric characteristics targeted.
  • magnesium anodes are connected to the latter so as to maintain it at a voltage below a threshold value beyond which the undesired oxidation occurs.
  • the more the tank is adequately protected through its epoxy coating the less the anode will need to flow for the conditions previously mentioned are observed and, therefore, the longer the life of this anode is extended, not to mention that it reduces, however, the risk of premature corrosion of the tank.
  • epoxy is a product considered to be expensive, so that the application of a thickness of the order of 700 micrometers to metal tanks has a significant impact on the cost price of the latter.
  • a protective epoxy layer because of its hardness, is particularly sensitive to shocks which, however, are inevitable during transport of the tank or at the time of burial.
  • the epoxy is sensitive to air and ultraviolet and in the event of prolonged storage of a tank before burial, this layer of epoxy deteriorates, a phenomenon called chalking.
  • a protective coating for a gas tank intended to be buried comprising a layer of a mixture of at least one mineral filler, such as sand or other, and of a thermosetting or thermoplastic synthetic material, applied to a thickness of at least 300 micrometers.
  • this coating is planned to apply this coating on a first layer of thermosetting synthetic material of the order of 100 to 200 micrometers thick.
  • the function of this undercoat is to contribute to anti-corrosion protection and to improve the adhesion of the coating corresponding to the mixture of mineral filler and synthetic material.
  • the present invention aims to respond to all of these problems through a protective coating which, while being advantageous at cost, is able to satisfy the dielectric protection conditions of the reservoir, such as a gas tank intended to be buried, but, in addition, to offer a very good resistance of this tank against shocks, such as those inevitably undergone at the time of burying said tank.
  • this coating is in the form of a new alloy with the mechanical and dielectric properties which result therefrom.
  • it can constitute a microporous envelope which retains the exceptional mechanical characteristics of an alloy without leading to excessive dielectric protection allowing real control of the flow rate of the anodes and the general functioning of the latter.
  • this second layer is applied with a thickness of between 300 and 700 micrometers.
  • the first layer of a thermosetting synthetic material is applied with a thickness of between 200 and 400 micrometers, this material preferably being epoxy.
  • the advantages arising from the present invention consist essentially in that the first layer of epoxy, applied to a thickness ultimately reduced, gives the metal tank good dielectric protection.
  • This first layer is effectively protected by a second layer of particularly high mechanical strength through the mineral filler and the alloy that constitutes the polyethylene and / or polypropylene mixture with epoxy.
  • This second layer applied according to a thickness, also reduced, can contribute to the dielectric protection of the reservoir, in a limited way because it can be microporous thus promoting the control of the effectiveness of the cathodic protection.
  • this microporosity of the second protective layer makes it possible to adapt, with precision, this dielectric protection imparted to the metal tank, this as a function of the real stresses which the latter must undergo or also in relation to a specific specification.
  • the present invention attaches to metal tanks intended to be buried and which, therefore, are subject to significant corrosion risks.
  • such a tank 1 comprises anti-corrosion protection means constituted, first of all, by a cathodic type protection 2. It is usually an anode, in particular made of magnesium 3, connected to this tank 1 in order to maintain it at a potential below a threshold value preventing oxidation.
  • these anti-corrosion protection means are supplemented by a coating applied to the tank 1 comprising at least a first layer 4 consisting of a thermosetting synthetic material, preferably of epoxy.
  • this first layer of thermosetting synthetic material is applied with an average thickness of between 200 and 400 micrometers.
  • this first layer 4 a second layer 5 which, for its part, consists of a mixture of mineral filler, of a thermosetting synthetic material and of a thermoplastic synthetic material. .
  • thermosetting material used in the composition of the mixture is epoxy.
  • thermoplastic synthetic material it may be in the form of polyethylene and / or low density polypropylene.
  • this second layer is both flexible enough to absorb shocks, while being strong enough to prevent it from being easily pierced. It also has perfect resistance to tearing which is one of the weaknesses of polyethylene or polypropylene and one of the qualities of epoxy.
  • the mixture intended to constitute this second layer is, initially, in the form of a powder allowing its application by electrostatic, tribological, airless or fluidized bath effect, on its preheated support.
  • this application is carried out with a thickness of between 400 and 700 micrometers, preferably of the order of 500 micrometers, this so as to obtain good results from the point of view of mechanical strength.
  • this cooking is carried out at a temperature of the order of 200 ° C (between 180 ° and 220 ° C) for a period of about two to five minutes.
  • the alloy resulting after polymerization has the particularity that it can be made microporous while retaining its physical qualities by retaining a lower baking temperature and / or a shorter baking time and / or a temperature d lower application.
  • this microporosity it is possible to control, with precision, the importance of the dielectric protection resulting from the coating applied to the reservoir 1.

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Abstract

L'invention a trait à un réservoir métallique du type citerne à gaz, contenant un fluide sous pression et destiné à être enterré, comportant des moyens de protection anti-corrosion se décomposant en une protection de type cathodique (2) et en un revêtement comprenant au moins une première couche (4) d'une matière synthétique thermodurcissable.
Selon l'invention, il est appliqué, sur cette première couche (4) une seconde couche (5) constituée d'un mélange respectant les proportions suivantes :
  • une charge minérale comprise entre 10 % et 30 % en poids du mélange ;
  • une matière synthétique thermoplastique sous forme de polyéthylène et/ou polypropylène comprise entre 35 % et 45 % en poids du mélange ;
  • une matière synthétique thermodurcissable sous forme d'époxy comprise entre 35 % et 45 % en poids du mélange ;
  • leur addition représentant 100 % du mélange.

Description

  • L'invention a trait à un réservoir métallique, du type citerne à gaz, contenant un fluide sous pression et destiné à être enterré, comportant des moyens de protection anti-corrosion se décomposant en une protection du type cathodique et en un revêtement comprenant au moins une première couche d'une matière synthétique thermodurcissable.
  • La présente invention trouvera une application au moins dans le domaine des réservoirs métalliques susceptibles d'être enterrés, tels que les citernes à gaz.
  • Parmi les citernes destinées à contenir du gaz, l'on distingue les citernes dites aériennes en raison de leur disposition hors sol, des citernes enterrées ou semi-enterrées, dans la mesure où la protection externe anti-corrosion diffère souvent dans l'un et l'autre cas.
  • Tout particulièrement, la protection adoptée, habituellement, pour les citernes enterrées, correspondant au cas d'espèce plus particulièrement visé par la présente invention, est une protection du type cathodique.
  • Ainsi, la citerne métallique, après une opération de préparation de surface reçoit une ou plusieurs couches d'époxy de manière à atteindre une épaisseur de l'ordre de 600 à 1000 micromètres suivant les caractéristiques diélectriques visées. Lorsque la citerne est enterrée, des anodes en magnésium sont raccordées à cette dernière de manière à la maintenir à une tension inférieure à une valeur seuil au-delà de laquelle se produit l'oxydation non souhaitée. En fait, plus la citerne est convenablement protégée au travers de son revêtement en époxy, moins l'anode aura besoin de débiter pour que les conditions préalablement mentionnées soient respectées et, par conséquent, plus l'on rallonge la durée de vie de cette anode, sans compter que l'on diminue, pour autant, les risques de corrosion prématurés de la citerne.
  • Cependant, l'époxy est un produit considéré comme onéreux, de sorte que l'application d'une épaisseur de l'ordre de 700 micromètres sur des réservoirs métalliques a une répercussion non négligeable sur le coût de revient de ces derniers. De plus, une couche de protection d'époxy, en raison de sa dureté, est particulièrement sensible aux chocs qui, pourtant, sont inévitables lors du transport de la citerne ou au moment de l'enfouissage. Par ailleurs, l'époxy est sensible à l'air et aux ultra-violets et en cas de stockage prolongé d'un réservoir avant enfouissement cette couche d'époxy s'altère, phénomène dénommé le farinage.
  • Par ailleurs, il est connu, selon le document EP-A-0.601.947, un revêtement de protection pour citerne à gaz destinée à être enterrée comportant une couche d'un mélange d'au moins une charge minérale, telle que du sable ou autre, et d'une matière synthétique thermodurcissable ou thermoplastique, appliquée selon une épaisseur d'au moins 300 micromètres. En réalité, il est prévu d'appliquer ce revêtement sur une première couche de matière synthétique thermodurcissable de l'ordre de 100 à 200 micromètres d'épaisseur. Cette sous-couche a pour fonction de contribuer à la protection anti-corrosion et d'améliorer l'adhérence du revêtement correspondant au mélange charge minérale - matière synthétique.
  • Finalement, étant donné qu'il est préconisé d'utiliser en tant que matière synthétique, que ce soit au niveau de la sous-couche ou encore du revêtement comportant la charge minérale, de la résine d'époxy, la protection contre les chocs de ces citernes ne peut être obtenue que par l'application d'une dernière couche en matière thermoplastique d'une épaisseur comprise entre 500 à 700 micromètres.
  • Il est évident qu'un tel revêtement multicouches est, non seulement, onéreux, mais, en outre, tend à conférer à la citerne une protection diélectrique à ce point importante que l'on peut estimer qu'elle est disproportionnée par rapport à sa fonction réelle. En effet, il faut se rappeler que, quelle que soit la qualité de cette protection diélectrique obtenue au travers du revêtement appliqué sur la citerne, celle-ci n'est pas dispensée de la protection cathodique qui permet de palier à toutes les défaillances éventuelles que peut présenter un tel revêtement, que ce soit dès l'origine, lors de son application, ou suite à des incidents quelconques se produisant ultérieurement.
  • En outre, en cas d'une protection diélectrique très importante il est difficile de contrôler le fonctionnement du système de protection cathodique lorsque celui-ci s'effectue en mesurant l'intensité de débit des anodes. Dans un tel cas de figure, il est tout particulièrement difficile de faire la distinction, lors de la mesure, entre un réservoir parfaitement isolé au travers de son revêtement en parfait état et une anode dessoudée. Jusqu'à présent l'on avait tendance à faire abstraction d'un tel risque qui est pourtant réel et qui peut être à l'origine d'un accident grave. En effet, la mesure d'un potentiel réduit lors des contrôles périodiques signifie pour l'opérateur que le réservoir est intact alors qu'il peut-être totalement corrodé.
  • La présente invention se veut à même de répondre à l'ensemble de ces problèmes au travers d'un revêtement de protection qui, tout en étant d'un coût de revient avantageux, est en mesure de satisfaire aux conditions de protection diélectriques du réservoir, telle qu'une citerne à gaz destinée à être enterrée, mais, en outre, d'offrir une très bonne résistance de ce réservoir contre les chocs, tels que ceux inévitablement subis au moment d'ensevelir ladite citerne. En fait, ce revêtement se présente sous forme d'un nouvel alliage avec les propriétés mécaniques et diélectriques qui en découlent. De plus, dans certaines conditions d'application (préchaufage du réservoir et post cuisson), il peut constituer une enveloppe microporeuse qui conserve les caractéristiques mécaniques exceptionnelles d'un alliage sans conduire à une protection diélectrique excessive permettant un réel contrôle du débit des anodes et du fonctionnement en général de ces dernières.
  • A cet effet, l'invention concerne un réservoir métallique, du type citerne à gaz, contenant un fluide sous pression et destiné à être enterré comportant des moyens de protection anti-corrosion se décomposant en une protection de type cathodique et en un revêtement comprenant au moins une première couche d'une matière synthétique thermodurcissable, caractérisé par le fait que sur cette première couche est appliquée une seconde couche constituée d'un mélange respectant les conditions suivantes :
    • une charge minérale comprise entre 10 % et 30 % en poids du mélange ;
    • une matière synthétique thermoplastique sous forme de polyéthylène et/ou polypropylène basse densité comprise entre 35 % et 55 % en poids du mélange ;
    • une matière synthétique thermodurcissable sous forme d'époxy comprise entre 25 % et 45 % en poids du mélange ;
    • leur addition représentant 100 % du mélange.
  • Avantageusement, cette seconde couche est appliquée selon une épaisseur comprise entre 300 et 700 micromètres.
  • A ce propos et selon une autre caractéristique de l'invention, la première couche d'une matière synthétique thermodurcissable est appliquée selon une épaisseur comprise entre 200 et 400 micromètres, cette matière étant, préférentiellement, de l'époxy.
  • Les avantages découlant de la présente invention consistent, essentiellement, en ce que la première couche d'époxy, appliquée selon une épaisseur finalement réduite, confère au réservoir métallique une bonne protection diélectrique. Cette première couche est protégée, efficacement, par une seconde couche d'une résistance mécanique particulièrement élevée au travers de la charge minérale et de l'alliage que constitue le mélange polyéthylène et/ou polypropylène avec de l'époxy. Cette seconde couche appliquée selon une épaisseur, également réduite, peut contribuer à la protection diélectrique du réservoir, d'une manière limitée car elle peut être microporeuse favorisant, ainsi, le contrôle de l'efficacité de la protection cathodique.
  • En réalité, cette microporosité de la seconde couche de protection permet d'adapter, avec précision, cette protection diélectrique conférée au réservoir métallique, ceci en fonction des contraintes réelles que doit subir ce dernier ou encore par rapport à un cahier de charges spécifique.
  • D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple.
  • La compréhension de cette description sera facilitée en se référant à la figure unique jointe en annexe et représentant, de manière schématisée et en coupe, un réservoir métallique, du type citerne à gaz, comprenant des moyens de protection anti-corrosion conformes à l'invention.
  • En fait, la présente invention s'attache à des réservoirs métalliques destinés, à être enterrés et qui, par conséquent, sont soumis à des risques de corrosion importants.
  • Aussi, un tel réservoir 1 comporte des moyens de protection anti-corrosion constitués, tout d'abord, par une protection du type cathodique 2. Il s'agit, habituellement, d'une anode, notamment en magnésium 3, raccordée à ce réservoir 1 en vue de le maintenir à un potentiel inférieur à une valeur seuil évitant l'oxydation.
  • En théorie, une telle protection cathodique suffit pour protéger le réservoir contre la corrosion. Cependant, sans autre protection, il n'en résulterait une consommation particulièrement importante d'anodes qui, étant habituellement en magnésium, sont d'un coût de revient non négligeable.
  • Aussi, ces moyens de protection anti-corrosion sont complétés par un revêtement appliqué sur le réservoir 1 comprenant au moins une première couche 4 constituée par une matière synthétique thermodurcissable, préférentiellement d'époxy.
  • Selon l'invention, cette première couche de matière synthétique thermodurcissable est appliquée selon une épaisseur moyenne comprise entre 200 et 400 micromètres.
  • En outre, selon l'invention, il est prévu d'appliquer sur cette première couche 4 une seconde couche 5 qui, elle, est constituée d'un mélange de charge minérale, d'une matière synthétique thermodurcissable et d'une matière synthétique thermoplastique.
  • Selon l'invention, la charge minérale, préférentiellement des billes et/ou fibres de verre, représente de l'ordre de 10 % à 30 % en poids du mélange tandis que la matière synthétique thermodurcissable et la matière synthétique thermoplastique représentent, chacune, de l'ordre de 35 % à 45 % en poids de ce mélange, leur addition représentant, bien entendu, 100 %. En fait, l'on a pu s'apercevoir que de bons résultats peuvent être obtenus en respectant les proportions suivantes :
    • charge minérale 20 % ;
    • matière synthétique thermoplastique 40 % ;
    • matière synthétique thermodurcissable 40 %.
  • La matière thermodurcissable entrant dans la composition du mélange est de l'époxy. Quant à la matière synthétique thermoplastique elle peut se présenter sous forme de polyéthylène et/ou de polypropylène basse densité.
  • En fait, l'invention a su démontrer qu'en associant ces deux matériaux dans les proportions indiquées ci-dessus, l'on obtient les caractéristiques d'un alliage, c'est-à-dire que le matériau qui découle, en définitive, de ce mélange allie les caractéristiques intéressantes des deux matériaux initiaux. Ainsi, cette seconde couche est, à la fois, suffisamment souple pour amortir les chocs, tout en étant suffisamment résistante pour éviter qu'elle ne se perce aisément. Elle présente, également, une parfaite résistance à l'arrachement qui est l'une des faiblesses du polyéthylène ou encore de polypropylène et l'une des qualités de l'époxy.
  • Selon l'invention, le mélange destiné à constituer cette seconde couche se présente, initialement, sous forme d'une poudre permettant son application par effet électrostatique, tribologique, airless ou bain fluidisé, sur son support préchauffé.
  • Par ailleurs, cette application s'effectue selon une épaisseur comprise entre 400 et 700 micromètres, préférentiellement de l'ordre de 500 micromètres, ceci de manière à obtenir de bons résultats du point de vue de la résistance mécanique.
  • Selon le procédé d'application de cette seconde couche 5, il est encore prévu d'effectuer une cuisson de réservoir, une fois recouvert de la poudre ceci en vue de favoriser la polymérisation des matériaux.
  • A ce propos, cette cuisson est effectuée à une température de l'ordre de 200°C (entre 180° et 220°C) pendant un laps de temps d'environ deux à cinq minutes.
  • En fait, l'alliage résultant après polymérisation a ceci de particulier, qu'il peut être rendu microporeux tout en gardant ses qualités physiques en retenant une température de cuisson plus faible et/ou un temps de cuisson plus court et/ou une température d'application plus basse. Finalement, grâce à cette microporosité, il est possible de contrôler, avec précision, l'importance de la protection diélectrique résultant du revêtement appliqué sur le réservoir 1.
  • De plus, en limitant, quelque peu, cette protection diélectrique du revêtement, les contrôles du fonctionnement de la protection cathodique 2 sont facilités. Il convient de se rappeler, en effet, que ces contrôles, qui s'effectuent sous forme d'une mesure de potentiel et/ou d'intensité de débit d'anodes, doivent être effectués fréquemment. Par exemple, pour les citernes à gaz, un contrôle triennal doit être effectué.

Claims (6)

  1. Réservoir métallique du type citerne à gaz, contenant un fluide sous pression et destiné à être enterré, comportant des moyens de protection anti-corrosion se décomposant en une protection de type cathodique (2) et en un revêtement comprenant au moins une première couche (4) d'une matière synthétique thermodurcissable, caractérisé par le fait que, sur cette première couche (4) est appliquée une seconde couche (5) constituée d'un mélange respectant les proportions suivantes :
    - une charge minérale comprise entre 10 % et 30 % en poids du mélange ;
    - une matière synthétique thermoplastique sous forme de polyéthylène et/ou polypropylène comprise entre 35 % et 55 % en poids du mélange ;
    - une matière synthétique thermodurcissable sous forme d'époxy comprise entre 25 % et 45 % en poids du mélange ;
    - leur addition représentant 100 % du mélange.
  2. Réservoir métallique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mélange composé d'une charge minérale de polyéthylène et/ou de polypropylène et d'époxy se présente sous forme d'une poudre à appliquer par effet électrostatique, tribologique, airless ou bain fluidisé sur un support préchauffé et dont la polymérisation est effectuée sous une température de l'ordre de 180°C à 220°C pendant une durée comprise entre deux et cinq minutes.
  3. Réservoir métallique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mélange respecte les proportions suivantes :
    - charge minérale 20 % ;
    - matière synthétique thermoplastique et matière synthétique thermodurcissable 40 % respectivement.
  4. Réservoir métallique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la seconde couche (5) est appliquée selon une épaisseur comprise entre 300 et 700 micromètres préférentiellement 500 micromètres.
  5. Réservoir métallique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la matière synthétique thermodurcissable constituant la première couche (4) est de l'époxy.
  6. Réservoir métallique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les charges minérales sont constituées par des billes de verre et/ou des fibres de verre.
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