NICKEL, VOL. 34, Nº 3, 2019

MAGAZINE

NICKEL

L A RE V UE SPÉCI A LISÉE DU NICK EL E T DE SES A PPLIC ATIONS NICKEL, VOL. 34, Nº 3, 2019

La résilience : Longévité et durabilité grâce au nickel L’énergie éolienne : incontournable nickel

Remplacer les emballages jetables

La réduction des rejets en mer grâce à l’épuration des fumées de navires

ÉTUDE DE CAS 17 LE BRISE-SOLEIL DU PACIFIC PLAZA PARK La mission : Transformer un terrain de stationnement en plein centre-ville de Dallas (Texas) en un espace vert accueillant, avec un élément d’architecture de classe mondiale: un brise-soleil conçu pour filtrer la lumière solaire et réduire

HKS ARCHITECTS

l’éblouissement.

Le défi : Comment attirer l’œil du

nuance 304 (UNS S30400) microbillé,

passant sous tous les angles, au cœur

ajourés de motifs évoquant abstraite-

d’une zone urbaine dense, en créant

ment le code morse ferroviaire améri-

une structure dont la forme elliptique

cain et pesant quelque 15,6 tonnes.

ne détonnerait pas parmi les tours environnantes?

Les concepteurs : La firme SWA, en charge du design d’ensemble de l’espace vert, a commandé la conception du brise-soleil au Laboratory for Le motif de traits et de points des panneaux rappelle l’âge d’or du quartier de Pacific Avenue, l’épopée du Texas and Pacific Railway et l’ère des communications télégraphiques entre les équipages des trains.

NICKEL, VOL. VOL. 34, 34, Nº Nº 3, 3, 2019 2019 22 || NICKEL,

Intensive Exploration (LINE) du cabinet dallasien HKS Architects, avec l’assistance de la société Zahner, fabricant

La gradation des panneaux – pleins dans leur partie inférieure et progressivement plus ajourés vers le haut – est le résultat de nombreuses études réalisées par HKS pour mettre au point chaque détail des motifs, en particulier l’espacement et les dimensions des ouvertures et la déclinaison des traits et des points.

d’éléments d’architecture en métal et

Le résultat : Parks for Downtown

en verre.

Dallas, l’organisme promoteur, fait

La conception : Le brise-soleil en forme

l’éloge de « cette grande structure

d’ellipse, soutenu à cinq mètres du sol

ombragée qui se déploie, définit

environ par 11 piliers dont l’angle est

l’espace de réception et la pelouse, et

calculé pour donner une impression

crée un esprit du lieu caractéristique,

d’extrême sveltesse, est constitué de

témoin du patrimoine architectural des

panneaux en acier inoxydable de

générations passées. »

ÉDITORIAL : LA RÉSILIENCE

« Résilient » n’est sans doute pas la première épithète qui vient à l’esprit pour décrire le nickel ou les matériaux qui en contiennent : ce terme qualifie plus couramment des systèmes organiques, dynamiques, des écologies, des cultures – l’être humain lui-même – capables de recouvrer leur forme, de s’adapter aux changements et aux contraintes souplement et durablement.

Dans ce numéro de Nickel, nous démontrons, exemples à l’appui, que la présence du nickel sous diverses formes dans les structures, les produits et les processus confère à ceux-ci des propriétés de « résilience » avantageuses pour la société et propices à la durabilité.

Les ouvrages armés d’acier inoxydable au nickel, comme ce tablier de pont, peuvent résister pendant des dizaines d’années à FRANK SMITH

toutes les sources de corrosion naturelles et d’origine humaine... même au sel! Les éoliennes dressées en mer du Nord tirent leur résilience, en partie, des matériaux enrichis de nickel avec lesquels elles sont construites. Une casserole, une poêle ou une surface de préparation d’aliments en acier inoxydable au nickel commencent instantanément à recouvrer leur résistance à la corrosion après avoir subi un choc ou une rayure. Quoiqu’éraflés, ces ustensiles

« La résilience est la capacité à surmonter l’évolution de l’environnement ou à s’y adapter, et à récupérer après avoir subi un choc ou une contrainte.

essor du nickel sous toutes ses formes.

Ainsi, une infrastructure résiliente est apte à continuer d’assurer les services essentiels, puisqu’elle est capable de surmonter les chocs et contraintes auxquels elle est soumise ou le sera, de s’y adapter et de récupérer. »

« Résilient », le nickel? Nous allons au-delà de l’acception courante de cet adjectif pour

—

ne rouillent pas et peuvent continuer à servir pendant des années, et même des décennies.

Pour en savoir plus, consultez notre nouvelle section « Le saviez-vous? » à la page 14.

Sans oublier l’emploi de plus en plus répandu et l’importance grandissante des piles et batteries au nickel dans de nombreuses applications, ainsi que le recyclage en plein

démontrer à quel point l’apport de cet élément est bel et bien fondamental.

The Resilience Shift resilienceshift.org Clare Richardson Rédactrice en chef de la revue Nickel

NICKEL, VOL. 34, Nº 3, 2019 | 3

02

Étude de cas nº 17 Pacific Park Plaza, Dallas

03

Éditorial La résilience

04

Nickel en bref

06

À la Loop : des emballages

NICKEL

E N B R E F

SOMMAIRE

recyclés élégants et durables

08

L’épuration des fumées de navires Nickel à bord!

11

Un jeu d’enfant La sécurité des structures de jeux

12

Énergie éolienne Le nickel : résistance et résilience

14

Questions techniques Décapage et passivation

15

Nouvelles publications

15

Codes UNS

16

Femme de lettres Sculpture de Katherine Mansfield

La revue Nickel est publiée par le Nickel Institute. www.nickelinstitute.org

communications@nickelinstitute.org Collaborateurs : Gary Coates, Rick Huza, Larry Martin, Richard Matheson, Bruce McKean, Geir Moe, Kim Oakes, Odette Ziezold 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.

ISSN 0829-8351 Imprimé au Canada, sur papier recyclé, par Hayes Print Group Photos et graphisme : Couverture : Baxternator pg. 3 Bill Oxford; pg 5. Max2611, Petmal; pg. 8 GBlakeley; pg 11. SbytovaMN; pg 12. adventtr; pg. 13 ezypix,

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Une pièce trimétallique qui fait parler d’elle La Monnaie royale canadienne affirme que l’épreuve trimétallique d’un genre entièrement nouveau qu’elle vient de frapper, composée d’un centre en acier plaqué nickel sur une face et en acier plaqué cuivre sur l’autre, serti dans un anneau d’acier plaqué laiton, « offre les mesures anti-contrefaçon apparentes et cachées les plus avancées, y compris des empreintes électromagnétiques distinctes décelées par les distributeurs automatiques ». Cette épreuve a remporté le prix de la meilleure innovation en matière de pièce, de caractéristique ou de distribution pour 2019 dans le cadre des prix Excellence in Currency Awards décernés par l’International Association of Currency Affairs.

MONNAIE ROYALE CANADIENNE

Président : Hudson Bates Rédactrice en chef : Clare Richardson

JOHN B. GOODENOUGH

M. STANLEY WHITTINGHAM

AKIRA YOSHINO

Un prix qui tombe pile

La mer séparée en deux

SEABINPROJECT.COM

Le prix Nobel de chimie a été décerné à John B. Goodenough, 97 ans, professeur de génie américain natif d’Allemagne, M. Stanley Whittingham, 77 ans, professeur de chimie britannique d’origine américaine, et Akira Yoshino, 71 ans, de la Asahi Kasei Corporation et de l’université Meiji, pour leur contribution à la mise au point des accumulateurs lithium-ion. Leurs travaux collectifs dans les années 1970 et 1980 ont débouché sur la commercialisation, en 1991, de batteries légères et rechargeables qui ont réduit la dépendance mondiale aux énergies fossiles et ouvert la voie à des procédés innovants de stockage de l’énergie dans les voitures électriques et les téléphones portables. Les versions plus récentes de la batterie lithium-ion, dotées d’une cathode à haute teneur en nickel, offrent une densité d’énergie encore plus forte.

Le professeur Goodenough est la personne la plus âgée ayant jamais reçu un prix Nobel.

Adieu déchets flottants Voici le Seabin : imaginé par deux surfeurs australiens las de glisser sur des vagues constellées de rebuts, ce collecteur flottant attire à l’aide d’une pompe électrique les déchets en tous genres (y compris les objets et les

Trois chercheurs de l’Université Stanford, Hongjie Dai, J.G. Jackson and C.J. Wood, ont découvert un procédé entièrement inédit pour produire de l’hydrogène et de l’oxygène par électrolyse de l’eau de mer. La séparation de l’eau par l’électricité n’est certes pas une idée nouvelle, mais cette méthode permettait jusqu’ici de traiter uniquement de l’eau hautement purifiée, trop coûteuse pour être employée à grande échelle, ce qui n’est pas le cas de l’eau de mer, abondante mais qui corrode rapidement les anodes immergées. Les scientifiques sont parvenus à décupler la conductance, et donc à accélérer la production, grâce à une anode constituée d’un cœur en mousse de nickel enrobé de sulfure de nickel puis de couches superposées d’hydroxydes de nickel et de fer, capable de repousser les ions de chlorure corrosifs. « Je crois que nous avons battu le record de courant pour l’hydrolyse de l’eau de mer, déclare le Pr Dai. À présent que la méthode de base est au point, il sera possible de produire une plus grande quantité d’hydrogène carburant, grâce à l’énergie solaire ou éolienne. »

microparticules en plastique) qui sont recueillis dans un sac relevé et vidé quotidiennement. Le Seabin ne nuit pas aux organismes vivants. Il est immergé dans les marinas, yacht-clubs, espaces portuaires et autres eaux calmes, fixé par un support en acier inoxydable au nickel qualité marine de nuance 316 (UNS S31600) à un ponton au rebord gris et jaune affleurant à la surface. Une solution intelligente qui arrive à point nommé pour résoudre un problème qui empire dans le monde entier!

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À LA LOOP : DES EMBALLAGES RÉUTILISABLES ÉLÉGANTS ET DURABLES

LOOP

Grâce à la nouvelle plate-forme à zéro déchet Loop de TerraCycle, la réduction des emballages à usage unique et l’intensification du recyclage viennent de faire un bond en avant pour certaines des plus grandes marques mondiales. L’acier inoxydable, durable et facile à laver et à stériliser, joue un rôle clé dans ce projet annoncé au Forum économique mondial en 2019. TerraCycle travaille à la mise au point de la plate-forme depuis plus d’un an avec des entreprises de premier rang : Procter & Gamble, Nestlé, PepsiCo, Unilever et plus d’une douzaine d’autres.

Plus de 100 produits sont à présent disponibles en emballages élégants et résistants – produits de boulangerie, boissons, pâtes, grignotines, aliments surgelés, produits d’hygiène et ménagers.

Loop affirme que « notre initiative a pour but de créer un modèle de consommation nouveau, qui permet de sevrer la société des emballages jetables et d’éliminer l’idée même de déchet. Tout le monde profite des habitudes responsables que nous rendons possible : les consommateurs eux-mêmes, les entreprises, les pouvoirs publics et l’environnement. » Inauguré début 2019, le service Loop est proposé à Paris et dans certaines régions des États-Unis (New Jersey, Pennsylvanie, Delaware, Vermont, Connecticut et Rhode Island), où le public peut acheter des produits comme la crème glacée ou le shampooing dans d’élégants récipients en inox. UPS assure la livraison des commandes et le ramassage des récipients dans le cadre d’un projet pilote. À l’heure actuelle, les produits sont disponibles uniquement sur la boutique en ligne de Loop. Les commandes sont livrées dans des sacs réutilisables conçus par les ingénieurs d’UPS pour supporter de nombreux trajets. Une fois les produits consommés, les récipients sont rangés dans le sac, qui est ramassé (ou déposé par le client) une fois plein et

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acheminé à une installation de lavage et de stérilisation.

Les plus grands fabricants de produits de consommation courante reconnaissent désormais que nos habitudes de conditionnement doivent être entièrement repensées.

Ce modèle, version modernisée des livraisons de lait en bouteilles de verre au début du XXe siècle, sera-t-il la nouvelle manière de consommer dans le monde actuel?

Un design innovant et résilient Loop est une initiative de la société de recyclage new-jerséyenne TerraCycle, naguère rendue célèbre par son engrais biologique à base de déjections de vers de terre.

Le président de Loop, Tom Szaky, présenta le concept pour la première fois à Davos en 2017. Une fois les plus grandes marques convaincues, il fallut s’atteler à la conception technique et à l’évaluation d’une vaste gamme de conditionnements pour des produits d’usage courant.

Le défi : créer des emballages suffisamment conviviaux pour séduire les consommateurs.

Ces récipients pour crème glacée en inox à double paroi conservent leur contenu au froid pendant 24 à 36 heures... mais leur pouvoir isolant est tel qu’on peut les prendre en main sans risque de désagrément!

Les récipients vides réintègrent le sac qui est ramassé et acheminé à une installation de nettoyage, puis au fabricant pour remplissage.

Au cœur du projet, d’élégants récipients

surtout – si les clients passent de nou-

en inox constituent un argument clé pour

velles commandes!

leurs habitudes de consommation et de recyclage. Il y a des flacons d’antisudorifique à remplissages multiples, des récipients qui maintiennent la crème glacée au-dessous du point de congélation, des corbeilles pour couches

La gamme de produits vendue en ligne par Loop devrait passer d’une centaine à l’heure actuelle à 300 ou 400 prochainement, et être proposée à terme en magasin, à côté de produits semblables en emballages jetables.

et produits d’hygiène qui éliminent les

Quelles sont les prochaines étapes dans

odeurs... Chaque contenant est conçu

l’essor de Loop? La société est en pleine

pour être réutilisé au moins une centaine

expansion aux États-Unis, au Canada, en

de fois.

Allemagne, au Japon et au Royaume-Uni.

Les programmes pilotes mis en œuvre par

Objectif : proposer dans le monde entier –

Loop permettront de vérifier le fonction-

notamment grâce à l’acier inoxydable au

nement du système, et notamment la

nickel – une solution de conditionnement

durabilité des récipients, l’impact sur les

qui amènera les consommateurs à passer

procédés de fabrication, la livraison, et

les emballages jetables à la Loop!

LOOP

convaincre les acheteurs de bouleverser

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À BORD AVEC DES ÉPURATEURS MARINS DES SYSTÈMES RÉSILIENTS POUR RÉDUIRE LES ÉMISSIONS Les épurateurs humides qui filtrent les émissions d’oxyde de soufre (SOx) des navires sont de plus en plus répandus dans le monde, sous l’impulsion des exigences réglementaires sans cesse plus strictes. Ces systèmes sont fabriqués en alliage de nickel, car ils doivent être hautement résilients pour résister à leur environnement très corrosif.

Afin de lutter contre les impacts connus du SOx et des particules sur le milieu et l’être humain, des zones de contrôle des émissions de dioxyde de soufre (Sulphur Emission Control Areas, ou SECA) dans lesquelles il est interdit, depuis le 1er janvier 2015, d’utiliser un mazout à teneur en soufre supérieure à 0,10 %, ont déjà été décrétées en mer Baltique, en mer du Nord, au large de l’Amérique du Nord (zone englobant plusieurs parties du littoral américain et canadien), et autour des territoires des États-Unis en mer des Antilles (Porto Rico et Îles Vierges américaines).

Même hors des SECA, l’Organisation maritime internationale (OMI) a imposé des limites plus strictes d’émission de SOx, en vigueur depuis le 1er janvier 2020 : la teneur maximale en soufre du mazout brut (dit « de soute », dense et à forte proportion de composés soufrés) tombe de 3,50 % à 0,50 %. Par mesure d’équivalence, les armateurs peuvent s’affranchir de l’obligation de ravitailler leurs navires en combustible à faible teneur en soufre (0,50 %) en dotant ceux-ci de systèmes d’épuration des gaz qui limitent les émissions de SOx. Ouvert ou fermé Deux types d’épurateurs – à circuit ouvert et à circuit fermé – ont été mis au

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point pour répondre aux exigences de la réglementation. Dans la pratique, de nombreux navires sont dotés de systèmes hybrides pouvant fonctionner en circuit ouvert ou fermé en fonction de l’alcalinité du milieu marin ou pendant la traversée des zones désignées à zéro rejet.

Le procédé de lavage des fumées, qui produit des solutions de chlorures chaudes et acides, met les parois des épurateurs à très rude épreuve. Ces derniers doivent donc être fabriqués en alliages de nickel hautement résistants à la corrosion (notamment les alliages 31 [N08031], C-276 [N10276] et 59 [N06059]).

Dans un épurateur humide de bord, les fumées en provenance des machines sont lavées par passage dans un jet d’eau qui réagit avec les oxydes de soufre. Le gaz épuré est évacué par la cheminée et l’acide sulfurique résultant de la réaction est neutralisé par l’alcalinité de l’eau de lavage.

Cette dernière peut normalement être rejetée en pleine mer après traitement dans un séparateur qui filtre et retient éventuellement les boues.

Les épurateurs à circuit ouvert mettent à profit l’alcalinité naturelle de l’eau de mer pour neutraliser l’acide, tandis qu’une solution alcaline (normalement

YARAMARINE.COM

d’hydroxyde de sodium) est utilisée à cette fin dans les systèmes à circuit fermé.

L’emploi d’épurateurs à circuit fermé est nécessaire dans les eaux dont l’alcalinité naturelle est trop faible. Les effluents sont soit rejetés à la mer après traitement, soit – dans les zones à zéro rejet – stockés dans un réservoir pour élimination à terre.

Dans un navire, le système d’épuration, quel qu’en soit le type, est indispensable à la gestion des machines et à la sécurité de la navigation. S’il ne fonctionne pas, l’armateur peut causer des dégâts à l’environnement et pour la santé humaine, encourt des sanctions légales sévères et risque sa réputation.

La nouvelle réglementation aura pour effet d’améliorer notablement la qualité de l’air dans de nombreuses régions côtières et portuaires. Elle permettra de prévenir des décès et des cas d’asthme dus à la pollution, et atténuera le problème des pluies acides. Le tout, grâce

Pourquoi le mazout a-t-il une si forte teneur en soufre?

Le pétrole dit « léger » est naturellement pauvre en soufre, mais la plupart des bruts sont sulfureux et doivent subir un traitement spécial. Le mazout de soute, à forte teneur en soufre, est abondant, relativement bon marché, et bien toléré par les machines des navires. Il s’en consomme quelque quatre millions de barils (550 000 tonnes) par jour.

Les tarifs du fret maritime sont calculés sur la base de la disponibilité et du coût de ce combustible. La nouvelle réglementation de l’OMI remet ce scenario en question.

Pour se conformer à la réglementation 2020 de l’OMI, les exploitants de navires peuvent ravitailler ceux-ci en mazout à faible teneur en soufre, beaucoup plus cher, ou bien les doter d’un système d’épuration des fumées.

La seconde option est nettement moins coûteuse et plus rentable, pour les plus grands navires surtout, et les armateurs de porte-conteneurs se pressent pour faire installer des épurateurs et se soustraire ainsi aux pénalités et amendes dont les pays membres de l’Organisation pourraient les frapper. La demande est même tellement forte que les fournisseurs de matériaux et d’équipement et les installations capables de réaliser ce travail suffisent à peine à la satisfaire.

aux alliages de nickel!

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Dans un système d’épuration à circuit ouvert, l’eau de mer sert au lavage des fumées. L’acide sulfurique formé au contact entre l’eau et les gaz d’échappement est neutralisé par les carbonates et autres sels contenus dans l’eau de mer. L’eau de lavage est ensuite traitée pour filtrer les solides (notamment les sulfates produits par la neutralisation) et en relever le pH, puis rejetée à la mer.

Les résidus du filtrage sont stockés à bord puis éliminés à terre. Pour fonctionner de manière satisfaisante, ce système exige de l’eau de mer naturellement alcaline – propriété que ne possède pas l’eau douce ou saumâtre. C’est pourquoi l’épurateur à circuit ouvert ne convient pas aux mers comme la Baltique, ni aux estuaires ou eaux littorales, dont la salinité est plus basse. La réglementation MARPOL exige que l’eau du procédé soit contrôlée avant son rejet afin de vérifier que son pH n’est pas inférieur à 6,5.

Un épurateur à circuit fermé utilise une solution alcaline (en général d’hydroxyde de sodium) pour la neutralisation. Ce type de système est employé lorsque le navire se trouve dans des eaux faiblement alcalines (eau douce ou saumâtre), ou dans une zone où les rejets sont interdits.

Puisque les niveaux de chlorure sont moins élevés, le procédé engendre une corrosion moins intense; la teneur en chlorures augmente cependant avec le temps, jusqu’à ce que la liqueur de neutralisation soit renouvelée. Chacun de ces systèmes exige une quantité variable de matériaux contenant du nickel, en fonction du milieu dans lequel il est appelé à fonctionner.

ÉPURATEUR À CIRCUIT OUVERT

Sortie des gaz d’échappement épurés

Épurateur de gaz Eau de lavage

Traitement par lavage à l’eau

Eau de mer à l’épurateur

Eau de lavage

Cuve à boues Entrée de l’eau de mer

Entrée des gaz

Eau de lavage traitée

ÉPURATEUR À CIRCUIT FERMÉ

Sortie des gaz d’échappement épurés

Épurateur de gaz

Réservoir Eau de de solution lavage à alcaline l’épurateur

Renouvellement de l’eau

Eau de lavage

Traitement par lavage à l’eau

Cuve de traitement

Cuve à boues Entrée des gaz

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Cuve de stockage de l’eau de lavage (dans les zones à zéro rejet)

Rejet de l’eau de lavage

LA SÉCURITÉ DES STRUCTURES DE JEUX AGRÉMENT, AVENTURE...MAIS SÉCURITÉ

Les parents s’attendent à ce que les structures de jeux soient conçues avec soin et, surtout, soient sécuritaires. C’est pourquoi l’acier inoxydable au nickel est si souvent employé pour les fixations, supports, chaînes et autres organes en métal coulé utilisés dans leur construction.

Les concepteurs et fabricants de terrains et structures de jeux sont parfaitement conscients de leur responsabilité – morale et, le cas échéant, civile. La mise au point de leurs équipements et le choix

des matériaux sont le fruit d’une mûre réflexion. Résultat : une gamme d’agrès colorés et variés, adaptés aux enfants de différents groupes d’âge et niveaux d’habileté.

C’est pourquoi ils emploient généralement l’acier inoxydable au nickel, dont la solidité, la durabilité et la résistance à la corrosion donnent aux structures autant de résilience que les jeunes qui les mettent à l’épreuve jour après jour.

Les bobos au terrain de jeux, c’est normal – mais seulement lorsqu’ils sont attribuables à l’exubérance juvénile, jamais lorsqu’ils résultent d’une défaillance du matériel. Une structure de jeux bien construite et robuste en acier inoxydable au nickel a tout pour rassurer le parent le plus soucieux.

BRUCE MCKEAN

Les enfants apprennent par l’expérience, et parfois, ça fait mal. Ils font des chutes, ils croient pouvoir sauter plus loin ou se hisser plus haut qu’ils n’en ont la force, et se retrouvent au sol, quittes pour une gêne et parfois un bobo. Leurs parents le savent bien et s’attendent justement à ce genre de petit incident lorsqu’ils les emmènent au terrain de jeux et les laissent s’amuser sur les structures.

Les hurlements, les larmes, les genoux éraflés, ils connaissent. Mais rien n’excuse en revanche un accident causé par un matériau inadapté.

Ces organes de fixation en acier inoxydable au nickel, solides et résistants au vandalisme, garantissent la stabilité des structures de jeux sans compromettre leur fonctionnalité ni leur attrait visuel.

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LE NICKEL, INCONTOURNABLE DANS LA CONSTRUCTION DES ÉOLIENNES L’énergie éolienne est un secteur en plein essor. À la fin de 2018, les turbines en service produisaient près de 600 gigawatts d’électricité, soit environ 5 % de la demande mondiale. Il s’agit d’une source renouvelable, comme l’énergie solaire, la biomasse et l’hydroélectricité, qui contribue à réduire la dépendance aux combustibles fossiles.

Les éoliennes qui alimentent les réseaux de distribution dépassent à présent une capacité de 5 MW chacune. Or, l’énergie éolienne consomme plus de fer et d’acier que toute autre forme de production d’électricité – les modèles les plus récents exigeant près de 300 tonnes de métal par mégawatt (MW) de capacité installée. Le tableau 1 énumère les principaux organes d’une éolienne, les matériaux dont ils sont généralement fabriqués, et leur rôle dans le fonctionnement du système.

Les matériaux contenant du nickel peuvent être présents dans les divers éléments, comme on le voit ci-dessous.

Ténacité et résistance élevée La fonte bainitique, aussi appelée fonte ADI (Austempered Ductile Iron) allie résistance élevée et ductilité grâce à la présence de graphite sphéroïdal dans une matrice d’ausferrite, microstructure dans laquelle coexistent la ferrite et l’austénite, obtenue en retardant la formation de perlite grâce à l’ajout de nickel, de molybdène et de cuivre (voir le tableau 2).

Cet alliage offre également une bonne trempabilité, avec une résistance à la traction et une limite d’élasticité doubles de celles des fontes ductiles classiques, et une résistance à la fatigue supérieure

Tableau 1

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Organe

Fonction/Observations

Matériaux

Engrenages

Multiplient la vitesse de rotation de l'arbre principal pour entraîner le générateur

Acier de cémentation et de traitement thermique 18CrNiMo7-6; fonte ductile ADI

Générateur

Transforme l'énergie mécanique en électricité

Aciers de traitement CrNiMo

Châssis

Soutient les organes rotatifs de la turbine

Plaques d'acier faiblement allié à haute résistance; fonte sphéroïdale ou ADI

Arbre principal

Transmet le mouvement rotatif des pales aux engrenages

Acier de traitement CrMo; fonte sphéroïdale ou ADI

Moyeu du rotor

Maintient les pales pendant la rotation

Fonte sphéroïdale ou ADI

Vis et boulons

Maintiennent les organes; doivent supporter des charges extrêmement élevées

Aciers de traitement CrMo et CrNiMo

de 50 %. La fonte ADI permet ainsi de réaliser des économies de poids considérables dans la fabrication des grosses pièces coulées (moyeu, arbre creux, boîte d’engrenages).

Des aciers hautes performances pour les engrenages Longue résistance à la fatigue et ténacité élevée : telles sont les caractéristiques souhaitables des engrenages pour éoliennes. Ces pièces, capables de résister à l’usure entraînée par les charges d’impact élevées, sont produites par cémentation pour obtenir une dureté superficielle sur un cœur à forte ténacité.

Les aciers de cémentation NiCrMo (voir le tableau 2) offrent une trempabilité élevée et une forte résistance à la fatigue. À l’heure actuelle, l’acier 18CrNiMo7-6 est généralement utilisé dans la fabrication des engrenages destinés aux éoliennes.

Cette industrie exige également d’autres

Tableau 2

équipements comme les grandes grues mobiles utilisées pour dresser les éoliennes. En raison de la grande hauteur des ouvrages et du poids des éléments à lever, ces engins sont pourvus de flèches en acier à ultra-haute résistance (dans la gamme de S690 à S960, voir le tableau 2).

Les flèches sont généralement fabriquées en plaques d’acier trempé et revenu, avec une teneur en nickel pouvant aller jusqu’à 2 %.

Les vents les plus forts et les plus réguliers soufflent en mer, dans des zones où les eaux ont une profondeur supérieure à 60 m (200 pieds), ce qui interdit l’emploi de turbines à base fixe. Les industriels procèdent actuellement à des essais d’éoliennes flottantes, comme dans le parc de Hywind en Écosse, dont les cinq turbines ont une capacité totale de 30 MW. On envisage même l’installation d’éoliennes flottantes encore plus grosses, capables de produire plus de 10 MW.

Teneur des alliages (% poids, min./max.)

Nuance d'acier

Nº du matériau

18CrNiMo7-6

1.6587

ADI S690QL

1.8928

S890QL

1.8983

S960QL

1.8933

C

Si

Cr

Mo

Ni

Cu

0,15 /0,21

≤0,40

1,50 /1,80

0,25 /0,35

1,40 /1,70

-

3,5 /3,7

1,9 /2,3

0,15 /0,30

0,6 /2,5

0,6 /1,0

0,02 max

0,80 max

0,70 max

2,0 max

0,50 max

1,50 max

Limite d’élasticité minimum MPa <2 po d’épaisseur

Le potentiel des éoliennes en mer Selon les pronostics de l’Agence internationale de l’énergie, diffusés dans un rapport paru récemment, le marché mondial des éoliennes en mer prendra un essor considérable au cours des 20 prochaines années. Sous l’impulsion des mesures d’encouragement prises par les gouvernements, ainsi que suite aux progrès techniques réalisés dans la conception de turbines plus grosses et de bases flottantes, la capacité de production devrait être multipliée par 15 d’ici 2040. Les éoliennes en mer offrent un potentiel de production d’électricité annuel mondial supérieur à 420 000 TWh, soit 18 fois la demande d’électricité actuelle à l’échelle de la planète. L’apport en nickel sera vital pour ces installations fonctionnant dans des environnements marins hautement corrosifs. www.iea.org/offshorewind2019/

690 890 960

NICKEL, VOL. 34, Nº 3, 2019 | 13

LE SAVIEZ-VOUS? LES EXPERTS DU NICKEL INSTITUTE RÉPONDENT À VOS QUESTIONS

Q R

Q : En quoi consistent le décapage et la passivation de l’acier inoxydable?

L’opération entraîne également un épais-

contact de l’oxygène contenu dans l’air

sissement du film passif, ce qui accroît

ambiant ou dans une solution aqueuse,

légèrement la résistance à la corrosion,

forme spontanément un film oxydé

mais son but principal est l’élimination du

passif qui la protège contre la corrosion.

fer libre en surface. Les produits employés

Pour obtenir une résistance optimale, la

pour la passivation ne sont pas suffisam-

surface doit être propre et exempte de

ment puissants pour faire disparaître la

contaminants comme le « fer libre » ou

décoloration thermique ni la zone pauvre

rouille provenant d’un contact avec un

en chrome. Après la passivation, la pièce

acier non allié, des dépôts superficiels,

rincée à l’eau est prête à servir.

ou encore la décoloration thermique

Visiter : inquiries.nickelinstitute.org

pauvre en chrome sous-jacente. Le film passif ne se forme pas correctement sur une surface qui n’est pas assez propre.

Le décapage consiste à attaquer la surface métallique à l’aide d’une solution acide, en général un mélange d’acides nitrique et fluorhydrique, corrosif pour l’acier inoxydable, qui fait disparaître les contaminants superficiels décrits plus haut tout en éliminant une couche très mince d’acier, y compris la zone pauvre en chrome. La surface est ensuite rincée à l’eau et subit une passivation spontanée.

La passivation est un nettoyage chimique, visant à éliminer le fer libre superficiel qui entrave la formation du film oxydé passif, à l’aide d’une solution non corrosive pour l’acier inoxydable, soit un acide (nitrique, citrique, phosphorique...), soit un produit hautement oxydant comme le peroxyde d’hydrogène.

14 | NICKEL, VOL. 34, Nº 3, 2019

NICKEL

LIGNE

engendrée par le soudage, avec zone

EN

Geir Moe, ing., est responsable du service d’information technique du Nickel Institute. Avec la collaboration d’experts en la matière dans le monde entier, il offre des conseils techniques gratuits sur une vaste gamme d’applications du nickel – acier inoxydable, alliages de nickel, nickelage... – aux utilisateurs et prescripteurs de matériaux, qui peuvent ainsi employer le nickel en toute confiance.

R : Une surface d’acier inoxydable, au

WWW.NICKELINSTITUTE.ORG

ABONNEZ-VOUS pour recevoir gratuitement un exemplaire imprimé de la revue Nickel en anglais ou un avis par courriel dès la parution d’un nouveau numéro. www.nickelinstitute.org LISEZ la revue Nickel (disponible en ligne en plusieurs langues). www.nickelinstitute.org/library/ CONSULTEZ LES ANCIENS NUMÉROS de la revue Nickel dans nos archives en ligne, qui remontent jusqu’à juillet 2009. www.nickelinstitute.org/library/ SUIVEZ-NOUS sur Twitter : @NickelInstitute JOIGNEZ-VOUS À NOUS sur LinkedIn, en visitant la page du Nickel Institute.

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NOUVELLE PUBLICATION Alloy selection for service in caustic soda (10019) (Le choix des alliages au contact de la soude caustique) décrit les effets corrosifs des diverses concentrations de soude caustique (hydroxyde de sodium), ainsi que le comportement de plusieurs alliages au contact de celle-ci, dans sa fabrication ainsi que dans un certain nombre d’appareils et de procédés qui l’emploient. La soude caustique

KNOWLEDGE FOR A BRIGHTER FUTURE

$OOR\ VHOHFWLRQ IRU VHUYLFH LQ FDXVWLF VRGD

est utilisée dans plusieurs industries (pâtes et papiers, raffinage de l’alumine...) et comme produit de nettoyage. Cette

A GUIDE TO THE USE OF NICKEL-CONTAINING ALLOYS

publication technique du Nickel Institute, entièrement revue, offre un guide utile aux ingénieurs en matériaux.

Publication disponible uniquement en anglais et téléchargeable gratuitement sur www.nickelinstitute.org

LE NICKEL EN VEDETTE Le Nickel Institute a réalisé une

provenance, ses propriétés et les choses

courte vidéo d’introduction au nickel

merveilleuses que le nickel permet

à l’intention du grand public non

d’obtenir! » Les personnes curieuses d’en

initié. « Beaucoup d’internautes qui

apprendre encore davantage trouveront

visitent notre site Web recherchent des

sur le site du Nickel Institute une docu-

renseignements de base sur le nickel,

mentation approfondie et très étendue.

explique la réalisatrice, Isaline de Baré,

La vidéo en anglais, sous-titrées en

Communications Specialist au Nickel

plusieurs langues, dont le français, est

Institute. Nous leur expliquons en

disponible sur la chaîne YouTube et sur le

deux minutes ce qu’est le nickel, sa

site Web du Nickel Institute.

CODES UNS

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

UNS

Al

C

Co

Cr

Cu

Fe

Mn

Mo

N

Ni

P

S

Si

W

V

N06059 p. 8

0,10,4

0,01 max.

0,30 max.

22,024,0

0,05 max.

1,5 max.

0,5 max.

15,016,5

-

bal.

0,015 max.

0,010 max.

0,10 max.

-

-

N08031 p. 8

-

0,015 max.

-

26,028,0

1,01,4

bal.

2,0 max.

6,07,0

0,150,25

30,032,0

0,020 max.

0,010 max.

0,3 max.

-

-

N10276 p. 8

-

0,02 max.

2,5 max.

14,516,5

-

4,07,0

1,0 max.

15,017,0

-

bal.

0,04 max.

0,030 max.

0,08 max.

3.04.5

0.35 max.

S30400 p. 2

-

0,08 max.

-

18,020,0

-

bal.

2,00 max.

-

-

8,010,5

0,045 max.

0,030 max.

1,00 max.

-

-

S31600 p. 5, 16

-

0,08 max.

-

16,018,0

-

bal.

2,00 max.

2,003,00

-

10,014,0

0,045 max.

0,030 max.

1,00 max.

-

-

NICKEL, VOL. 34, Nº 3, 2019 | 15

FEMME DE LETTRES

VIRGINIA KING

Katherine Mansfield est l’un des écrivains néo-zélandais les plus connus dans le monde. Pour commémorer l’œuvre de sa compatriote, la sculptrice Virginia King a créé une statue qui se dresse aujourd’hui dans sa ville natale de Wellington.

Katherine Mansfield ambitionnait d’être considérée « comme une femme de lettres d’abord, une femme ensuite ». Virginia King a su saisir l’essence de sa personnalité tout en rappelant sa production littéraire.

Dimensions : 3,4 m de hauteur et 1,2 m de largeur Matériaux : Tôle d’acier inoxydable de nuance 316 (UNS S31600) qualité marine de 2,5 mm. Les mains et le visage sont coulés en acier inoxydable 316 recyclé provenant de pièces de vélo.

16 NICKEL, | NICKEL, 3, 2019 VOL.VOL. 34,34, Nº Nº 3, 2019

L’effigie de trois mètres de hauteur est en tôles d’acier inoxydable dans lesquelles l’artiste a découpé au laser des mots et des bribes de phrases tirés des écrits de Katherine Mansfield. Sur son bras droit tendu, on peut lire « cette lettre est comme mon bras qui t’enserre fugitivement »; ailleurs, « les regrets sont un lamentable gaspillage d’énergie ».

Chaque mèche de la chevelure cite une emplette tirée des listes retrouvées dans son journal pour l’année 1922.

grâce aux ondulations des tôles d’acier

Virginia King est parvenue à donner une impression d’étoffes en mouvement

statue orne le parc Midland, au cœur du

inoxydable. Le flottement des vêtements rappelle les paysages passionnément évoqués dans les nouvelles et les poèmes de Katherine Mansfield. Le jour, la sculpture reflète les coloris et la beauté du parc environnant; la nuit, une lampe l’illumine de l’intérieur.

Commandée par le Wellington Sculpture Trust, la société des amis de Katherine Mansfield et la ville de Wellington, la quartier de Lambton Quay.