NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024

MAGAZINE

NICKEL

L A RE V UE SPÉCI A LISÉE DU NICK EL E T DE SES A PPLIC ATIONS NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024

L’omniprésence du nickel Minerais de nickel : latérites et sulfures

Transport maritime : conversion au GNL

Entretien avec Heather Allain, du Materials Technology Institute

ÉTUDE DE CAS 30 PONT INTERNATIONAL GORDIE HOWE Baptisé du nom d’un des joueurs de hockey les plus résilients et les plus légendaires de tous les temps, le pont international Gordie Howe promet d’être un splendide viaduc © PONT INTERNATIONAL GORDIE HOWE, 2022

routier enjambant la rivière Détroit pour relier le Canada et les États-Unis.

Avec son tablier principal de plus

La construction a commencé en juillet

de 850 m reliant Détroit (Michigan)

2018, pour une durée de vie nominale

et Windsor (Ontario), ce viaduc à

de 125 ans. La sélection des matériaux

6 voies de 2,5 km sera le plus long

adéquats nécessitait un plan d’évalua-

pont à haubans d’Amérique du Nord.

tion détaillé. Les ingénieurs du PPP

Il desservira le passage frontalier nord-américain le plus fréquenté en volume d’échanges commerciaux.

La conception, la construction, l’entretien et l’exploitation de cet ouvrage de 6,4 milliards de dollars canadiens sont menés par un consortium réunissant ACS Infrastructure, Fluor, Aecon et Dragados Canada. Une fois terminé, il offrira six voies routières ainsi que des pistes cyclables et pédestres agrémentées de réalisations artistiques.

Longueur totale : 2,5 km Largeur : 37,5 m Hauteur : 220 m Plus longue travée : 853 m

à la corrosion supérieures des aciers inoxydables de nuances 2304

Au début des années 2000, les deux

(UNS S32304) ou 2205 (S32205) répon-

pays s’inquiétaient de plus en plus du

dant à la norme ASTM 955 pour

fait que le pont Ambassadeur, ouvrage

garantir la durabilité des éléments de

privé à quatre voies construit en 1929,

structure en béton armé essentiels

nécessitait d’importantes réparations et ne suffirait pas au volume de trafic à venir.

L’Autorité du pont Windsor-Détroit (APWD) a formé un partenariat public-privé (PPP) avec le consortium Bridging North America, qui réunit les entreprises possédant l’expertise

NICKEL, VOL. VOL. 39, 39, Nº Nº 1.

1. 2024 2024 22 || NICKEL,

ont choisi les propriétés de résistance

directement exposés aux sels de voirie et à l’action des vagues.

Avec le regain des échanges entre les deux pays depuis la fin de la pandémie de COVID-19, on attend avec impatience l’ouverture du nouveau pont prévue pour l’automne 2025.

requise pour conduire ce gigantesque

Un grand succès pour le Canada et les

chantier d’infrastructure.

États-Unis.

ÉDITORIAL L’OMNIPRÉSENCE DU NICKEL

WIKIMEDIA COMMONS

Le nickel est prisé pour ses propriétés hors pair dans une myriade d’utilisations embrassant une grande diversité de secteurs d’activité. Il sert en majeure partie à produire de l’acier inoxydable destiné à un large éventail d’utilisations finales. Il contribue ainsi au bon fonctionnement et à la durabilité de toutes sortes de réalisations techniques, des biens de consommation aux grands chantiers de construction. En même temps, avec un essor de 30 % en 2022, c’est dans la fabrication des batteries que son usage progresse le plus vite1.

Utilisations primaires du nickel en 2022 Nickelage 5% |

Autres 3% | Batteries 17 % Aciers inoxydables au nickel 66 %

Aciers alliés 3 %—

SOURCE : SMR GMBH

Alliages à base— de nickel 6%

Utilisations finales du nickel en 2022 Autres composants industriels 4% | Autres Industries 4% de processus Transports et mobilité 14 % 25 %

Énergie 12 %—

Architecture et bâtiment 12 %

Biens de consommation, restauration, agroalimentaire 28 %

En couverture La météorite d’Hoba, en Namibie, mesure 2,7 × 2,7 × 0,9 m et son poids est estimé à plus de 60 tonnes. Elle se compose d’environ 84 % de fer et 16 % de nickel.

Cette édition de Nickel présente toute une palette d’utilisations de ce métal et explore quelques-unes de ses innombrables fonctions dans différentes industries où il améliore les propriétés des matériaux et rend possible de nouvelles technologies.

On y découvre un dispositif médical d’avant-garde, une technique révolutionnaire de recyclage des batteries, un usage de l’acier inoxydable qui protège les poissons, une œuvre d’art urbain spectaculaire et des méthodes renforçant la longévité des ponts. Le nickel y joue chaque fois un rôle de premier plan.

Ce numéro inaugure aussi une nouvelle série d’articles sur la production du nickel.

Il y sera question de durabilité, de procédés de traitement et de progrès innovants, en commençant par les minerais de nickel (en page 6).

Bienvenue dans cette exploration des multiples facettes de l’univers du nickel et de son rôle indispensable dans les progrès du monde contemporain.

Clare Richardson Rédactrice en chef 1

Benchmark Mineral Intelligence

NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024 | 3

02

Étude de cas 30 Pont international Gordie Howe

03

Éditorial L’omniprésence du nickel

04

En bref

06

Traitement du nickel

NICKEL

E N B R E F

SOMMAIRE

Latérites et sulfures

08

Station de captage de l’eau respectueuse des poissons

10

Materials Technology Institute Entretien avec Heather Allain

12

Transport maritime propre Convertion au GNL

13

Alliages au nickel Les alliages réfractaires

14

Le saviez-vous ?

15

Pourquoi le nickel ?

15

Codes UNS

16

Le haricot coincé d’Anish Kapoor

La revue Nickel est publiée par le Nickel Institute. www.nickelinstitute.org Président : Hudson Bates Rédactrice en chef : Clare Richardson communications@nickelinstitute.org Collaborateurs : Gary Coates, Rick Husa, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Lissel Pilcher, Lyle Trytten, Benoît Van Hecke, Odette Ziezold

Évolution des prothèses valvulaires

Conception : 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 de banques d’images : iStock©fabio lamanna (couverture), iStock©selimaksan (page 4), iStock©Nanang Sugianto (page 6), iStock©DaveAlan (page 8), iStock©pricelessphoto (page 13), VectorStock FancyTapis et Sergio34 (page 15).

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Le professeur Dong Nianguo et son équipe à lʼhôpital du Peking Union Medical College ont créé la première prothèse valvulaire « vivante » en rendant possible son endothélialisation pour quʼelle soit plus durable et résistante que les valves actuelles entièrement en tissus porcins. La valve porcine se calcifie au fil du temps, si bien quʼelle ne se referme plus tout à fait et laisse refluer le sang. Pour y remédier, les chercheurs ont inséré entre la prothèse porcine et la valve humaine une armature réticulaire en Nitinol (alliage a mémoire de forme UNS N0155) à laquelle les cellules de lʼhôte se fixent pour former graduellement un tissu valvulaire.

Ce tissu vivant finit par remplacer toutes les cellules porcines, éliminant ainsi la calcification et le risque de rejet de la prothèse. Résultat : une prothèse qui sʼouvre et se referme avec plus de vigueur grâce à une structure tissulaire très similaire à celle de la valve cardiaque humaine. Pour citer Qiao Weihua, un membre de lʼéquipe : « Nous nʼavons jamais abandonné, et nos espoirs se sont enfin réalisés ».

Puissante armature Voici une première dont lʼapplication promet de renforcer lʼacier inoxydable et les autres alliages et dʼen accroître ainsi les capacités. Des chercheurs GRST

du laboratoire national dʼOak Ridge (ORNL), dans le Tennessee, ont montré

Une solution gagnante Fin 2023, la société hongkongaise GRST (Green, Renewable, Sustainable Technology) a remporté un prix Earthshot pour un procédé rendant les

quʼune couche superficielle de nitrure de bore hexagonal (h-BN) améliorait la protection à long terme contre les milieux très corrosifs tout en atténuant lʼoxydation à haute température

batteries de véhicule électrique plus écologiques par lʼemploi de composants

dans lʼair. Appliquées par dépôt

faciles à recycler.

chimique en phase vapeur à pression

Fondé en 2020 par William, prince de Galles, ce prix annuel récompense les

atmosphérique, les couches dʼh-BN

solutions innovantes aux défis écologiques les plus pressants : pollution de lʼair

sont produites à partir de sources de

et de lʼeau, dégradation de lʼenvironnement, gestion de déchets et changements

bore solides et dʼazote moléculaire.

climatiques. GRST fabrique sa batterie à partir dʼun liant composite hydroso-

Lʼajout de cette couche protectrice

luble plutôt quʼavec des solvants volatils et des matériaux difficiles à recycler.

dʼh-BN aux alliages de fer et de nickel

Quand elle arrive en fin de vie, le lithium, le cobalt et le nickel sont récupérés à

devrait améliorer la résistance de

moindres frais et réutilisés dans de nouvelles batteries, ce qui réduit les besoins dʼextraction minière. Encore une innovation gagnant-gagnant pour les VE et lʼenvironnement.

produits industriels tels que panneaux solaires, semiconducteurs et aubes de turboréacteurs. Ivan Vlassiouk, qui a dirigé lʼétude, souligne un autre

Connaître le nickel

avantage : « Lʼemploi de ce procédé

La dernière vidéo du Nickel Institute, intitulée Knowing Nickel (connaître

performances des nouveaux dispo-

le nickel), éclaire deux concepts scientifiques importants pour la sécurité

sitifs électroniques et photoniques

dʼutilisation du nickel : la biodisponibilité et la bioélution. Ce court métrage

bidimensionnels ». Les résultats

convivial. Sʼil pique votre curiosité, le site du Nickel Institute propose bien sûr des documents plus approfondis : www.nickelinstitute.org

couches dʼh-BN pourrait améliorer les

sont publiés dans la revue Advanced Materials Interfaces.

ADAM MALIN (ORNL, DÉPARTEMENT DE L’ÉNERGIE DES É.-U.)

dʼanimation communique ces informations sérieuses sur un ton ludique et

pour synthétiser une ou plusieurs

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L’INDUSTRIE DU NICKEL, PARTIE 1 TRAITEMENT DU NICKEL : LATÉRITES ET SULFURES Voici le premier article d’une série consacrée à l’industrie du nickel vue de l’intérieur, pour mieux faire comprendre ce qu‘elle fait et comment elle le fait, ainsi que quelques-uns des défis à surmonter dans la production de cet élément essentiel aux multiples usages. Il sera notamment question de minerais, de procédés de traitement, de durabilité et de progrès en cours. Commençons par les minerais.

Le nickel s’utilise surtout dans deux domaines : les aciers inoxydables et autres alliages et la chimie (en particulier celle des batteries). Les aciers inoxydables représentent la plus grande part du marché du nickel, tandis que les batteries en constituent celle qui progresse le plus vite.

Pour répondre à la demande mondiale

minerais latéritiques de nickel, ainsi

de nickel, on en produit à partir de

qu’un commerce de concentrés de

deux grandes sources : l’extraction

minerais sulfureux de nickel.

minière et le recyclage des matériaux.

Le recyclage (de l’acier inoxydable, des alliages de nickel ou des batteries) est une part importante de la chaîne de valeur du nickel. La très grande recyclabilité du nickel est un facteur essentiel de sa durabilité, mais le marché se concentre avant tout sur le matériau fraîchement extrait, qui entre aujourd’hui dans la chaîne d’approvisionnement à raison d’environ 3 millions de tonnes par an.

Deux grands types de minerais Le nickel se trouve dans deux grands types de minerais : les minerais latéritiques (oxydés), exploités surtout en zones tropicales et subtropicales, et les minerais sulfureux, exploités surtout en zones tempérées à subarctiques. Les principales mines de nickel se situent dans les régions indiquées sur la carte ci-contre, mais certaines de ces régions en comptent plusieurs et d’autres

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Minerais latéritiques Les minerais latéritiques se trouvent en gisements de surface et on en distingue deux grands types : les limonites (moins riches en nickel et plus riches en fer) et les saprolites (plus riches en nickel et moins riches en fer). Les limonites contiennent généralement du cobalt, ce qui augmente leur valeur, tandis que les saprolites ne sont traitées que pour leur nickel.

Aujourd’hui, les limonites sont le plus souvent lixiviées à l’acide sulfurique pour récupérer le nickel et le cobalt dissous sous forme de composés intermédiaires nickel-cobalt. Ces derniers peuvent ensuite être raffinés pour produire du nickel métallique ou introduits directement dans la chaîne d’approvisionnement destinée aux batteries. Ce procédé en solution aqueuse est appelé hydrométallurgie.

une seule. Les mines indonésiennes

Les saprolites sont traitées par fusion

comptent pour plus de 50 % de la

au four à arc électrique (souvent

production actuelle de nickel. Le trai-

alimenté au charbon) pour récupérer

tement du minerai se fait souvent près

le nickel sous forme d’alliage fer-nickel.

de la mine, mais il existe un important

En général, cet alliage sert directement

commerce régional et mondial de

à fabriquer de l’acier inoxydable. La

Exploitations de minerais latéritiques Exploitations de minerais sulfureux

demande croissante de batteries

concentrés de nickel expédiables. Ces

fait également renaître une pratique

derniers sont ensuite traités dans des

ancienne consistant à convertir

équipements centralisés. Il s’agit le plus

l’alliage par fusion en un produit

souvent de fonderies de nickel où le

intermédiaire à raffiner davantage (la

concentré est fondu en utilisant

matte de nickel). Cette séquence de

l’énergie du soufre qu’il contient et de

traitements thermiques constitue la

l’électricité pour produire une matte de

pyrométallurgie.

nickel à raffiner davantage, mais il

Minerais sulfureux

existe aussi des procédés hydrométal-

Les gisements de minerais sulfureux se

lurgiques directs.

trouvent tant en surface qu’en profon-

Des articles à venir analyseront

deur et contiennent souvent, en plus du

ces technologies plus en détail, en

Le nickel est extrait de deux grands types de minerais : les latérites et les sulfures.

cobalt, des métaux précieux ou

soulignant quelques améliorations

semi-précieux comme le cuivre, le

passées et en cours, quelques-uns des

platine et le palladium, dont la valeur

problèmes de durabilité que l’indus-

combinée peut dépasser celle du nickel.

trie doit surmonter et quelques-unes

Leur traitement diffère de celui des

des voies nouvelles qui pourraient

latérites. Il est presque toujours

se concrétiser parallèlement aux

possible de les transformer sur place en

méthodes actuelles.

Organigramme général de l’industrie du nickel nouvellement extrait Extraction des sulfures

Traitement à la mine

Fusion et raffinage

Fusion

Alliage fer-nickel

Nickel métallique

Usage chimique (batteries) Acier inoxydable et alliages

Conversion

Extraction des latérites

Lixiviation

Produits intermédiaires

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UNE STATION DE CAPTAGE DE L’EAU RESPECTUEUSE DES POISSONS

Inaugurée en 2022, la station RDR (Rangitata Diversion Race) capte l’eau du Rangitata, un fleuve de l’île du Sud de la Nouvelle-Zélande, et joue ainsi toute l’année un rôle essentiel pour les besoins en irrigation, en réserves d’eau et en hydroélectricité. Cependant, ses répercussions sur les populations de poissons indigènes ont nécessité la mise en place d’une solution de dégrillage innovante.

L’entreprise australienne AWMA Water Control Solutions a conçu et construit l’un des plus grands systèmes de captage de l’eau respectueux des poissons au monde en utilisant plus de 55 tonnes d’acier inoxydable au nickel.

Pour résoudre le problème, il a fallu concevoir et construire un système de

autonettoyante et respectueuse des

captage écologique et durable en aciers

poissons, maintient le débit de l’eau de

inoxydables au nickel de nuances 304

manière fiable pour un faible coût total

(UNS S30400) et 316 (S31600). La solution

du cycle de vie.

de dégrillage offre le débit requis tout en assurant le passage sans encombre

Le système utilise sept crépines en T (soit un total de 14 grilles cylindriques),

et le retour au réseau fluvial des

un grand panneau de dégrillage et une

poissons de pêche sportive tels que

vanne à déversoir plat, le tout en acier

truites et saumons, ainsi que de

inoxydable.

diverses espèces indigènes menacées.

8 | NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024

en acier inoxydable qui, en plus d’être

Les trois principales caractéristiques

Des recherches approfondies ont

des grilles, choisies avant tout pour la

conduit à sélectionner un système de

protection des poissons, étaient l’ouver-

dégrillage autonettoyant utilisant des

ture de maille, la vitesse d’approche et

grilles à fissures et éprouvé depuis

la fonction d’autonettoyage. L’ouverture

des décennies. Cette solution efficace

de maille a été adaptée à la faune

intègre une structure de dégrillage

aquatique locale en tenant compte des

AWMA WATER CONTROL SOLUTIONS.

espèces de poissons et de leurs cycles

panneau de dégrillage en acier inoxy-

reproductifs. Les faibles vitesses d’ap-

dable pèse 8 tonnes et mesure 30 m sur

proche préviennent l’entraînement et

3,5 m (soit 105 m2).

en répartissant le débit en douceur et uniformément sur toute la surface de dégrillage.

Les dégrilleurs intègrent des grilles à fissures en acier inoxydable et des systèmes de nettoyage à brosses internes et externes éliminant efficacement algues et débris tout en maintenant

Pour faciliter le passage des poissons, le est régulé par surverse au moyen d’une vanne à déversoir plat constituée d’environ 1,8 tonne d’acier inoxydable.

l’installation.

optimal.

mètre sur 3 m de longueur.

Chacun des sept systèmes de levage et d’abaissement des dégrilleurs cylindriques mesure 8,75 m de hauteur et intègre un arbre d’entraînement de 100 mm de diamètre en acier inoxydable 316 protégé par un carter en acier inoxydable 304 recouvrant aussi les poupées. Ces systèmes utilisent un total de 140 m de câbles en acier 316 équipés de tendeurs et de raccords. Le grand

Brosse rotative interne

acier inoxydable ont été décapées avant

La fabrication du système de dégrillage

inoxydable 304 et font 2,1 m de dia-

Cylindres rotatifs en grille à fi ssures

Toutes les surfaces des composants en

a nécessité au total plus de 55 tonnes

constitués de grilles à fissures en acier

Eau dégrillée

débit de sortie du canal de dérivation

la protection des poissons et le débit

Les 14 dégrilleurs cylindriques sont

Brosse externe fi xe

AWMA WATER CONTROL SOLUTIONS.

l’impaction des débris et des poissons

Actionneur Vanne

d’acier inoxydable. Ce matériau garantit la durabilité et le bon fonctionnement de la station de captage pour une longévité en eau douce de plus de 50 ans. En conjuguant conception innovante et aciers inoxydables performants, cet équipement d’infrastructure constitue une solution écologique optimisant le débit et la qualité de l’eau captée, réduisant la consommation

Le système utilise sept dégrilleurs en T (soit un total de 14 grilles cylindriques), un grand panneau de dégrillage et une vanne à déversoir plat, le tout en acier inoxydable au nickel.

d’énergie et protégeant les poissons indigènes.

Condensé d’un article paru dans le numéro 78 de la revue Australian Stainless.

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ENTRETIEN AVEC HEATHER ALLAIN, DIRECTRICE GÉNÉRALE DU MATERIALS TECHNOLOGY INSTITUTE Le Nickel Institute est un fervent collaborateur du Materials Technology Institute (MTI) depuis plus de vingt ans. En lui apportant ses données et son expertise sur les aciers inoxydables, les alliages de nickel et les techniques de soudage et de fabrication utilisant ces matériaux, le Nickel Institute favorise le succès de leurs usages industriels. Nous avons interrogé Heather Allain, directrice générale du MTI, sur sa passion pour les matériaux et sur le rôle moteur de son organisation dans la sensibilisation aux questions

MATERIALS TECHNOLOGY INSTITUTE

de sécurité, de fi abilité et de durabilité de leur utilisation.

Heather Allain fait partie de l’équipe du MTI depuis 2008. Avant d’accéder à sa direction générale, elle a été directrice adjointe chargée de l’accompagnement des projets et de la région Europe pendant 14 ans.

Après sa licence en sciences des matériaux à l’Unive rsité Rice , e lle a travaillé che z DuPont pendant 14 ans avant de rejoindre le MTI.

Q : Parlez-nous de vous et de ce qui vous a

communs qu’elles considèrent comme

amenée à vous intéresser aux matériaux.

prioritaires. Les travaux du MTI jouent

J’adorais tant la chimie au lycée que

un rôle important en recueillant des

je me suis inscrite en génie chimique

savoirs en génie des matériaux, en les

à l’Université Rice. Dans mon premier

mettant à la disposition d’une nouvelle

cours de science des matériaux, j’ai

génération d’ingénieurs et en créant

été captivée par la manière dont les

des ressources qui n’existent nulle part

fondamentaux que sont la taille et la

ailleurs. Ces travaux comblent des

charge des atomes déterminaient la

lacunes dans les savoirs et savoir-faire

structure cristalline des métaux et les

techniques en mettant l’accent sur la

propriétés résultantes des matériaux.

sécurité, la fiabilité et la durabilité

Cela m’a incitée à me réorienter vers

dans les industries de processus.

cette discipline où les cours, en particulier ceux sur la corrosion, ont renforcé chez moi un intérêt pour ce domaine

Il s’agit par exemple des ouvrages de

qui, des années plus tard, m’a amenée

la série Materials Selector, largement

au MTI.

reconnue comme la référence absolue pour différents types de milieux

Q : Qu’est-ce que le MTI et quelle est son importance ?

Le MTI se distingue par son modèle collaboratif. Ses membres sont des entreprises des industries de processus qui fi nancent des études et projets non exclusifs sur des problèmes

10 | NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024

Q : Par exemple ?

corrosifs, et de la série des Atlases of Microstructures, qui illustre presque toutes les formes de produits pour un alliage ou une famille d’alliages donnés.

Q : Qui sont vos membres ?

Les entreprises membres du MTI

s’occupent à la fois des produits chimiques intermédiaires et du

Q : Comment fonctionne le MTI ?

raffinage pétrogazier et sont parmi

Le MTI est né en Amérique du Nord en

celles qui se chargent des procédés

1976. Comme beaucoup de ses membres

les plus exigeants en donnant la

sont ailleurs dans le monde, il a élargi

priorité à la sécurité et à l’excellence

sa présence à l’Asie et à l’Europe au

opérationnelle. Nous avons la structure

début des années 2000. En général, nous

idéale pour appuyer nos membres dans

nous réunissons en personne sept fois

leurs décisions techniques en mettant

par an dans le cadre de nos conseils

nos ressources et notre réseau à leur

consultatifs techniques. Chaque ren-

disposition.

contre régionale offre des formations et des présentations techniques, ainsi

Q : Quels sont les avantages de l’adhésion

que des occasions pour les membres de

au MTI ?

faire part des échecs et difficultés ren-

Beaucoup d’entreprises adhèrent

contrés sur leurs sites et des manières

au MTI par intérêt pour l’un de ses

d’y remédier. Enfin, nous organisons

domaines de recherche ou pour propo-

tous les deux ans un symposium

ser un projet. C’est là sa principale offre

mondial ouvert au public.

Ensuite, c’est la valeur du réseau

Q : Quel est l’intérêt des rencontres en

lui-même qui leur devient indispen-

personne ?

sable. Sur le forum en ligne du MTI, les membres posent des questions et obtiennent des réponses, souvent en l’espace de quelques heures. Plus de

MATERIALS TECHNOLOGY INSTITUTE

de valeur.

La recherche d’idées et la mise au point du cadre, des objectifs et des livrables des différents projets se font

30 entreprises membres y ont demandé

plus efficacement en personne. Les

des solutions et des conseils en 2023, et

rencontres du MTI incluent aussi des

plus de 10 000 messages de discussion y

activités de formation et de réseautage

sont archivés et consultables.

qui marchent mieux en personne.

Sa bibliothèque de ressources techniques est aussi très appréciée. Les

Q : Comment choisissez-vous les projets à

membres ont accès en tout temps aux

financer ?

archives de ses publications, présentations, webinaires sur demande, etc.

Les membres bénéficient également de ses formations, tables rondes et webinaires techniques d’une heure, ainsi que de son podcast mensuel, Corrosion Chronicles, qui portent tous sur des sujets qui les intéressent. Ces ressources sont aussi offertes aux nonmembres pour servir l’ensemble de l’industrie. Gary Coates, de l’équipe du

Toute entreprise membre du MTI peut proposer une idée de projet.

Notre processus prévoit une sélection minutieuse par les membres, ce qui renforce l’adhésion d’ensemble. Le ou la porte-parole de l’entreprise membre présente le projet examiné au conseil

Le MTI organise chaque année plusieurs cours et tables rondes portant sur un éventail de questions relatives aux matériaux. Le programme complet des rencontres se trouve sur son site : www.mti-global.org.

consultatif, qui vote sur son intérêt technique. À l’issue de l’approbation technique, le conseil d’administration

Nickel Institute, a participé à plusieurs

autorise le financement. Les projets

de nos rencontres comme conférencier

sont souvent financés et mis en route en

et animateur ou co-organisateur, et

l’espace d’une année. Les projets actuel-

nous nous félicitons de bénéficier de

lement financés ou examinés figurent

son expertise sous cette forme.

sur le site du MTI : mti-global.org.

NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024 | 11

LE NICKEL AU SERVICE DU TRANSPORT MARITIME PROPRE

Enveloppe externe

Tuyau interne

Prise de vide

Séparateur

CRYOSPAIN

CRYOSPAIN

Multicouche

Compensateur

Depuis janvier 2020, l’Organisation maritime internationale (OMI) plafonne la teneur en Les conduites à isolation sous vide sont fabriquées à partir de deux tubes coaxiaux : un tuyau interne transportant le fluide et une enveloppe externe emprisonnant une couche de vide. La conversion est difficile, car il faut travailler dans des espaces restreints autour du matériel existant.

soufre du fioul alimentant les navires afin de réduire la pollution par les oxydes de soufre.

Le nouveau plafonnement mondial de

Cryospain a fourni des conduites à

la teneur en soufre force le transport

double enveloppe en 316L (UNS S31603)

maritime à repenser ses options, qui

maintenant le GNL à l’état liquide. La

sont essentiellement au nombre de

nuance 316L assure leur résistance à

trois : combustibles de remplacement, fioul à faible teneur en soufre, et épurateurs éliminant les oxydes de soufre des gaz d’échappement.

Les combustibles de remplacement comprennent l’ammoniac, le méthanol, l’hydrogène et le gaz naturel liquéfié (GNL), un carburant à faible teneur en soufre. Cryospain, une entreprise espagnole de matériel de cryogénie, a récemment converti le moteur et le système d’alimentation d’un navire pour un fonctionnement au GNL. La conversion consiste notamment à installer des conduites servant à transporter et stocker le gaz naturel, liquéfié ou non, et à alimenter les moteurs

12 | NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024

la corrosion en milieu maritime et aux basses températures.

On a installé environ 275 m de conduites, dont 160 m isolés sous vide (par retrait de l’air entre les deux enveloppes coaxiales). Là où le gaz naturel doit rester liquide (par exemple du terminal à quai aux citernes des navires), l’isolation par le vide maintient le refroidissement requis. Les conduites ne nécessitant pas de maintien à l’état liquide, comme celles des brûleurs du navire, peuvent être à double enveloppe sans isolation par le vide. Le système utilise au total 6 tonnes d’acier inoxydable 316L.

avec celui-ci. Avec un point d’ébulli-

La navigation du bâtiment ainsi

tion situé à -162 °C, le GNL nécessite

converti est plus propre, écologique,

l’emploi d’aciers inoxydables au nickel.

efficace et économe qu’avant.

SUJET BRÛLANT LES ALLIAGES RÉFRACTAIRES En général, on envisage les alliages au nickel sous l’angle de leur résistance à la corrosion e n milie u aque ux, comme dans l’e au de me r, le s procédés agroalime ntaire s e t la production de produits chimiques. Pourtant, certains alliages, dits réfractaires, s’utilisent presque exclusivement à des températures situées entre 540 °C et 1230 °C. Les alliages réfractaires sont fonda-

et réduit ainsi cette perte de métal.

mentalement de deux types : ferri-

L’augmentation de la teneur en chrome

tiques ou austénitiques. Les alliages

accroît la résistance au calaminage,

austénitiques sont les plus utilisés, car

mais nécessite en même temps d’aug-

leur microstructure off re une ductilité

menter la teneur en nickel pour main-

et une résistance aux contraintes

tenir la microstructure austénitique.

thermiques dépassant celles de l’acier

L’ajout d’aluminium ou de silicium

au carbone. Cette microstructure

peut aussi améliorer la résistance au

austénitique et les attributs afférents

calaminage fournie par le chrome. Le

résultent d’une teneur en nickel allant

nickel apporte aussi d’autres avantages.

de 8 % à 75 %.

Il accroît la résistance à la carburation

Le tableau ci-dessous présente

pouvant se produire dans les fours de

quelques alliages réfractaires courants,

traitement thermique et dans le trai-

dont le plus connu est l’acier inoxy-

tement des hydrocarbures, ainsi que

dable de nuance 304.

celle aux attaques des gaz halogènes

À haute température, l’acier réagit avec

Exemples d’utilisation des alliages réfractaires : • fours de traitement thermique ; • fours de cémentation ; • incinération des déchets de plastiques chlorés.

comme le chlore.

l’oxygène pour former une couche

Les alliages réfractaires au nickel sont

d’oxydes (calamine) entraînant une

essentiels dans les équipements fonc-

perte de métal. Les alliages réfractaires

tionnant à haute température et dans

ont une forte teneur en chrome qui

la fabrication de produits chimiques

ralentit l’épaississement de la calamine

importants.

Composition nominale

Temp. max*

Alliage

Ni

Cr

Fe

304 (S30400)

8

18

72

925 °C (1700 °F)

310 (S31008)

20

25

52

1150 °C (2100 °F)

330 (N08330)

35

19

43

Ajout de nickel

Autres

Si : 1,25

1150 °C (2100 °F)

800H (N08810)

31

21

45

980 °C (1800 °F)

600 (N06600)

76

15,5

8

1090 °C (2000 °F)

601 (N06601)

61,5

22,5

14

Al : 1,4

1200 °C (2200 °F)

602CA (N06025)

63

25

9

Al : 2,2

1230 °C (2250 °F)

Ferrite Structure cubique à corps centré

Austénite Structure cubique à faces centrées

* Température maximum suggérée dans l’air, en service continu

NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024 | 13

LE SAVIEZ-VOUS ?

LES EXPERTS DU NICKEL INSTITUTE RÉPONDENT À VOS QUESTIONS

Geir Moe est l’ingénieur chargé de coordonner le service d’information technique du Nickel Institute. Constituée d’experts techniques situés dans le monde entier, son équipe se tient à la disposition des utilisateurs et prescripteurs de matériaux contenant du nickel pour leur apporter gratuitement des conseils techniques sur une vaste gamme d’utilisations de ce métal (aciers inoxydables, alliages de nickel, nickelage, etc.) et leur permettre ainsi de tirer parti de ses nombreux avantages en toute confi ance. https://inquiries.nickelinstitute.org/

Q R

Q : Nous avons produit un fond bombé par formage à froid d’une plaque de 304L

(UNS S30403) de 10 mm d’épaisseur. Le code des réservoirs sous pression n’impose pas de traitement thermique après formage (recuit). Notre client impose une limite maximum de 3 % pour la teneur en ferrite. Mesurée avec un Fischer Feritscope®, la teneur en ferrite à la carre est de 35 % à 45 % alors qu’elle est inférieure à 3 % quand

on s’en éloigne. L’identifi cation positive du matériau montre que sa composition correspond bien à la nuance 304L. Pourquoi la teneur en ferrite varie-t-elle tant, et comment y remédier ?

R : Le Feritscope ne mesure pas directement la teneur en ferrite. Il mesure

la présence de microstructures

magnétiques dans le métal. La ferrite est la microstructure magnétique la plus connue. Entièrement recuits, les aciers inoxydables austénitiques

EN LIGNE

NICKEL

tels que le 304L sont essentiellement amagnétiques en raison de la microstructure austénitique résultant de

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 X : @NickelInstitute JOIGNEZ-VOUS À NOUS sur LinkedIn, en visitant la page du Nickel Institute.

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métastable. Cela veut dire qu’une partie de cette austénite peut se transformer en une autre microstructure, appelée martensite d’écrouissage, qui devient magnétique sous l’effet de la déformation plastique à froid. La ferrite et la martensite étant toutes deux des microstructures magnétiques, le

D’autres aciers inoxydables à plus forte teneur en nickel résistent à cette transformation en martensite,

15

Perméabilité magnétique pour H = 50

LISEZ la revue Nickel (disponible en ligne en plusieurs langues). www.nickelinstitute.org/library/

Cependant, l’austénite du 304L est

Feritscope ne les distingue pas.

Effet de l’écrouissage sur la perméabilité magnétique des aciers inoxydables au chrome-nickel

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leur teneur en nickel.

301 (6 % Ni)

comme l’indique le diagramme

304 (8 % Ni)

ci-contre.

316 (10 % Ni)

12

310 (20 % Ni)

en microstructures magnétiques

9

mesurée aurait été inférieure à 3 % sur toute la plaque. Ce n’est pas la

6

teneur en ferrite qui augmente lors du formage à froid. S’il faut éliminer

3

0

Mesurée avant le formage, la teneur

la martensite, le seul moyen consiste à recuire le fond bombé. Dans le cas 20

40

60

Réduction à froid (%)

80

du 304L, ce traitement thermique reconvertit la martensite en austénite à partir d’un minimum de 1040 °C.

14 | NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024

Le nickel se décline sous de nombreuses formes, depuis les nanofils jusqu’aux aciers inoxydables.

Mais quelles propriétés en font un élément essentiel dans tant d’objets du quotidien ?

Pourquoi le nickel ?

LE NICKEL DANS LES ÉVIERS

L’évier en acier inoxydable

L’acier inoxydable au nickel est un matériau idéal pour les éviers. Il résiste superbement à la corrosion, et grâce à l’ajout de nickel, comme dans la nuance 304 (UNS S30400), il peut être formé par emboutissage profond.

Dans la nuance 304 (S30400), le nickel produit une structure offrant un taux d’écrouissage élevé qui contribue à répartir la déformation de façon plus homogène qu’avec l’acier au carbone ordinaire ou les aciers inoxydables ferritiques.

Le taux d’écrouissage élevé signifie qu’à mesure que le matériau s’étire, sa résistance s’accroît considérablement dans la zone étirée jusqu’à ce que celle-ci refuse de s’étirer davantage et que d’autres zones plus faibles commencent à le faire.

Par conséquent, l’étirement se répartit davantage sur l’ensemble du matériau pour produire une cuve plus profonde. Avec des matériaux offrant un moindre taux d’écrouissage, l’étirement serait plus localisé et entraînerait une rupture avant que le matériau soit suffisamment étiré.

Codes UNS

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

UNS

C

Co

Cr

Cu

Fe

N01555 P. 5

0,07 max.

0,05 max.

0,01 max.

0,01 max.

0,05 max.

Mn -

S30400 p. 8, 15

0,08 max.

-

18,0 à 20,0

-

restant

S30403 p. 14

0,030 max.

-

18,0 à 20,0

-

S31603 P. 8, 12, 16

0,030 max.

-

16,0 à 18,0

S32205 P. 2

0,030 max.

-

S32304 P. 2

0,030 max.

-

Mo

N

Nb

Ni

P

S

Si

Ti

-

-

0,05 max.

54,0 à 57,0

-

-

-

restant

2,00 max.

-

-

-

8,0 à 10,5

0,045 max.

0,030 max.

1,00 max.

-

restant

2,00 max.

-

-

-

8,0 à 12,0

0,045 max.

0,030 max.

1,00 max.

-

-

restant

2,00 max.

2,00 à 3,00

-

-

10,0 à 14,0

0,045 max.

0,030 max.

1,00 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.

-

21,5 à 24,5

0,05 à 0,60

restant

2,50 max.

0,05 à 0,60

0,05 à 0,20

-

3,0 à 5,5

0,040 max.

0,030 max.

1,00 max.

-

NICKEL, VOL. 39, Nº 1. 2024 | 15

IMAGE : © IWAN BAAN

SPECTACLE D’UN HARICOT COINCÉ Attendue de longue date, voici enfin la première œuvre urbaine permanente du plasticien britannique Anish Kapoor à New York. Familièrement baptisé « The Half Bean » (le demi-haricot), ce reluisant favoïde semble coincé sous lʼétonnant gratte-ciel surnommé tour de Jenga, conçu par le cabinet Herzog & de Meuron au 56 Leonard Street, dans le quartier de Tribeca. Son inauguration tardive en janvier 2023, quinze ans après sa commande, résultait de la complexité du projet, de facteurs économiques et des restrictions liées à la pandémie de COVID-19.

Le projet, lancé par le promoteur Alexico Group, est un brillant exemple d’innovation artistique et architecturale.

La société Performance Structures, qui

précision et polis miroir, la sculpture

a aussi réalisé la Cloud Gate (« le Haricot »)

en forme de bulle de 40 tonnes repose

dʼAnish Kapoor à Chicago, a surmonté

sur le trottoir et mesure près de 15 m

les nombreux défis posés par le

de long sur 6 m de haut. Sa coquille a

profilage et le soudage requis pour

été assemblée sur place autour dʼune

créer une sculpture parfaitement lisse.

imposante structure interne avant

Chaque tronçon de la sculpture a son

dʼêtre soudée, meulée, poncée et polie.

propre châssis, boulonné au sol par le bas et suspendu à lʼimmeuble par des câbles. Des éléments de structure à ressort autorisent un léger mouvement de la sculpture pour absorber lʼeffet du vent, de la neige et des variations de température.

16 NICKEL, | NICKEL,VOL. VOL.39,39,NºNº1.1.2024 2024

Selon la vision dʼAnish Kapoor, « Cette œuvre propose une forme en acier inoxydable à la fois douce et éphémère.

Les miroirs nous conduisent à marquer une pause, à nous laisser absorber et attirer dʼune façon qui bouscule le temps, qui le ralentit peut-être ; ce maté-

Enveloppée de panneaux dʼacier inoxy-

riau crée un nouveau type dʼespace

dable 316L (UNS S31603) découpés avec

immatériel. »