Revêtement de réservoir d'acide sulfurique : acier, vinylester, caoutchouc ou briques

Pour un réservoir d'acide sulfurique, la concentration et la température décident de tout. L'acide concentré à température ambiante se stocke souvent dans de l'acier au carbone nu, protégé par un film de sulfate de fer, à condition de maîtriser la vitesse, la température et l'entrée d'humidité. L'acide dilué, l'acide de concentration intermédiaire et l'acide chaud attaquent l'acier et exigent un revêtement : vinylester, caoutchouc ou briques antiacides sur membrane, choisi d'après les tables de résistance du fabricant et la spécification.

L'acide sulfurique est présent dans les fonderies et affineries, l'industrie chimique, le traitement des eaux, les pâtes et papiers et la métallurgie. Son comportement est paradoxal : très concentré, il est relativement peu agressif pour l'acier ; dilué, il le dissout rapidement. Une erreur de concentration, une entrée d'eau ou une hausse de température suffisent à transformer un stockage sûr en réservoir qui s'amincit. Ce guide s'adresse aux responsables d'entretien, d'inspection et de projets du Québec et de l'Ontario. Il complète notre page sur le revêtement de réservoirs.

Pourquoi la concentration change-t-elle tout ?

La concentration change tout parce qu'elle détermine si l'acide forme sur l'acier un film protecteur ou s'il l'attaque directement. À forte concentration, un film de sulfate de fer se forme et ralentit la corrosion ; à concentration plus faible, l'eau présente rend l'acide pleinement corrosif et dissout ce film.

Trois conséquences pratiques :

• La plage intermédiaire est la plus délicate. Entre l'acide dilué et l'acide concentré se trouve une zone où ni l'acier nu ni certains revêtements ne conviennent. Les limites exactes se lisent dans les tables de résistance du fabricant.
• La dilution locale est un piège. De l'air humide aspiré par l'évent ou une infiltration d'eau dilue la surface de l'acide concentré ; une couche agressive se forme alors au contact de la paroi, souvent sous le niveau d'acide et près du toit.
• La température accélère tout. Une même concentration peut être acceptable à température ambiante et inacceptable à chaud. Toute opération de dilution, qui dégage de la chaleur, doit être prise en compte.

Quand l'acier au carbone nu convient-il ?

L'acier au carbone nu convient pour l'acide concentré à température ambiante, dans un réservoir conçu pour ce service et exploité dans ses limites. La norme NACE SP0294 traite de la conception, de la fabrication et de l'inspection des réservoirs de stockage d'acide sulfurique concentré et d'oléum à température ambiante ; c'est la référence de départ.

Les conditions qui fragilisent l'acier nu sont connues :

• Vitesse et turbulence. Elles arrachent le film de sulfate près des tubulures d'entrée et de sortie ; d'où des sillons de corrosion localisés.
• Dégagement d'hydrogène. La corrosion libère de l'hydrogène, qui peut former des sillons verticaux le long des parois et des tubulures et créer un risque d'atmosphère inflammable dans le ciel du réservoir.
• Entrée d'humidité. Un évent sans dessiccateur ou un toit qui fuit dilue l'acide en surface.
• Pureté du produit. Si le fer dissous est inacceptable pour le procédé, un revêtement ou un autre matériau peut s'imposer même en acide concentré.

Hors de ces conditions, ou pour l'acide dilué, un revêtement intérieur devient nécessaire.

Quels revêtements pour l'acide dilué, intermédiaire ou chaud ?

Pour l'acide dilué ou chaud, on choisit entre trois grandes familles, selon la concentration, la température, l'abrasion et la durée d'arrêt possible pour l'installation. Le tableau ci-dessous donne les orientations habituelles ; les tables de résistance du fabricant et la spécification fixent les limites précises.

Notre comparatif vinylester ou époxy novolaque détaille ces deux résines, et notre guide sur le choix d'un revêtement intérieur de réservoir décrit la démarche complète.

Que vaut le revêtement de caoutchouc en acide sulfurique ?

Le caoutchouc est une solution éprouvée pour l'acide sulfurique dilué, surtout quand le produit contient des solides abrasifs. Il est posé en feuilles collées sur l'acier décapé, puis vulcanisé en autoclave, à la vapeur ou par un procédé à froid selon le type de caoutchouc.

• Caoutchouc souple. Bonne résistance à l'abrasion, adapté aux boues acides.
• Caoutchouc dur (ébonite). Meilleure résistance chimique et thermique, moins souple.
• Caoutchoucs synthétiques. Choisis pour certaines concentrations, températures ou produits associés.

La norme NACE SP0298 traite des revêtements de caoutchouc en feuilles pour l'abrasion et la corrosion. Notre article caoutchouc, céramique ou polyuréthane compare le caoutchouc aux autres revêtements anti-usure.

Quand faut-il des briques antiacides ?

Les briques antiacides s'imposent quand l'acide est chaud, quand la concentration varie fortement ou quand l'abrasion et les chocs dépassent ce qu'un revêtement organique supporte. Elles sont posées avec un mortier résistant aux produits chimiques, devant une membrane étanche qui protège l'acier ou le béton.

• Membrane. C'est elle qui assure l'étanchéité ; la brique la protège de la chaleur et de l'usure.
• Mortier. Le type de mortier se choisit selon l'acide, la température et la présence d'autres produits.
• Briques. ASTM C279 définit les unités de maçonnerie résistantes aux produits chimiques.

La maçonnerie réduit le volume utile, ajoute du poids et prolonge l'installation ; elle se justifie par une durée de service élevée dans les conditions les plus dures. Pour les cuvettes de rétention autour du réservoir, voir notre article sur le revêtement de bassin de rétention chimique.

Comment préparer et appliquer un revêtement intérieur ?

On prépare un réservoir d'acide en trois temps : vidange, neutralisation et lavage des résidus, puis décapage au degré exigé et contrôle des conditions ambiantes. Toute entrée suit les règles d'espace clos, avec mesure de l'atmosphère, y compris l'hydrogène dans un réservoir d'acier.

• Décontamination. Les sels et résidus acides restés dans les piqûres font cloquer le revêtement ; lavage et contrôle des sels solubles selon ISO 8502-6 et ISO 8502-9.
• Réparations. Les sillons, piqûres et soudures sont repris avant le décapage pour obtenir une surface continue.
• Décapage. Le degré, souvent SSPC-SP 5 ou SP 10 pour les revêtements en immersion, vient de la spécification ou du fabricant.
• Fenêtre d'arrêt. Le mûrissement ou la vulcanisation fixe le délai avant remise en service ; notre article sur le revêtement de réservoir en fenêtre d'arrêt aide à planifier.

Comment inspecter un réservoir d'acide sulfurique ?

On inspecte selon un programme qui combine l'état de l'acier, l'état du revêtement et les points faibles connus : tubulures, ciel du réservoir, zone de niveau variable et fond. La fréquence se fixe d'après le service et l'historique de l'ouvrage.

• Acier nu. Mesure d'épaisseur par ultrasons, recherche de sillons d'hydrogène, examen des tubulures et du toit selon NACE SP0294.
• Revêtements organiques. Inspection visuelle, essai de porosité selon NACE SP0188, mesure d'épaisseur.
• Caoutchouc. Essai à l'étincelle, dureté Shore selon ASTM D2240, recherche de décollements.
• Briques. État des joints, fissures, signes de fuite à travers la membrane.

Notre service d'inspection des revêtements produit le relevé et les recommandations.

Comment obtenir une soumission ?

Indiquez la concentration, la température de service et ses variations, le volume, l'état actuel, les solides éventuels et la durée d'arrêt possible. Le prix est sur consultation : il dépend du système, de la préparation, des réparations, de l'accès et de la vulcanisation ou du mûrissement. Nos équipes et nos sous-traitants qualifiés interviennent notamment à Rouyn-Noranda et à Bécancour. Pour notre service de revêtement caoutchouc ou nos autres revêtements protecteurs, envoyez vos données par la demande de soumission : réponse sous 24 heures ouvrables.

Questions fréquentes

Pourquoi l'acide concentré attaque-t-il moins l'acier que l'acide dilué ?

Parce qu'à forte concentration, il forme sur l'acier un film de sulfate de fer peu soluble qui ralentit la corrosion. Avec plus d'eau, ce film se dissout et l'acide attaque l'acier directement.

Peut-on utiliser un revêtement époxy pour l'acide sulfurique ?

Pour certaines plages diluées et pour les éclaboussures, oui, avec un époxy novolaque adapté. En acide concentré ou chaud, d'autres systèmes sont nécessaires ; les tables de résistance du fabricant tranchent.

Qu'est-ce qu'un sillon d'hydrogène ?

C'est une rainure de corrosion verticale qui se forme le long d'une paroi ou d'une tubulure d'un réservoir d'acier, là où les bulles d'hydrogène remontent et perturbent le film protecteur.

Un revêtement de caoutchouc se répare-t-il sur place ?

Oui, dans bien des cas : la zone endommagée est découpée, préparée, puis recouverte d'une pièce de caoutchouc compatible, vulcanisée selon la méthode prévue et vérifiée à l'étincelle.