Brevet FR3126419A1 — publié le 20230303

TITRE : COMPOSITION FILMOGÈNE POUR SURFACE MÉTALLIQUE, PROCÉDÉ D’APPLICATION D’UNE TELLE COMPOSITION, FILM POLYMÉRIQUE OBTENU PAR APPLICATION D’UNE TELLE COMPOSITION ET CONDUITE COMPORTANT UN TEL FILM La présente invention vise une composition filmogène pour surface métallique (10), qui comporte au moins un polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique soluble dans l’eau, un solvant aqueux et des particules solides d’alumine (Al 2 O 3 ) dispersées dans le solvant aqueux. Dans des modes de réalisation, les proportions respectives de la composition sont, par rapport à la masse totale de la composition : - polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique : 5 à 25% en masse, - Al 2 O 3 : 0,2 à 10% en masse et - solvant aqueux : 70 à 95% en masse. La présente invention vise également un procédé d’application de la composition, un film obtenu par le procédé et une conduite présentant ce film (20). Figure pour l'abrégé : figure 2 COMPOSITION FILMOGÈNE POUR SURFACE MÉTALLIQUE, PROCÉDÉ D’APPLICATION D’UNE TELLE COMPOSITION, FILM POLYMÉRIQUE OBTENU PAR APPLICATION D’UNE TELLE COMPOSITION ET CONDUITE COMPORTANT UN TEL FILM DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention vise une composition filmogène pour surface métallique, un procédé d’application d’une telle composition, un film polymérique obtenu par application d’une telle composition et une conduite comportant un tel film. L’invention s’applique, notamment, à l’industrie de production et de transport de gaz et en particulier à la protection de la surface interne d’une conduite en acier transportant de l’hydrogène gazeux. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Les propriétés physico-chimiques de l’hydrogène, et notamment sa très petite taille, provoquent une adsorption de l’hydrogène gazeux sur les surfaces métalliques, telles que l’acier, puis une migration de l’hydrogène à travers la structure métallique. Ce mécanisme entraine un vieillissement accéléré irréversible de la structure métallique. Ce phénomène est appelé fragilisation par l’hydrogène (d’acronyme « FPH »). La FPH a lieu dans des conduites, par exemple en acier, qui transportent de l’hydrogène gazeux. Des solutions existantes et mentionnées dans l’art antérieur consistent à protéger l’acier de la FPH en utilisant un revêtement de type matrice inorganique, telles que le carbure de titane ou le nitrure de titane. Cependant, ce type de revêtement est difficilement appliqué dans des conduites existantes. Par exemple, avant l’application du revêtement, il est nécessaire de contrôler l’atmosphère ou de faire le vide. De plus, une utilisation de produits sensibles dont la manipulation est délicate est également nécessaire pour l’application du revêtement sur la surface à protéger. Lorsque ces revêtements ont été appliqués sur la surface métallique, ces revêtements présentent l’inconvénient majeur d’être mécaniquement fragiles. De plus, l’existence de défauts ou de fissures dès l’application du revêtement ou générées après, lors de l’utilisation de la conduite, compromet l’effet protecteur du revêtement. D’autres solutions sont enseignées dans l’art antérieur et sont appliquées à la protection de conduite transportant des solutions liquides. Elles ne sont cependant pas transposables aux conduites transportant un gaz. De plus, certains composés inhibiteurs d’hydrogène présents dans un tel revêtement compromettent la pureté de l’hydrogène gazeux transporté. D’autres solutions connues de l’homme du métier consistent à utiliser un revêtement de type couche d’oxyde sur la surface métallique. Cette solution de revêtement de surface métallique est connue, elle est utilisée notamment lors des étapes de passivation des métaux, correspondant à un traitement permettant de former une couche d’oxyde anticorrosion. Cependant, ce revêtement n’est pas stable puisqu’il peut être réduit par l’hydrogène gazeux transporté dans la conduite. La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une composition filmogène pour surface métallique qui comporte au moins un polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique soluble dans l’eau, un solvant aqueux et des particules solides d’alumine (Al 2 O 3 ) dispersées dans le solvant aqueux. Grâce à ces dispositions, la composition filmogène objet de l’invention peut être appliquée sur une surface métallique et ainsi former un film protecteur contre la fragilisation mécanique induite par un gaz. Dans des modes de réalisation, la composition présente des proportions respectives, par rapport à la masse totale de la composition : - polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique : 5 à 25% en masse, - Al 2 O 3 : 0,2 à 10% en masse et - solvant aqueux : 70 à 95% en masse. Grâce à ces dispositions, la composition présente une meilleure solubilisation des polymères et une meilleure dispersion unitaire des particules solides d’alumine (Al 2 O 3 ) et permet ainsi d’améliorer les propriétés barrières du film obtenu après application de la composition sur la surface métallique. De plus, la taille des particules solides d’alumine dans une telle composition et la viscosité conférée par le polymère permettent le maintien des particules en suspension dans la composition. Ainsi le dépôt et l’agglomération des particules solides d’alumine dans la composition sont limités. Dans des modes de réalisation, la composition comporte au moins un inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène. Grâce à ces dispositions, lorsque la composition est appliquée en film sur la surface métallique, l’inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène améliore la protection de cette surface contre la fragilisation mécanique par l’hydrogène. Par exemple, cette protection est obtenue lors de la circulation d’hydrogène dans une conduite en acier comportant ce film. Dans des modes de réalisation, la proportion d’inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène est comprise entre 0,005% et 2%, par rapport à la masse totale de la composition. Grâce à ces dispositions, lorsque la composition est appliquée en film sur la surface métallique, l’inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène confère une protection optimale de cette surface contre la fragilisation par l’hydrogène. Dans des modes de réalisation, la composition comporte au moins un copolymère vinylique qui est un copolymère éthylène alcool vinylique (d’acronyme « EVOH »). Grâce à ces dispositions, lorsque la composition est appliquée en film sur la surface métallique, la présence du copolymère EVOH améliore les propriétés barrières de ce film face à différentes molécules, par exemple des gaz tels que l’air, l’hydrogène, l’oxygène, le dioxyde carbone, le méthane ou l’eau. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé d’application de la composition objet de la présente invention, sur une surface métallique, qui comporte : - au moins une étape de pulvérisation de la composition sur la surface et - au moins une étape de séchage et/ou réticulation de la composition pulvérisée. Grâce à ces dispositions, l’application de la composition filmogène à grande échelle est mise en œuvre, et notamment sur une surface métallique étendue, comme la surface interne d’une conduite transportant un gaz tel que l’hydrogène. Ce procédé permet également de former un film homogène, continu et mécaniquement stable. Dans des modes de réalisation, le procédé comporte au moins deux itérations de l’étape de pulvérisation et de l’étape de séchage et/ou réticulation. Grâce à ces dispositions, un film de plusieurs couches successives est formé, dont l’épaisseur améliore ainsi l’effet barrière contre un gaz, tel que l’hydrogène, en optimisant le temps de séchage. Plus le film est épais, plus l’effet barrière est important. Selon un troisième aspect, la présente invention vise un film polymérique obtenu par application d’une composition objet de la présente invention, qui comporte au moins un polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique et des particules solides dispersées d’alumine (Al 2 O 3 ), dont les proportions sont, par rapport à la masse totale du film : - polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique : 70 à 95% en masse et - Al 2 O 3 : 3,5 à 30% en masse. Grâce à ces dispositions, une surface métallique est protégée contre la fragilisation induite par un gaz. Par exemple, l’acier est protégé de la fragilisation par l’hydrogène en limitant la pénétration de l’hydrogène dans la surface de l’acier. Dans des modes de réalisation, le film polymérique comporte un inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène, les proportions des constituants du film sont, par rapport à la masse totale du film : - polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique : 70 à 95% en masse, - Al 2 O 3 : 3,5 à 30% en masse et - inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène : 0,05 à 6 % en masse. Grâce à ces dispositions, l’inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène incorporé au film objet de la présente invention améliore la protection de la surface métallique contre la fragilisation par l’hydrogène. Par exemple, cette protection est obtenue lors de la circulation d’hydrogène dans une conduite en acier revêtue ce film. Dans des modes de réalisation, le film comporte au moins un copolymère vinylique qui est un copolymère éthylène alcool vinylique (EVOH). Grâce à ces dispositions, la présence du copolymère EVOH améliore les propriétés barrières face à différents gaz tels que l’air, l’hydrogène, l’oxygène, le dioxyde carbone, le méthane ou l’eau. Dans des modes de réalisation, le film présente une épaisseur, après séchage, comprise entre 50 micromètres et 1 millimètre. Grâce à ces dispositions, l’épaisseur confère au film des propriétés barrières améliorées contre différent gaz. Dans des modes de réalisation, les particules d’Al 2 O 3 forment des charges présentant un facteur de forme compris entre 10 et 1000. Selon un quatrième aspect, la présente invention vise une conduite qui comporte un film polymérique objet de la présente invention. Les buts, avantages et caractéristiques particulières de la conduite objet de la présente invention étant similaires à ceux du film objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier de la composition, du procédé, du film et de la conduite objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement, la pénétration de l’hydrogène dans la structure métallique, responsable de la fragilisation par l’hydrogène, représente, schématiquement, l’effet d’un mode de réalisation d’un film polymérique objet de la présente invention, sur la pénétration de l’hydrogène, représente, schématiquement, l’effet d’un mode de réalisation d’un film polymérique objet de la présente invention, sur la pénétration de l’hydrogène, représente, schématiquement, un effet de tortuosité lié à la présence de particules solides d’alumine (Al 2 O 3 ) dans le film polymérique, représente, schématiquement, un effet de tortuosité lié à la présence de particules solides d’alumine (Al 2 O 3 ) dans le film polymérique, représente, sous forme de logigramme, un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention et représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un dispositif d’application de la composition filmogène et d’une conduite objet de la présente invention. Composition filmogène pour surface métallique (10) caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique soluble dans l’eau, un solvant aqueux et des particules solides d’alumine (Al 2 O 3 ) dispersées dans le solvant aqueux. Composition selon la revendication 1, dans laquelle les proportions respectives sont, par rapport à la masse totale de la composition : - polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique : 5 à 25% en masse, - Al 2 O 3 : 0,2 à 10% en masse et - solvant aqueux : 70 à 95% en masse. Composition selon l’une des revendications 1 ou 2, qui comporte au moins un inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène. Composition selon la revendication 3, dans laquelle la proportion d’inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène est comprise entre 0,005% et 2% par rapport à la masse totale de la composition. Composition selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle au moins un copolymère vinylique est un copolymère éthylène alcool vinylique (EVOH). Procédé (30) d’application de la composition selon l’une des revendications 1 à 5, sur une surface métallique, caractérisé en ce qu’il comporte : - au moins une étape de pulvérisation (301) de la composition sur la surface et - au moins une étape de séchage et/ou réticulation (302) de la composition pulvérisée. Procédé (30) selon la revendication 6, qui comporte au moins deux itérations (303) de l’étape de pulvérisation (301) et de l’étape de séchage et/ou réticulation (302). Film polymérique (20, 21) obtenu par application d’une composition selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique et des particules solides dispersées d’alumine (Al 2 O 3 ), dont les proportions sont, par rapport à la masse totale du film : - polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique : 70 à 95% en masse, et - Al 2 O 3 : 3,5 à 30% en masse. Film polymérique (20, 21) obtenu par application d’une composition selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel les proportions sont, par rapport à la masse totale du film : - polymère vinylique et/ou un copolymère vinylique : 70 à 95% en masse, - Al 2 O 3 : 3,5 à 30% en masse, et - inhibiteur d’adsorption, d’absorption et/ou de diffusion, d’hydrogène : 0,05 à 6 % en masse. Film polymérique (20, 21) selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel au moins un copolymère vinylique est un copolymère éthylène alcool vinylique (EVOH). Film polymérique (20, 21) selon l’une des revendications 8 à 10, qui présente une épaisseur, après séchage, comprise entre 50 micromètres et 1 millimètre. Film polymérique (20, 21) selon l’une des revendications 8 à 11, dans lequel les particules d’Al 2 O 3 forment des charges présentant un facteur de forme compris entre 10 et 1000. Conduite (40) qui comporte un film polymérique (20, 21) selon l’une des revendications 8 à 12.