Thin Coatings for Heavy Industry: Advanced Coatings for Pipes and Valves

La robinetterie et la tuyauterie industrielles sont des appareils sous pression qui permettent de réguler le flux de matériaux (liquides, gaz et boues) en contrôlant les sections de passages. L'optimisation des processus, la réduction des coûts et les réglementations gouvernementales exigent des équipementiers de maintenir leurs produits à la fine pointe de la technologie. La robinetterie a été développée il y a plus de 3000 ans pour alimenter en eau les fermes et les villes en utilisant des alliages de bronze, qui fournissent à la fois une résistance à la corrosion et des performances tribologiques acceptables. Durant la révolution industrielle, ces antiques robinets ont évolué et des matériaux tribologiques plus modernes tels que les alliages Monel cuivre-nickel, Stellite cobalt-chrome, et le chromage dur appliqué par placage électrolytique ont été développés au début du XXe siècle pour optimiser le comportement tribologique et maximiser la durée de vie en service de ces équipements. Depuis cette époque, de nouveaux matériaux ont été régulièrement introduits pour étendre le champ d'application de la robinetterie tel que le fluoropolymère téflon, pour contrôler certains produits chimiques nécessaire aux procédés pétrochimiques, les superalliages à base nickel Hastelloy et Inconel pour les applications pétrochimiques et les aciers riches en chrome F91 pour les centrales supercritiques. Plus récemment, l'industrie de la robinetterie a adopté l'utilisation des revêtements appliqués par projection thermique pour les applications les plus difficiles et continu d'investir massivement dans la recherche de revêtements plus performants pour chaque application. Il est de plus en plus évident que la solution optimale aux problèmes d'usure érosive, corrosive et par frottement rencontrés dans la robinetterie réside dans la conception et la fabrication de revêtements multicouches, nanostructurés qui contrôlent à la fois la dureté et l'élasticité, tout en assurant une bonne adhérence. Les objectifs généraux de cette thèse sont donc de réaliser, pour la tuyauterie et la robinetterie industrielles, l'état de l'art des revêtements protecteurs durs contrôlés structurellement offrant des propriétés mécaniques, élasto-plastiques et thermiques sur mesure et de développer des solutions innovantes pour améliorer la résistance au frottement, à l'érosion et à la corrosion et autres caractéristiques adaptées.