Les 4 principaux procédés utilisés pour la fabrication de la pâte à papier sont le procédé kraft, le procédé au sulfite, le procédé semi-chimique au sulfite neutre et le procédé à la soude. Le choix du procédé de réduction en pâte est largement déterminé par le produit final, les matériaux fibreux disponibles et les aspects économiques. La fabrication de pâte kraft est la forme la plus courante de réduction en pâte chimique, représentant 80 % de l’ensemble de l’industrie de la réduction en pâte chimique. [1] Cela équivaut à près de 130 millions de tonnes de pâte kraft générées chaque année. La plupart des opérations de fabrication de pâte kraft sont effectuées dans des digesteurs à cuisson discontinue, bien que depuis quelques années, des digesteurs continus soient installés plus fréquemment. Les copeaux de bois, la liqueur de cuisson et la vapeur sont combinés dans une cuve sous pression pour chaque lot. La durée du procédé de cuisson dépend du rendement souhaité et de la dureté de la pâte, mais dure généralement de 5 à 6 heures avec des températures maintenues entre 160 et 180 °C. À la fin du procédé, la pression de la vapeur dans le digesteur pousse la pulpe cuite hors du digesteur. La pâte passe par différentes étapes de triage, de lavage et d’autres traitements avant d’être pressée et séchée en produits finis.
Matériaux de construction des digesteurs à cuisson discontinue
Les digesteurs à cuisson discontinue ont historiquement été construits en acier carbone avec une épaisseur supplémentaire en prévision des mécanismes d’érosion et de corrosion élevés. Dans certains cas, un revêtement très fin en acier inoxydable 304 a été déposé lors de la construction pour une résistance nominale à la corrosion. Les systèmes de cuisson en discontinu ont évolué ces dernières années en cherchant à réduire les coûts énergétiques et la consommation de liqueur. Bien qu’ils aient été jugés globalement efficaces pour les opérations sur site, les systèmes de commande plus complexes ont accéléré la détérioration des fours et des autres équipements, rendant la sélection des matériaux plus importante que jamais. Lors de la réparation ou de la modernisation des alliages sélectionnés lors de la construction, de nombreux exploitants ont choisi l’acier inoxydable 309 en raison de la teneur en chrome, connu pour être l’élément d’alliage le plus important pour résister à la corrosion causée par les liqueurs de cuisson. Le rechargement en acier inoxydable 309 a été fréquemment utilisé pour la protection contre la corrosion des digesteurs continus et discontinus en acier au carbone. Plus récemment, un nombre croissant de digesteurs à cuisson discontinue avec des rechargements en acier inoxydable 309 ont connu des taux de corrosion beaucoup plus élevés, ce qui les a rendus moins souhaitables et a conduit à leur remplacement par des matériaux d’alliage supérieurs.
Procédé breveté de soudage machine in situ d’acier inoxydable ER312
En raison de la teneur élevée en chrome des matériaux d’apport en acier inoxydable ER312, le rechargement par soudage était susceptible de se fissurer par solidification lorsqu’il était déposé sur un substrat en acier carbone. Les ingénieurs en soudage WSI ont mis au point une méthode brevetée permettant d’éliminer les fissures de solidification de la soudure et de minimiser le déséquilibre de la dilatation thermique du rechargement par soudage par rapport au matériau de base. Le cordon de soudure présente une microstructure duplex se composant à la fois de ferrite et d’austénite. Le cordon de soudure se solidifie sous forme de grains de ferrite primaires suivis de grains austénitiques précipités. Le rechargement d’acier inoxydable ER312 par soudage qui en résulte permet d’obtenir plus de 25 % de chrome dans le cordon de soudure de rechargement et est considéré comme dépassant les besoins de la plupart des environnements corrosifs des digesteurs à cuisson discontinue exploités de manière intensive. Les nouvelles cuves de digesteurs sont souvent fabriquées avec des aciers inoxydables duplex similaires à l’alliage d’acier inoxydable ER312. Le rechargement par soudage à l’acier inoxydable ER312 reste une solution efficace pour prolonger considérablement la durée de vie de ces cuves et reporter leur remplacement, ainsi qu’une application viable de l’alliage de réparation pour les cuves à revêtement duplex.
Approche du soudage machine pour l’acier inoxydable ER312 ou d’autres aciers inoxydables duplex
WSI est le leader mondial de l’extension de la durée de vie des équipements sous pression. Grâce au portefeuille le plus étendu sur le marché de réparations visant à prolonger la durée de vie, WSI est capable de développer une stratégie de réparation des métaux par soudage selon la section VIII de la réglementation ASME avec des cordons de soudure déposés par machine pour restaurer l’épaisseur originale de la paroi et prolonger la durée de vie de votre ressource avec des matériaux d’alliage. Le procédé de soudage MIG exclusif WSI est idéal pour les applications sur le diamètre intérieur des cuves, particulièrement les digesteurs, en raison de l’attractivité économique prouvée par rapport aux autres méthodes. Construit par les ingénieurs WSI avec des systèmes de contrôle numérique et de surveillance des paramètres par capteurs, le procédé de soudage machine peut être facilement modifié sur le terrain pour traiter n’importe quelle géométrie et position de soudage difficile, y compris les sections coniques des digesteurs.
WSI
Que le digesteur doive être réparé en urgence ou lors d’un arrêt planifié, WSI dispose d’un leadership innovant sans équivalent dans le secteur de la pâte à papier, le nucléaire, le secteur des raffineries, de la production d’électricité et de la chimie. WSI dispose de plus de 2000 procédures qualifiées ASME, et de plus de 1 000 certifications actives de soudeurs. Pour en savoir plus sur nos solutions techniques et nos technologies de soudage, rendez-vous sur le site WSI.
[1] Nicholas P. Cheremisinoff, Paul E. Rosenfeld, dans « Handbook of Pollution Prevention and Cleaner Production », 2010
