Protection contre la corrosion des structures en acier: pourquoi commencer par les connexions cachées?

Étant engagés dans l'industrie de la structure en acier depuis plus de 20 ans, nous rencontrons souvent des pairs qui nous demandent : « Nous utilisons les meilleurs revêtements anticorrosion, mais pourquoi la rouille commence-t-elle à apparaître après seulement trois à cinq ans ? Certains pairs nous demandent également : « Vous polissez à plusieurs reprises les coins et les zones difficiles d'accès, gaspillant ainsi de la main d'œuvre et des ressources. Explorons maintenant la relation entre le polissage des « nœuds » et l'anticorrosion.

Lorsque de nombreuses personnes inspectent et acceptent des projets anticorrosion, leur première préoccupation est de savoir si les grandes surfaces sont uniformément colorées et si le film de peinture est continu. S’ils sont beaux, ils supposent que la qualité est bonne. Cependant, les véritables risques de corrosion n’apparaissent jamais aux endroits les plus visibles. Ils se cachent toujours dans les arêtes de coupe, les trous de boulons, les bords de soudure et les zones proches des joints à recouvrement. Ces « nœuds » peuvent sembler anodins, mais ce sont les maillons les plus vulnérables de l'ensemble du système anticorrosion de la structure en acier, et le coût des réparations ultérieures est également le plus élevé. La partie la plus difficile de la gestion anticorrosion des structures en acier réside précisément dans ces nœuds facilement négligés.

Pourquoi les nœuds sont-ils les plus sujets aux problèmes ?

Grâce à notre expérience dans de nombreux projets, nous avons identifié que les nœuds sujets à problèmes partagent généralement trois caractéristiques communes :

Premièrement, la forme est irrégulière, ce qui rend difficile le contrôle de la qualité de la pulvérisation.

Lors de la pulvérisation sur de grandes surfaces, la distance du pistolet de pulvérisation, la vitesse de pulvérisation et la largeur de chevauchement sont relativement faciles à contrôler, ce qui permet d'obtenir une épaisseur de film de peinture uniforme. Cependant, lorsqu'il s'agit de coins, de boulons, de cordons de soudure et de zones proches des trous, les formes complexes rendent difficile le maintien d'une couverture constante de peinture : certaines zones peuvent avoir une épaisseur de film insuffisante, d'autres peuvent présenter une accumulation et un affaissement de la peinture, et certaines positions sont susceptibles de former des angles morts ou même de laisser des trous d'épingle.

Nous avons effectué des tests et constaté que l'épaisseur du film de peinture aux angles droits aigus ne représente souvent que 30 à 50 % de celle des grandes surfaces planes. Une fois la peinture durcie et rétrécie, des espaces invisibles à l’œil nu peuvent même apparaître sur les bords, facilitant ainsi la pénétration des produits corrosifs depuis ces endroits.

Deuxièmement, le traitement de surface est plus difficile pour obtenir une propreté complète.

Les projections de soudure résiduelles, les scories et les calamines d'oxyde sont inévitables à proximité du cordon de soudure, et des bavures et des arêtes vives se produisent souvent au niveau de la position de coupe. La poussière, l'huile et même le sel résiduel ont tendance à adhérer à la zone autour des trous de boulons. Ces impuretés peuvent sembler anodines, mais elles peuvent affecter directement l’adhérence du revêtement.

De nombreux projets peuvent ne présenter aucun problème lorsque les mesures anticorrosion sont à peine terminées. Cependant, après plusieurs lavages à l’eau de pluie, alternant les différences de température entre le froid et le chaud et le rayonnement ultraviolet, les défauts sous-jacents vont progressivement s’amplifier, évoluant de la rouille localisée à une corrosion importante.

Troisièmement, les nœuds sont plus susceptibles d'accumuler des milieux corrosifs.

Pour les structures en acier utilisées à l’extérieur, l’eau de pluie s’écoule le long de la surface des composants. Aux nœuds mal drainés, la vapeur d’eau reste plusieurs fois plus longtemps que sur les grandes surfaces planes. S'ils sont situés dans des zones côtières, des parcs chimiques, des ponts ou des installations industrielles, ils seront également soumis aux effets corrosifs des sels de chlorure, des atmosphères acido-basiques et des dépôts de poussière.

La plus grande menace pour la corrosion est « l’humidité à long terme, la saleté à long terme et la négligence à long terme de l’inspection ». Si un nœud remplit simultanément ces trois conditions, il devient naturellement une « brèche » pour la corrosion.

De nombreux cas de rupture par corrosion commencent par une épaisseur de film « inégale ».

La plupart des programmes anticorrosion actuels précisent les exigences en matière d'épaisseur totale du film, telles que l'épaisseur de l'apprêt, de la couche intermédiaire et de la couche de finition en micromètres. Ce sont bien entendu des indicateurs de base. Cependant, nous avons toujours souligné dans la gestion et le contrôle du projet que l'inspection de réception sur site ne devait pas seulement se concentrer sur l'épaisseur moyenne du film, mais également accorder une attention particulière à l'épaisseur du film de bord et à l'épaisseur locale du film.

Les arêtes vives sont les points de risque les plus courants. Il est difficile pour la peinture de former une épaisseur suffisante sur les arêtes vives et elle rétrécira davantage après durcissement. Plus le bord est net, plus le film de revêtement risque de devenir plus fin. Par conséquent, les ingénieurs expérimentés auront besoin du chanfreinage et du polissage des arêtes vives des composants, et même du pré-revêtement des coins, des soudures et des zones de boulons à l'avance.

Le processus de pré-revêtement demande beaucoup de main d’œuvre et est très facilement omis. Cependant, la différence de qualité dans de nombreux projets réside précisément dans cette étape : la pulvérisation sur de grandes surfaces peut sembler efficace, mais si les nœuds ne sont pas traités à l'avance, quelle que soit l'épaisseur de la couche de finition appliquée ultérieurement, elle ne peut pas compenser les défauts de la couche sous-jacente.

La prévention de la corrosion des cordons de soudure n'est jamais aussi simple que de « simplement pulvériser ».

Les joints soudés sont le type le plus complexe parmi tous les nœuds. La soudure elle-même a des hauteurs inégales et il y a également une zone affectée par la chaleur du soudage à proximité. Si le traitement de surface n'est pas adéquat, le revêtement peut facilement former des zones faibles près du pied de soudure, des contre-dépouille et des points d'éclaboussure.

Certaines soudures peuvent sembler avoir été peintes, mais en réalité, la peinture n'a pas atteint les zones en retrait. Une fois que l’humidité pénètre, la corrosion se propage progressivement le long de la soudure. Au moment où la rouille est visible à la surface, la corrosion interne est déjà grave. Il existe une autre situation plus subtile : de petites zones de cloques apparaissent d’abord à proximité de la soudure. Lors des réparations sur site, il est présumé qu'il s'agit d'un problème au niveau de la couche de finition. Cependant, après ponçage et repeinture, le problème réapparaît rapidement. Dans ce cas, le problème ne vient souvent pas de la couche de finition, mais plutôt d'une combinaison d'une préparation de surface inadéquate, d'une mauvaise adhérence de l'apprêt, de défauts d'apparence des soudures et d'un milieu de corrosion localisé. La simple réparation de la surface ne résout pas la cause profonde.

La zone de connexion des boulons est l’angle mort anticorrosion le plus facilement sous-estimé.

 La zone de connexion des boulons pose un autre problème important et de longue date en termes de prévention de la corrosion. Cette zone présente intrinsèquement des espaces, des bords et des obstructions, et est sujette aux meurtrissures lors de l'installation. Après le serrage, de nombreux petits espaces apparaissent entre le joint, l'écrou et la plaque de connexion, ce qui rend difficile le séchage une fois que l'eau s'infiltre dans ces espaces.

Si la séquence de connexion et les fenêtres de retouche ne sont pas correctement planifiées avant la construction et ne sont traitées qu'après l'installation de l'ensemble de la structure, de nombreux endroits deviendront difficiles à poncer et à pulvériser, devenant finalement des « impasses » en termes de prévention de la corrosion.

C'est également ce que nous insistons toujours auprès de nos clients : lorsqu'il s'agit de prévention de la corrosion des structures en acier, il ne s'agit pas seulement de la qualité du revêtement lui-même. Chaque aspect, y compris la conception, le traitement, l’installation, le traitement de surface et la séquence de revêtement, peut affecter la durée de vie finale de résistance à la corrosion. Le revêtement n'est que la dernière étape de la formation et de la protection du film. Si les étapes précédentes ne sont pas correctement réalisées, même le meilleur revêtement sera responsable des processus précédents.

Le coût de la refonte des nœuds est plusieurs fois supérieur à celui d'une production à grande échelle.

Lorsqu’un nœud rencontre un problème, le coût de réparation est souvent bien supérieur à celui d’une grande surface plane. Au moins pour les grandes surfaces planes, la réparation est clairement visible, facilement accessible et pratique pour le meulage. Cependant, les emplacements des nœuds se trouvent souvent dans des endroits élevés, dans des angles, à l'arrière des équipements, au bas des supports ou dans des zones où se trouvent des pipelines denses. Lors de la réparation, les échafaudages doivent être érigés, les travaux doivent être coordonnés pour les temps d'arrêt, l'élimination locale de la rouille doit être effectuée et la compatibilité des nouveaux et anciens revêtements doit être prise en compte. Enfin, l’épaisseur et l’apparence du film doivent être réinspectées et acceptées.

Bien souvent, la partie la plus coûteuse de la réparation n'est pas la peinture, mais les coûts des temps d'arrêt, les coûts de main-d'œuvre, les frais de levage, l'investissement dans les mesures de sécurité et même l'indemnisation des retards du projet. Par conséquent, lorsque nous réalisons des projets anticorrosion, nous ne nous contentons pas de calculer « combien coûte un baril de peinture », mais nous nous interrogeons d'abord sur les problèmes clés.

Comment ce système anticorrosion est-il géré aux emplacements des nœuds ? Existe-t-il des exigences en matière de pré-revêtement des soudures et des arêtes vives ? Comment le revêtement est-il réappliqué après l'installation dans la zone des boulons ? Comment l’épaisseur locale du film est-elle contrôlée sur place ? Quels emplacements nécessitent une inspection spéciale lors d’une maintenance ultérieure ? En clarifiant ces questions à l'avance, le risque anticorrosion du projet peut être réduit d'au moins 70 %.

Un bon plan anticorrosion doit inclure des « exigences relatives aux nœuds »

Un plan anticorrosion fiable pour les structures en acier doit non seulement décrire l'adéquation de l'apprêt, de la couche intermédiaire et de la couche de finition, mais également indiquer clairement les exigences relatives au traitement des nœuds : par exemple, les arêtes vives doivent être chanfreinées, les bavures doivent être polies, les éclaboussures de soudure et les scories doivent être nettoyées et un pré-revêtement doit être appliqué autour des bords, des coins, des soudures et des trous de boulons. Après la pulvérisation, l'épaisseur locale du film doit être vérifiée au lieu de simplement regarder la valeur moyenne. Il doit y avoir des méthodes claires de réparation des dommages au revêtement causés par le transport et l’installation. L'humidité, le point de rosée, la teneur en sels de surface et la rugosité pendant la construction sur site doivent également être enregistrés.

Ces exigences peuvent sembler insignifiantes, mais elles déterminent directement si le revêtement peut atteindre la durée de vie prévue. L’anticorrosion n’est en réalité pas si mystérieuse. De nombreuses défaillances ne sont pas dues au matériau lui-même, mais plutôt à des lacunes dans le traitement des nœuds, le contrôle de la construction et les normes d'acceptation, qui amplifient progressivement les risques.

De nos jours, il existe de nombreux matériaux anticorrosion hautes performances dans l'industrie, tels qu'une couche de finition en polysiloxane, un apprêt riche en zinc et une couche intermédiaire époxy, qui excellent en termes de résistance aux intempéries, de rétention de brillance, de rétention de couleur, de résistance à l'eau et d'adhérence. Cependant, nous pensons toujours que quelle que soit la qualité du matériau, il doit être associé à un traitement de surface approprié et à des procédures de construction standardisées. Si l'épaisseur du revêtement au niveau du nœud est insuffisante, le substrat n'est pas soigneusement nettoyé et les bords et les coins ne sont pas pré-revêtus, même si la couche de finition est coûteuse, il est difficile de compenser les défauts de la couche sous-jacente.

En tant qu'entreprise avec plus de deux décennies d'expérience dans le secteur des structures en acier, nous avons toujours pensé que les principes de l'ingénierie des structures en acier et de la prévention de la corrosion sont étroitement liés : la stabilité dépend des nœuds et la qualité dépend des détails. Ce n'est qu'en sécurisant d'abord les nœuds les plus vulnérables, puis en discutant des mises à niveau du système et de l'optimisation des matériaux, que nous pouvons véritablement être responsables du projet et de nos clients.