Phase avant-projet : Corrosion des structures en acier

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1 Phase avant-projet : Corrosion des structures en acier Ce document décrit le phénomène, les environnements extérieurs et intérieurs, les stratégies pour éviter les problèmes précoces de corrosion et les méthodes de protection pour les structures en acier. Des recommandations sont formulées sur la spécification de peintures et de revêtements métalliques. Sommaire 1. Généralités 2 2. Notions élémentaires sur la corrosion 2 3. Spécifications relatives à la protection contre la corrosion des constructions en général 4 4. Environnements extérieurs et intérieurs 4 5. Méthodes de protection 5 6. Références 19 Page 1

2 1. Généralités L'EN stipule que, dès la conception, les structures en acier doivent être conçues de manière à être protégées de la corrosion, en fonction du type d'action affectant leur durabilité et leur durée de vie. Les questions de durabilité et de durée de vie sont abordées au L'objectif du présent document est de présenter de manière générale la corrosion dans les structures en acier. Les principales méthodes de protection sont décrites : leur l'influence sur la conception, la nécessité de préparer les surfaces, les types de peintures et les revêtements métalliques sont discutés. Les questions environnementales sont également abordées et les procédures de protection au moyen de peintures pour les constructions métalliques aussi bien intérieures qu'extérieures sont expliquées. 2. Notions élémentaires sur la corrosion La corrosion des métaux est la conséquence d'un processus naturel. Les métaux existent dans la nature sous forme de divers composés chimiques (minerais). L extraction du métal des minerais nécessite une certaine quantité d'énergie. Cette quantité d'énergie varie d'un métal à un autre. Ce processus est la cause fondamentale de la corrosion des métaux. L'explication de la corrosion est fondée sur la théorie de l'électrochimie, et diverses formules ont été développées pour décrire les réactions chimiques qui représentent la plupart des processus de corrosion. Ce processus est illustré à la Figure 2.1. Légende : 1 transfert d'électrons 2 anode 3 cathode Figure 2.1 Représentation schématique du mécanisme de corrosion On peut déduire de cette théorie que le fer et l'acier se corrodent en présence simultanée d'eau et d'oxygène. En l'absence de l'un ou l'autre, la corrosion ne se produit pas. Outre le processus général de corrosion, des phénomènes de corrosion localisée peuvent se produire tels que la corrosion par piqûres (perforations), la corrosion caverneuse (dans des fissures ou des crevasses) et la corrosion bimétallique ou galvanique. Cette dernière se produit lorsqu'un métal est en contact avec un métal différent et qu ils sont tous les deux dans une Page 2

3 solution corrosive. Le sens du courant électrique généré entre les deux métaux détermine lequel est corrodé et elle est établie en fonction des potentiels des métaux concernés. L'énergie libérée lorsque le métal se corrode est fonction du potentiel de ce métal. Après avoir mesuré les potentiels de tous les métaux, ceux-ci sont classés dans ce qui est appelé une série galvanique. La Figure 2.2 illustre une série galvanique générale. Lorsque deux de ces métaux sont en contact, la corrosion du métal situé le plus haut dans la série est susceptible d être accélérée, tandis que la corrosion du métal situé le plus bas est réduite, voire complètement arrêtée. Extrémité anodique (plus sensible à la corrosion) Magnésium Zinc Aluminium Aciers au carbone et faiblement alliés Fonte Plomb Fer-blanc Cuivre, laiton, étain Nickel (passif) Titane Aciers inoxydables (430, 304, 316) Extrémité cathodique (moins sensible à la corrosion) Figure 2.2 Série galvanique générale Page 3

4 3. Spécifications relatives à la protection contre la corrosion des constructions en général L'objectif de ce chapitre est de fournir un guide rapide utilisable pour le reste du document. Les rubriques abordées et leurs chapitres sont indiqués au Tableau 3.1. Tableau 3.1 Rubriques et sections de référence Rubrique Classification des environnements extérieurs et intérieurs Chapitre 4 Conception en tenant compte de la durabilité Paragraphe 5.1 Spécification pour la préparation des surfaces en acier Paragraphe Spécification relative aux peintures de revêtement pour la classification environnementale concernée Paragraphe pour apprêts de couche d'impression Paragraphe pour le choix d'un système de peinture Section pour l'application de la spécification 4. Environnements extérieurs et intérieurs Les aciers exposés aux environnements extérieurs et intérieurs sont sujets aux attaques par corrosion, en fonction des caractéristiques particulières de l'environnement. La classification d'un environnement peut être déterminée en évaluant la perte de masse d'échantillons normalisés en acier carbone ou en zinc durant une période d'un an (pour plus de détails sur les échantillons, voir l'iso 9226). L'interpolation de données de perte de masse pour des périodes plus courtes et l'extrapolation pour des périodes plus étendues ne sont pas fiables et leur utilisation est interdite. Une méthode alternative consiste à estimer la catégorie à partir des exemples donnés dans l'en ISO concernant ces catégories. Ces exemples sont : Tableau 4.1 Exemples d'environnements extérieurs et leurs catégories C1 C2 C3 C4 C5I C5M On considère qu'aucun environnement extérieur ne correspond à cette catégorie Zones rurales avec faible pollution de contaminants Atmosphères urbaines et industrielles avec pollution modérée causée par le dioxyde de soufre. Zones côtières à faible salinité Zones côtières et industrielles à salinité modérée Zones industrielles à humidité élevée et atmosphères agressives Zones côtières et zones au large de la côte à haute salinité REMARQUE : ces exemples ne sont donnés qu'à titre d information; ils peuvent parfois être trompeurs Page 4

5 Tableau 4.2 C1 C2 C3 C4 C5I, C5M Exemples d'environnements intérieurs et leurs catégories Bâtiments chauffés à atmosphères propres, par. Exemple, bureaux, magasins, écoles, hôtels. Bâtiments non chauffés où la condensation peut se produire, par exemple, entrepôts, centres sportifs. Bâtiments de production à haute humidité et une certaine pollution de l'air, par exemple, entreprises de transformation des produits alimentaires, blanchisseries, Usines de produits chimiques, piscines, chantiers navals, Bâtiments où la condensation est quasi permanente et la pollution élevée. Ces atmosphères présentent un risque élevé de corrosion. REMARQUE : ces exemples ne sont donnés qu'à titre d information; ils peuvent parfois être trompeurs Comme stipulé dans la Section de l'en ISO , les structures exposées aux environnements de catégorie C1 ne requièrent pas de protection contre la corrosion. Si une peinture est requise pour des raisons esthétiques, les systèmes de revêtement pour la catégorie C2 peuvent être utilisés. La portée de ce document est limitée aux bâtiments à un seul niveau situés dans des environnements industriels peu agressifs et des environnements intérieurs à faible risque (des entrepôts, par exemple). Pour des environnements particuliers (par exemple, des usines de production dans des environnements extérieurs agressifs), nous recommandons aux concepteurs de consulter des spécialistes. 5. Méthodes de protection 5.1 L'influence sur la conception Au stade de la conception du projet, il est nécessaire de veiller à assurer une durabilité adéquate de la structure. Les aspects les plus importants à prendre en compte sont listés cidessous : 1. Il est recommandé de choisir des éléments structuraux de forme simple et d'éviter une complexité excessive. Le transport, la manutention et les procédures de montage de la structure ne doivent pas altérer l'efficacité des méthodes de protection. 2. Réduire au minimum le contact entre les surfaces en acier et l'eau ou la poussière Eviter la formation de flaques d'eau, faciliter son évacuation et empêcher son écoulement sur les joints d'étanchéité Eviter la formation de cavités et de crevasses où l'eau peut être retenue Pour les intérieurs accessibles, une ventilation et un drainage adéquats doivent être prévus. Les intérieurs inaccessibles doivent être scellés afin de ne permettre aucun accès à l'air et à l'humidité. Une épaisseur supplémentaire peut être prévue afin de compenser les effets de la corrosion au cours de la durée de vie prévue de la structure. 3. Empêcher, si possible, la formation de couples galvaniques (joints bimétalliques) ou isoler les surfaces métalliques. Page 5

6 4. Les éléments devant être galvanisés doivent être conçus de façon à assurer un mouillage adéquat de toutes les surfaces. Les profils creux doivent se remplir rapidement de zinc fondu. Les gaz doivent être évacués et le zinc complètement drainé afin de pouvoir appliquer un revêtement continu et uniforme. 5. Un accès doit être prévu pour une pulvérisation correcte de la peinture et de la protection métallique. Accumulation d eau et de poussières Inadéquat Adéquat Discontinuité Figure 5.1 Exemples de moyens permettant d'éviter une accumulation d'eau et de poussières (Source : EN ISO ) Difficile à préparer par décapage au jet d'abrasif et peinture Plus facile à préparer Conception des soudures Fente Inadéquate (la fente est difficile à protéger) Soudures d'angle Fente fermée Meilleur Mieux (composant solide) Figure 5.2 Traitement de la soudure et de la fente. Source : EN ISO PART 3 Page 6

7 5.2 Préparation de la surface La préparation de la surface n'est pas en soi une méthode de protection, mais une procédure primordiale pour obtenir l'adhérence nécessaire entre le substrat en acier et les systèmes de revêtement Généralités Avant d'être laminé, l'acier est chauffé en dessous de son point de fusion. Dans les fours, l'oxygène de l'atmosphère du four réagit chimiquement avec le métal chaud pour former des oxydes de fer et des éléments d'alliage. Lors du refroidissement, ces oxydes se transforment en un revêtement dur, cassant, collant et habituellement noir. Ce revêtement est habituellement appelé calamine. La calamine se dilate moins que le fer et se fissure en se refroidissant. Au cours du temps, l'eau pénètre dans ces fissures et l'acier se corrode. Le processus de corrosion détache progressivement la calamine, résultant en une surface non uniforme, inapte à recevoir un revêtement et qui doit pour cela être nettoyée. La quantité de rouille à la surface de l'acier dépend de la durée d'exposition à un environnement humide. La norme EN ISO décrit quatre catégories ou «classes de rouille» pour la construction métallique : A Surface d'acier largement recouverte de calamine adhérente, mais peu ou pas de rouille B Surface d'acier qui a commencé à rouiller et dont la calamine a commencé à s'écailler C Surface d'acier où la calamine a complètement rouillé et d'où elle peut être raclée, mais sur laquelle un piquage léger est visible par examen visuel normal D Surface d'acier sur laquelle la calamine a rouillé et un piquage général est visible sous examen visuel normal Une construction métallique relativement neuve est habituellement conforme à l'état A, B et occasionnellement C. L'état D se produit généralement dans les constructions métalliques qui ont été entreposées pendant de longues durées dans des environnements extérieurs. Les spécifications relatives à la préparation de surfaces sont couvertes dans l'en ISO Il existe deux types de préparation de surface : Préparation primaire (totale) d'une surface d'acier : pour les substrats d'acier non revêtus et les substrats d'acier après l'élimination de revêtements antérieurs, les classes de rouille peuvent être combinées avec les degrés de propreté de la méthode de nettoyage adéquate de la surface afin de spécifier l'état de préparation de la surface (par exemple, A Sa 2 ½). Préparation secondaire (partielle) d'une surface : les classes définies dans l'en ISO doivent être appliquées dans ce cas. Ces classes sont notées par la méthode de nettoyage adéquate, précédée de la lettre P, par exemple, P Sa 2 ½. Page 7

8 Figure 5.3 Photo de référence de l'en ISO (classe de rouille B) et image réelle d'un profil laminé Traitements préliminaires Des contaminants tels que des résidus d'huile, de graisse, d'encres de marquage, etc. sont habituellement présents dans les constructions métalliques. Les méthodes de nettoyage présentées aux paragraphes à ne sont pas prévues pour éliminer ces contaminants. Il convient d'utiliser des solvants organiques, des agents de dégraissage en émulsion ou équivalents pour éliminer les contaminants cités ci-dessus avant l'application de toute méthode de nettoyage. Pour obtenir des recommandations supplémentaires, se reporter à l'annexe C de l'en ISO Nettoyages manuel et mécanique (classes St) Cette méthode de nettoyage est essentiellement utilisée pour les composants qui doivent être peints. Le nettoyage manuel est utilisé lorsque le travail de nettoyage est peu important, lorsqu'un nettoyage mécanique n'est pas disponible ou lorsque la zone à nettoyer est inaccessible pour ce type d'équipement. Parmi les outils manuels, on trouve les brosses métalliques, les burins, les grattoirs et les couteaux de forme spéciale. Ils sont inefficaces lorsqu'il s'agit d'éliminer une calamine ou une rouille dense. L'utilisation d'outils mécaniques requiert une sélection adéquate parmi la grande variété d'outils disponibles. Les classes standard de propreté par nettoyages manuels et mécaniques définis dans l'en ISO 8501 sont : St 2 Nettoyage manuel ou mécanique complet St 3 Nettoyage manuel ou mécanique en profondeur Décapage au jet d'abrasif (classes Sa) Cette méthode est la plus importante pour la préparation de surface, notamment pour les surfaces qui doivent être peintes. Des particules abrasives sont introduites dans un jet d'air comprimé ou projetées par une machine centrifuge afin de décaper la surface d'acier. La préparation de la surface par cette méthode fournit un substrat propre pour le système de peinture, adéquat pour une attaque chimique uniforme et un revêtement à longue durée de vie. Page 8

9 Les classes standard de l'en ISO 8501 sont énumérées ci-dessous : Sa 1 Sa 2 Léger décapage au jet d'abrasif Décapage complet au jet d'abrasif Sa 2 ½ Décapage en profondeur au jet d'abrasif Sa 3 Décapage au jet d'abrasif pour un acier visuellement propre Décalaminage thermique (classes Fl) Cette méthode est également recommandée pour les surfaces devant être peintes. Cette méthode élimine toute calamine libre, rouille et autres matières étrangères nuisibles en projetant à grande vitesse des flammes oxyacétyléniques de haute température sur toute la surface. Un excès d'oxygène ( 25 %) est recommandé pour éviter la suie. L'expansion différentielle entre la calamine et la surface d'acier fait écailler la rouille. La rouille libre peut ensuite être éliminée par brossage. Des précautions spéciales doivent être prises lors d'un décalaminage thermique car celui-ci peut, le cas échéant, endommager les revêtements de la surface opposée à celle en cours de nettoyage Décapage au jet d'abrasif humide Cette méthode est recommandée pour le nettoyage et l'élimination de revêtements anciens. Ce procédé est essentiellement le même que le décapage au jet d'abrasif à la différence près que de l'eau est introduite dans le jet abrasif. L'utilisation d'eau a l'avantage d'améliorer l'évacuation des poussières. D'un autre côté, lorsqu'un appareil à basse pression est utilisé, des particules fines d'abrasif peuvent rester sur la surface de l'acier et doivent être éliminées par un lavage à l'eau. Certains processus utilisent des inhibiteurs pour empêcher la rouille causée par l'eau. Cette méthode permet d'atteindre une haute qualité visuelle de nettoyage et est adaptée à l'élimination de grandes quantités de sels solubles Jet d'eau à très haute pression Cette méthode est recommandée pour le nettoyage et l'élimination d'anciens revêtements. Ce processus permet aussi d'éliminer de grandes quantités de sels solubles et a l'avantage de ne pas consommer de produit abrasif. Les hautes pressions laissent des surfaces chaudes sur lesquelles l'eau résiduelle sèche, mais la température atteinte n'est pas suffisamment élevée au point de produire une contrainte thermique à la surface de l'acier. L EN ISO , une nouvelle norme en cours de développement, traite des jets d'eau à haute pression Décapage à l'acide Cette méthode est habituellement utilisée lorsque les surfaces doivent être galvanisées. Le décapage consiste en l'immersion d'objets dans des acides dilués. Ce bain dissout ou élimine les oxydes et la calamine. Les divers acides utilisés pour les décapages commerciaux comprennent : les acides sulfurique, hydrochlorique ou muriatique, phosphorique et des Page 9

10 mélanges de ceux-ci. Les acides conçus pour le décapage ne doivent éliminer que la calamine du métal de base, mais une quantité substantielle de métal peut être perdue par dissolution du métal lui-même. Les pertes peuvent être empêchées à l'aide d'inhibiteurs adaptés Considérations relatives à l'état de surface En dehors de la classe de propreté, la spécification du traitement de surface doit prendre en compte la rugosité de la surface avant d'appliquer le revêtement. Le grenaillage est adéquat pour les revêtements minces tels que les apprêts pour couches d'impression, tandis que les grains d'abrasifs produisent un profil de surface rugueux à gros grain nécessaire pour les revêtements de peinture à haute viscosité et les revêtements métalliques pulvérisés thermiquement Autres traitements de surface Une fois le décapage au jet d'abrasif terminé, il est alors possible d'évaluer les imperfections de la surface en acier dues au processus de fabrication. Ces imperfections se manifestent aux soudures, aux bords de découpe Le traitement de telles imperfections est défini dans l'en ISO Dans les environnements à faible risque, ces imperfections ne sont pas nécessairement nuisibles à la performance des revêtements. Pour les exigences particulières, il peut s'avérer nécessaire d'éliminer les imperfections générales de surface. 5.3 Peintures de revêtement Les peintures de revêtement sont la méthode la plus couramment utilisée de protection de l'acier de construction contre la corrosion. Une bonne connaissance de la grande variété de peintures disponibles est nécessaire pour comprendre leurs capacités et leurs limites. De cette façon, le concepteur pourra choisir la peinture qui est le mieux adaptée à l'environnement et aux conditions de peinture. Les peintures sont composées de pigments dispersés dans un liant, qui sont dissous dans un solvant ou émulsifié dans de l'eau. Ces composants sont décrits ci-dessous : Pigments : ce sont des particules insolubles dispersées qui fournissent de nombreuses propriétés de la peinture : couleur, opacité, dureté, durabilité et inhibition de la corrosion. Liant : c est le composant formant le film dans la peinture. Les liants sont des résines, des huiles ou des silicates solubles qui joignent le pigment avec le film de peinture et font adhérer la peinture à la surface (acier ou un revêtement antérieur). Solvant : le rôle principal des solvants est de rendre la peinture suffisamment fluide pour en permettre l'application au moyen d'une brosse, d'un rouleau ou par pulvérisation. Ils peuvent également être choisis en fonction de leur taux d'évaporation durant l'application. Par exemple, la pulvérisation est améliorée avec une évaporation rapide du solvant, alors que les applications à l'aide de brosse ou de rouleau requièrent des taux d'évaporation faibles. Lorsque les peintures sont appliquées, avant l'évaporation du solvant, elles produisent un «film humide». Lorsque le solvant s'évapore, le liant et les pigments restent à la surface en tant que «film sec». La spécification de l'épaisseur du revêtement est normalement donnée en termes d'épaisseur de film sec. Page 10

11 5.3.1 Classification des peintures Les peintures sont disposées en plusieurs couches superposées. Ces couches comprennent habituellement l'apprêt, les couches intermédiaires et la couche de finition. En ce qui concerne leur classification, les apprêts pour l'acier sont habituellement classés en fonction de leurs pigments inhibiteurs de corrosion, comme par exemple les apprêts au phosphate de zinc et au zinc métallique. En outre, chacun de ces pigments peut être relié à une gamme de résines liants résultant, par exemple, en des apprêts de zinc phosphate alkyde, des apprêts de zinc phosphate époxy, etc. Les couches intermédiaires et de finition sont classées en fonction de leurs liants, par exemple, alkydes, époxy Systèmes de peinture Les systèmes de peinture ne doivent pas être considérés comme étant simplement plusieurs couches de revêtement superposées. Les aspects suivants sont aussi à prendre en compte : L'état de la surface avant l'application du revêtement (nettoyage et préparation mécanique) Le choix des matériaux de revêtement et la composition du système Les limites supérieures et inférieures de l'épaisseur du film sec Les conditions environnementales pendant l'application et le séchage du revêtement Les conditions d'exposition, la durée de vie et les coûts anticipés L'apprêt est appliqué sur la surface d'acier nettoyée et ses fonctions sont d'humidifier la surface, d'assurer une bonne adhésion aux couches ultérieures et de fournir une inhibition à la corrosion. Les couches intermédiaires constituent l'essentiel de l'épaisseur du système de revêtement. Ces couches peuvent avoir un rôle d'étanchéité, pour réduire la pénétration d'humidité, ou un rôle garnissant qui améliore la protection d'ensemble en augmentant l'épaisseur. La couche de finition est la première barrière contre l'environnement. Elle fournit la couleur requise, le brillant et la résistance de la surface du système de revêtement Apprêts de couche d'impression Après avoir nettoyé la surface de l'acier, celle-ci doit être recouverte le plus vite possible afin de maintenir son état de non corrosion jusqu'à ce que la peinture finale puisse être appliquée. Ceci se fait en appliquant des apprêts de couche d'impression immédiatement après le processus de décapage au jet d'abrasif. Les procédés de fabrication ne doivent pas être entravées par ces apprêts. Le fabricant d'apprêt doit être en mesure de fournir un certificat de propriétés d'adhérence. Outre ce certificat, un certificat de santé doit être disponible afin de garantir que les émanations de l'apprêt ne dépassent pas les limites d'exposition appropriées. En général, les types génériques d'apprêts de couche d'impression sont les suivants : Page 11

12 Apprêts d'attaque chimique : les apprêts d'attaque chimique sont à base de polybutyral de vinyle. Apprêts époxydes : les peintures époxy-polyamide sont les plus populaires. Apprêts époxyde zinc : caoutchouc chloré, résines phénoxy ou résines époxy catalysées Apprêts au silicate de zinc Application des peintures Le système de revêtement n'est pas complet tant que la peinture n'a pas été appliquée. L'application de la peinture est donc essentielle pour obtenir de bons résultats. Dans ce chapitre, les facteurs affectant les peintures et les méthodes d'application sont abordés. Facteurs actifs : Température : il convient de veiller à éviter la formation de soufflures et la porosité. Lorsque la peinture est appliquée par temps chaud ou froid, l'épaisseur obtenue doit être vérifiée. Une température de l'acier, au moins 3 C au dessus du point de rosée, est recommandée. Humidité : la peinture ne doit pas être appliquée en cas de pluie, de vent, de neige, de brouillard ou de brume. Humidité : les peintures qui durcissent en absorbant l'humidité atmosphérique peuvent requérir un minimum d'humidité pour obtenir un durcissement complet. Abri : par temps froid, l'acier doit être peint sous abri afin de fournir des conditions d'air et de température adéquates. Dommages : les surfaces d'acier présentant un endommagement de la peinture doivent être de nouveau préparées et repeintes. Continuité : chaque couche doit être continue, sans pore et d'une épaisseur uniforme. Epaisseur : les spécifications relatives à l'épaisseur de film sec doivent être satisfaites. Méthodes d'application : les brosses et rouleaux sont utilisés sur les chantiers, tandis que la pulvérisation (principalement pulvérisation sans air) est utilisée en usine. Brossage : c'est la procédure la plus lente et la plus coûteuse. Elle est particulièrement adaptée pour les petites surfaces. Rouleaux : les rouleaux sont très utiles pour les grandes surfaces plates. Ils ne requièrent pas d'habileté particulière comme la pulvérisation et sont beaucoup plus rapides que la brosse. Le principal inconvénient est qu'ils ne sont pas aussi efficaces que les brosses pour appliquer la peinture sur les surfaces difficiles à imprégner. Pulvérisation : il peut s agir d une pulvérisation avec ou sans air. La pulvérisation sans air réduit les pertes dues à l'excès de pulvérisation qui se produit dans la pulvérisation avec air (environ 20 % à 40 % sur l'acier structural). Page 12

13 5.3.5 Spécifications des systèmes de peinture Dans cette section, un système de peinture est élaboré pour un exemple donné, conformément à l'en ISO Données de départ Entrepôt à un seul niveau, utilisant des profilés commerciaux laminés à chaud pour sa structure Environnement extérieur : zone industrielle avec pollution modérée causée par le dioxyde de soufre Environnement intérieur : environnement à faible risque où la condensation peut se produire Durabilité > 15 ans Les catégories de corrosion sont C3 pour l'environnement extérieur et C2 pour l'environnement intérieur. En termes de durabilité, l'en ISO classe une durabilité de 15 ans ou plus comme étant «élevée». Le Tableau A.1 de l'annexe A de l'en ISO est représenté au Tableau 5.2 (page suivante). Ce tableau offre des exemples de systèmes de revêtement pour les catégories de corrosivité de C2 à C4. Les systèmes disponibles pour le cas présenté sont mis en évidence par un symbole vert. Le concepteur doit avoir accès à la documentation du fournisseur de peinture afin de confirmer l'adéquation et la durabilité du système de revêtement pour la catégorie de corrosivité donnée. Un système de revêtement est spécifié comme suit : Pour les systèmes ayant le même liant dans toutes les couches (par exemple, S1.10) : ISO /S1.10 Pour les systèmes ayant des liants différents (par exemple, S1.15) : ISO /S1.15-AK/AY Les épaisseurs de film sec données dans ces tableaux sont toutes pour applications avec pulvérisation sans air. Alternativement, le concepteur peut se référer au tableau concernant l'environnement particulier (Tableau A.2 pour catégorie C2 et Tableau A.3 pour catégorie C3). Ces tableaux particuliers ne sont pas reproduits dans le présent document. Remarquez que tous les exemples donnés aux Tableaux A.2, A.3 et A.4 sont rassemblés au Tableau A.1. Comme on peut le voir au Tableau 5.2, le concepteur peut trouver plusieurs systèmes adéquats. A ce stade, il est important de pouvoir sélectionner la meilleure option en fonction des exigences particulières du cas d'étude. Le Tableau 5.1 donne les propriétés générales des principaux types de peintures. Des informations complètes sont disponibles dans l'annexe C de l'en ISO Il est également recommandé de vérifier l'adéquation du produit auprès du fabricant de peinture. Page 13

14 Tableau 5.1 Propriétés générales de types de peintures génériques (x=mauvais, =acceptable, =bon, = excellent) Alkyde Vinyle Caoutchouc chloré Epoxy Polyuréthane Bitume Acrylique Adéquat en tant qu'apprêt Couche supérieure Couche d imprégnation x Tolérance pour mauvaise préparation de surface x x x Rétention du brillant x x x Rétention de la couleur x x x Résistance à la chaleur x x x x x Immersion dans l'eau x x Résistance à l'acide x x x x x Résistance à l'alcali x Résistance à l'abrasion x x x x Résistance à l'impact x Application à la brosse Application au rouleau x x x Application par pulvérisation Remarque : le caoutchouc chloré et le bitume sont parfois inacceptables, à cause de problèmes relatifs à l'environnement, à la santé et à la sécurité. Page 14

15 Tableau 5.2 Tableau A.1 de l'annexe A de l'en ISO Numéro du système de peinture Classe de préparation de la surface Apprêt Couche(s) de finition, y compris couches(s) intermédiaire(s) Système de peinture Durabilité anticipée Numéro du système de peinture correspondant dans les tableaux C2 C3 C4 A.2 A.3 A.4 St 2 Sa 2 1/2 Liant Type Nombre de DFT Liant Nombre de DFT Numéro de Total DFT F M E F M E F M E d'apprêt couches μm couches μm couche μm S1.01 X AK, AY Divers S2.08/11 S1.02 X EP, PUR Zn (R) S2.17 S3.20 S1.03 X ESI Zn (R) S2.18 S3.25 S1.04 X S2.01 S1.05 X S2.02 S1.06 X S2.03 S3.01 S1.07 X AK Divers AK S2.04 S3.02 S1.08 X S2.05 S3.03 S1.09 X S2.06 S3.04 S1.10 X S2.07 S3.05 S1.11 X S3.06 S4.01 S1.12 X AY Divers 1 80 AY S2.12 S1.13 X EP S3.15 S4.10 S1.14 X AK, AY, CR Divers 2 80 AY S2.09/13 S3.11 S1.15 X S2.10/14 S3.12 S1.16 X EP, PUR Zn (R) S3.23 S4.16 S1.17 X ESP S3.26 S4.24 S1.18 X AK, AY, CR Divers CR S3.07/13 S4.04/08 S1.19 X ESI Zn (R) S3.27 S1.20 X EP, PUR S3.24 S4.17 S1.21 X AK, AY, CR Divers PVC S3.08/14 S4.05/09 S1.22 X ESI Zn (R) S4.26 S1.23 X EP, PUR S4.18 S1.24 X EP Divers S4.11 S1.25 X AK, AY, CR Divers BIT S3.09/10 S4.02/06 S1.26 X S4.03/07 S1.27 X EP Divers S2.15 S3.16 S1.28 X S2.16 S3.17 S1.29 X EP, PUR Zn (R) S3.21 S4.19 S1.30 X ESI 1 80 EP S3.28 S4.27 S1.31 X EP Divers S3.18 S4.12 S1.32 X EP, PUR Zn (R) S3.22 S4.20 S1.33 X ESI S3.29 S4.28 S1.34 X EP Divers S3.19 S4.13 S1.35 X EP, PUR Zn (R) S4.21 S1.36 X ESI S4.29 S1.37 X EP Divers PUR S4.14 S1.38 X EP, PUR Zn (R) S4.22 S1.39 X ESI S4.30 S1.40 X EP Divers S4.15 S1.41 X EP, PUR Zn (R) S4.23 S1.42 X ESI S4.31

16 (suite) Liants pour couche(s) d'apprêt Numéro du composant Peintures (liquides) 1 composant 2 composants A base d'eau possible Liants pour couche(s) de finition Peintures (liquides) Numéro du composant 1 composant 2 composants AK = Alkyde X X AK = Alkyde X X CR = Caoutchouc chloré X CR = Caoutchouc chloré X AY = Acrylique X X AY = Acrylique X X PVC = Chlorure de polyvinyle X PVC = Chlorure de polyvinyle X EP = Epoxy X X EP = Epoxy X X ESI = Silicate d'éthyle X X PUR = Polyuréthanne X X PUR = Polyuréthanne X BIT = Bitume X A base d'eau possible

17 5.4 Revêtements métalliques Généralités Pour l'acier structural, les méthodes les plus représentatives d'application de revêtements métalliques sont les pulvérisations thermiques (solution non rentable pour les éléments entiers) et la galvanisation à chaud (particulièrement adapté aux éléments entiers, voir la Figure 5.4). D'autres méthodes existent telles que la shérardisation ou l'électroplastie mais elles sont plutôt utilisées pour d'autres types de composants (tels que les assemblages ou les fixations). Figure 5.4 Treillis galvanisés à chaud. Source : ATEG (Association technique espagnole de galvanisation) Galvanisation à chaud Ce processus consiste à appliquer un revêtement en zinc par immersion des éléments en acier dans un bain de zinc fondu. Le processus est décrit en détail ci-dessous : 1. Tout résidu de graisse ou d'huile est éliminé à l'aide d'agents de dégraissage tels que les solutions alcalines ou les agents de dégraissage acides. Les agents organiques ne sont pas fréquemment utilisés. 2. Après le dégraissage, les composants sont lavés dans un bain d'eau afin d'éliminer la présence de solutions de dégraissage pour des étapes suivantes du processus. 3. Décapage à l'acide : cette étape élimine la rouille et la calamine. L'acide chlorhydrique inhibé est couramment utilisé. Cette étape est exécutée à température ambiante. Page 17

18 4. Les composants sont de nouveau lavés dans l'eau pour éliminer la présence de résidus d'acide par la suite. 5. L'acier est ensuite immergé dans un fondant afin d'assurer un bon contact entre le zinc et l'acier au cours du processus de galvanisation. 6. Les composants sont séchés dans un four ou dans un réchauffeur à l'air. 7. L'acier est immergé dans un bain de zinc fondu à une température comprise entre 440 C et 460 C. A ces températures, le zinc réagit avec l'acier et forme un alliage zinc/fer adhérant de manière intégrale à la surface de l'acier. 8. Finalement, l'acier galvanisé est refroidi dans de l'eau ou à l'air. Bain de dégraissage Bain d'eau Décapage à l'acide Bain d'eau Fondant Four Bain de zinc Bain d'eau Figure 5.5 Processus de galvanisation par immersion à chaud. Source : ATEG (Association technique espagnole de galvanisation) La norme relative aux spécifications de la galvanisation à chaud pour l'acier structural est l'en ISO Dans cette norme, les épaisseurs moyennes minimales sont spécifiées en fonction de l'épaisseur de l'acier. Tableau 5.3 Epaisseur du revêtement en zinc pour échantillons non-centrifugés (EN ISO 1461) Epaisseur Valeur locale minimale (μm) Valeur moyenne minimale (μm) Acier 6 mm mm Acier < 6 mm ,5 mm Acier < 3mm Acier < 1,5 mm Aciers coulés 6 mm Aciers coulés < 6 mm Des directives supplémentaires pour la conception d'éléments en acier devant être galvanisées à chaud, sont données dans l'en ISO (voir Tableau 5.3, Tableau 5.4 et Figure 5.5). Page 18

19 Tableau 5.4 Epaisseur du système de protection de l'acier sans entretien pour une longévité de plus de 20 ans Catégorie d'environnement Taux de corrosion du zinc (g/m 2 /an) Epaisseur du système 1 (μm) C2 < C C C5I C5M Galvanisation à chaud conformément à l'en ISO 1461 La galvanisation à chaud peut être utilisée sans protection supplémentaire. Néanmoins, pour obtenir une longévité accrue ou pour satisfaire des exigences supplémentaires en matière de décoration, des revêtements «duplex» peuvent être utilisés. Les revêtements «duplex» sont une combinaison de galvanisation à chaud et de peinture. Pour les structures galvanisées, si un revêtement duplex est requis, le Tableau A.9 de l'annexe A de l'en ISO offre des exemples de systèmes de revêtement pour les catégories de corrosivité allant de C2 à C5I et C5M. 6. Références The prevention of corrosion in structural steelwork, Corus Construction and Industrial A corrosion protection guide for steelwork exposed to atmospheric environments, Corus Construction and Industrial A corrosion protection guide for steelwork in building interiors and perimeter walls, Corus Construction and Industrial European General Galvanizers Association ( ATEG (Spanish Galvanizing Technical Association) ( EN : Design of steel structures Part 1-1: General rules and rules for buildings ISO 9226: Corrosion of metals and alloys; corrosivity of atmospheres; determination of corrosion rate of standard specimens for the evaluation of corrosivity EN ISO 12944: Paints and varnishes. Corrosion protection of steel structures by protective paint systems EN ISO 8501: Preparation of steel substrates before application of paints and related products Visual assessment of surface cleanliness EN ISO 1461: Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles. Specifications and test methods EN ISO 14713: Protection against corrosion of iron and steel structures. Zinc and aluminium coatings. Guidelines. Page 19

20 Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Phase avant-projet : Corrosion des structures en acier Référence(s) DOCUMENT ORIGINAL Nom Société Date Créé par Francisco Rey LABEIN Mars 05 Contenu technique vérifié par Jose A. Chica LABEIN Juin 05 Contenu rédactionnel vérifié par Contenu technique approuvé par les partenaires : 1. Royaume-Uni G.W. Owens SCI 07/04/06 2. France A. Bureau CTICM 07/04/06 3. Suède A. Olsson SBI 07/04/06 4. Allemagne C. Mueller RWTH 07/04/06 5. Espagne J. Chica Labein 07/04/06 Ressource approuvée par le Coordonnateur technique G W Owens SCI 25/09/07 DOCUMENT TRADUIT Traduction réalisée et vérifiée par : eteams International Ltd. 26/09/06 Ressource traduite approuvée par : Ph. Beguin CTICM 13/02/2007 Page 20