Les traitements de surface sont principalement destinés

Ghelamco © Bontinck Architecture & Engineering
TECHNIQUE
Protection des surfaces en acier dans la construction
Les traitements de surface sont
principalement destinés à protéger l’acier
contre la corrosion et / ou à changer les
caractéristiques de la surface de sorte que
l’acier obtiennent des propriétés spécifiques
ou des caractéristiques esthétiques. Dans
cet article, nous donnons un aperçu des
systèmes anticorrosion habituels et les
règles élémentaires que nous devons
observer lors de leur application. L’objectif
est de donner aux professionnels qui
doivent rédiger ou appliquer les clauses
pertinentes d’un devis une meilleure
vue d’ensemble des procédés thermique,
mécanique ou chimique et de permettre de
mieux estimer les conditions préalables à
l’application.
On distingue deux grandes catégories de protection de surface:
- Les revêtements organiques parmi lesquels le laquage en
peinture liquide et en poudre sont les plus importants.
- Les revêtements métalliques parmi lesquels le zingage («galvanisation») et la métallisation sont les plus importants.
En outre, il existe aussi de l’acier qui ne nécessite pas de
protection de surface: acier inoxydable («inox») et acier «autopatinable» («Corten®»). Ceux-ci ne seront pas abordés dans
cet article.
Exposition atmosphérique:
- C1: très faible (en général: l’intérieur des bâtiments)
- C2: faible
- C3: moyenne
- C4: haute
- C5-1: très élevée (industrielle)
- C5-M: très élevée (marine)
Pour les pièces en acier immergées ou enterrées:
- Im 1: dans l’eau douce
- Im 2: dans l’eau de mer ou l’eau saumâtre
- Im 3: dans le sol
PRÉPARATION DE LA SURFACE POUR LES
SYSTÈMES DE PEINTURE
Afin d’éliminer les impuretés sur la surface et pour assurer
une bonne adhérence de la couche primaire, il est nécessaire
de réaliser la préparation du support. Celle-ci est en général
réalisée par sablage ou, plus souvent, par grenaillage.
• Sablage: projection à grande vitesse d’un abrasif, le corindon, à l’aide d’air comprimé au travers d’une buse soit, à
dépression par l’intermédiaire d’un venturi à air comprimé,
CATÉGORIES DE CORROSIVITÉ
DIMENSION
Selon l’exposition de l’élément (en acier), il est classé dans
une catégorie de corrosivité. D’une part, on considère les expositions atmosphériques et, d’autre part, les expositions au
sol et / ou à l’eau:
30
C1
Exemples de catégories de corrosivité:
C2
TECHNIQUE
intégré au pistolet, qui aspire l’abrasif, soit à surpression,
c’est-à-dire. en mettant sous pression d’air comprimé, un récipient à abrasif de manière à expulser ce dernier.
• Grenaillage: consiste à projeter, dans une enceinte fermée,
des billes de corindon, à grande vitesse, à l’aide de turbines.
Ce système incorpore le recyclage de l’abrasif et permet
d’éliminer les traces de calamine, de rouille ou de peinture
ancienne et de créer une rugosité suffisante permettant une
bonne adhérence du système de protection.
applicables aux types de corrosion et donne une indication de
la durabilité attendue.
La durée de vie est basée sur l’expérience acquise et spécifie
le délai à prévoir a partir duquel il faudrait envisager une réfection partielle du système avec éventuellement l’application
totale d’une nouvelle couche de finition, après réparation, si
les exigences architecturales l’exigent. En effet, même si les
réparations sont efficaces, les différences de teinte de celles-ci
demeurent visibles.
L’état de la surface à obtenir est réparti selon les degrés suivants:
- SA1: obtenu par décapage avec une brosse métallique, seule
une partie de la calamine et de la rouille est enlevée.
- SA2: la majeure partie des impuretés est éliminée et la couleur grise de l’acier devient visible.
- SA2 ½: de très légères traces d’impuretés et une couleur
grise plus marquée.
- SA3: toutes les impuretés sont parties - couleur gris blanc
uniforme.
Un système de laquage par peinture liquide se compose d’une
couche primaire suivie d’une ou de plusieurs couches de finition (en fonction de l’épaisseur souhaitée).
Pour la longévité de la protection de surface, la préparation
du substrat est au moins aussi importante que le revêtement
lui-même.
Ces primaires constituent la base du système de protection.
En outre, on en pulvérise souvent une couche mince de 20 à
30 μm avant la fabrication alors que l’acier vient juste d’être
décapé (souvent inclus dans la ligne de grenaillage). Ce primer de préfabrication permet de travailler sur un matériau
propre et offre une protection limitée pendant le temps nécessaire au stockage et au transport. Dans la détermination de
l’épaisseur totale du système de protection, il n’est pas tenu
compte de l’épaisseur de cette couche.
REVÊTEMENTS ORGANIQUES
Différentes sortes de couches de finition
Laquage en peinture liquide
Pour la sélection des différents types (et épaisseurs de
couches requises), la norme EN ISO 12944-5 reprend dans
les tableaux A1 à A8 de l’annexe A les différents systèmes
C3
La couche de peinture primaire peut être de deux types, selon
la teneur en zinc du pigment:
- les primaires riches en zinc dont la teneur de poussière de
zinc est égale ou supérieure à 80 % en masse
- ceux contenant d’autres pigments anticorrosion dont la teneur en poussière de zinc est inférieure à 80 %
C4
- Peinture à séchage à l’air
Peintures à mono composant qui sèche par évaporation du
solvant. Le système se recompose par réaction du liant avec
l’oxygène de l’air. Types de liants usuels: alkydes, alkydes
»
uréthanes, esters époxydiques.
C5
DIMENSION
En outre, on spécifie également un certain degré de prétraitement: P1, P2 ou P3. Ceux-ci déterminent le degré d’imperfections autorisé avant que ne soit appliquée la protection contre
la corrosion. Par exemple, l’élimination des éclaboussures
de soudure, la rugosité des points de soudure, la netteté des
bords et des orifices.
• Couche de peinture primaire
31
TECHNIQUE
- Peintures en phase aqueuse
Peintures à mono composant. Le liant est dispersé dans l’eau
qui s’évapore et le liant dispersé se recombine avec l’oxygène
pour former le film de protection. Les types de liants usuels
sont les polymères acryliques, les polymères vinyliques et les
résines polyuréthanes.
- Peintures à durcissement chimique
Constituées par un composant de base et un durcisseur. Le
solvant s’évapore et une réaction chimique s’opère entre les
composants. Ce sont principalement de l’époxy à deux composants et de la peinture polyuréthane à deux composants
que l’on retrouve ici. Les liants sont des polymères combinés
à des durcisseurs compatibles.
- Peintures durcissant à l’humidité
Le film se forme par réaction chimique avec l’humidité de
l’air. Les liants les plus usuels sont le polyuréthane mono
composant et le silicate d’éthyle (mono- ou bi composant).
- Oxyde de fer micacé
Il s’agit d’un pigment permettant de constituer une couche
barrière efficace dans des atmosphères très agressives (en
milieu marin notamment).
Thermo laquage
Le thermo laquage, appelé aussi revêtement par poudre, est
une technique de recouvrement qui s’applique en cabine ventilée et qui consiste à déposer, par effet électrostatique, des
peintures en poudre qui polymérisent à 200 °C. Après poudrage, les éléments passent dans une étuve à 200 °C durant
une période de temps dépendant de leur masse.
PROTECTION DE SURFACE MÉTALLIQUE
Ici, nous décrivons les trois procédés les plus communs pour
appliquer un revêtement métallique:
- Galvanisation par trempage
- Galvanisation en continu
- Métallisation
Les deux premiers forment en fait un seul groupe de «galvanisation à chaud», mais en raison de leurs applications très
différenciées, nous les décrivons ici séparément.
Galvanisation à chaud par trempage
L’application d’un revêtement de zinc par trempage s’effectue
en plusieurs étapes. Avant d’entamer l’immersion même, il
faut dégraisser, rincer, nettoyer, rincer et fluxer.
Lors de la galvanisation, les pièces sont immergées dans un
bain de zinc fondu à 450°C pendant une durée dépendant de
l’importance de la pièce. En dehors du zinc, le bain se compose d’étain pour favoriser la fluidité du zinc, d’aluminium
(moins de 0,01 %) afin d’éviter l’oxydation superficielle du
bain et donner la brillance, d’autres éléments (Ni ou Bismuth)
pour favoriser la réactivité fer/zinc.
En outre, d’autres alliages peuvent être utilisés autres que le
zinc seul: zinc + aluminium, zinc + magnésium, zinc + magnésium + aluminium. Ces nouvelles formules offrent une
protection encore plus performante contre la corrosion.
Galvanisation à chaud en continu ou procédé Sendzimir
Ce système s’applique principalement à la protection de base
des tôles minces. Les bandes de tôles refendues sont déroulées, dégraissées et préchauffées. Elles passent ensuite, en
continu, dans un bain de zinc à 450-500°C pour être finalement séchées et de nouveau enroulées.
Ici aussi, on utilise d’autres alliages que le seul zinc (zinc +
magnésium, zinc + magnésium + aluminium). En galvanisation à chaud en continu, ceci est plus courant que pour la
galvanisation par trempage.
Protection par métallisation
DIMENSION
Exemple d’un tableau issu de EN ISO 12944-5
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Le principe consiste à fondre le métal d’apport qui se présente sous forme de fil et de le projeter sur la pièce à protéger
à l’aide de pistolets à flamme (oxygène/propane).
»
TECHNIQUE
L’adhérence du revêtement provient de l’accrochage mécanique des couches de zinc dans les aspérités du support.
Endéans les 4 heures, le système est revêtu d’une couche de
vieillissement (bouche pores) et ensuite, après séchage adéquat, d’une couche de finition.
Pour appliquer ce système, il est absolument important
d’avoir un état de surface du substrat de niveau SA3.
Systèmes duplex
Lors d’une protection par galvanisation, il est essentiel d’apporter des perforations de sorte que le fluide puisse s’écouler
lorsque la pièce est sortie du bain.
Il est également important d’éviter les situations dans lesquelles les gaz ne pourraient pas s’évacuer des pièces (risque
d’explosion). Il est également important de faire correspondre
la taille des pièces à celle des bains de zinc disponibles. Il est
donc également recommandé pour tous ces aspects de demander au préalable conseil au galvaniseur.
Dans ce cas, une couche adhérente posée sur l’acier galvanisé est revêtue d’une couche de finition en revêtement organique. Habituellement, cela est réalisé afin de répondre aux
exigences architecturales spécifiques tout en améliorant les
performances de la protection contre la corrosion.
CONCEPTION DE PIÈCES D’ACIER
Dans le cas de la protection avec peinture, toutes les pièces
doivent être conçues pour que n’importe quel endroit soit accessible lorsque la protection est appliquée. Si ce n’est pas le
cas, les zones inaccessibles doivent être protégées avant que
l’élément considéré soit utilisé.
A. CLIMAT EXTÉRIEUR
Environnements types
B. CLIMAT INTÉRIEUR
Environnements types
Vous trouverez de plus amples informations auprès d’Infosteel. Avec la collaboration de la VOM (association belge
des traitements de surface) et de ZinkinfoBenelux, Infosteel a
publié un document (sous forme de grand tableau) qui montre
de manière pratique les types les plus courants de protection
avec les épaisseurs requises en fonction des 5 catégories de
corrosivité atmosphérique.
Atmosphère à faible niveau d’encrassement. Principalement territoires ruraux
Bâtiments non chauffés où la condensation peut entrer
Exemples: espaces de stockage, salles de sport…
C. Classes de corrosivité
(corrosion atmosphérique)
C2
D. Numéro de système
2/1
2/2
2/3
2/4
2/5
E. Type système de protection
peinture
peinture
peinture
galvanisation
thermique
peinture duplex
F. Référence à norme ou à
directive
EN ISO 12944-5 EN ISO 12944-5
(système A2.03) (système A2.08)
EN ISO 12944-5
(système A2.07)
EN ISO 14713
EN ISO 1461
EN ISO 14713
EN ISO 1461
EN ISO 12944-5
(système A7.09)
galvanisation
thermique
85µm
galvanisation
thermique 85µm
+ léger sablage
ou traitement
chimique
G. Traitement préalable
sablage SA21/2
sablage SA21/2
sablage SA21/2
H. Couche primaire
alkyde 80µm
époxy -primaire
riche en zinc
60µm
époxy 80µm
I. Couche intermédiaire
J. Couche de finition
alkyde ou
acrylique 80 µm
K. Epaisseur nominale totale
de la couche sèche
160 µm
L. Durée de vie attendue avant
première intervention
> 15 ans
polyuréthane
80 µm
polyuréthane
80 µm
60 µm
160 µm
80 µm (sur
couche de zinc)
> 15 ans
> 15 ans
DIMENSION
Exemple pour la catégorie C2 issu du guide « Infosteel – Gids voor oppervlaktebescherming »
34
> 100 ans
> 15 ans