TRAITEMENT DE SURFACE
LE TRAITEMENT DE SURFACE DE L'INOX EST PRIMORDIAL L'INOX CONVIENT AUX INDUSTRIES ALIMENTAIRE ET PHARMACEUTIQUE L'acier inoxydable (inox) est largement utilisé dans les industries alimentaire et pharmaceutique. Le matériau se nettoie aisément et ne produit aucune substance pouvant s'introduire dans le produit final. Ceci explique pourquoi l'acier inoxydable est le matériau de construction choisi pour la production, le stockage et le transport des aliments. L'un des principaux critères de l'utilisation de l'inox en relation avec les aliments est l'hygiène, un aspect en relation directe avec la rugosité de surface. Par Ing. Thomas van OS Décaper des aliments au moyen d'une circulation interne
LES PROPRIETES DE L'INOX En comparaison des autres matériaux, l'utilisation de l'acier inoxydable présente d'importants avantages: une haute résistance mécanique, une usinabilité relativement bonne, une bonne capacité de nettoyage, une grande résistance à la corrosion et une surface inerte qui évite que des substances entrent dans le produit fini. En fonction de l'application, plusieurs types d'inox peuvent être employés mais en règle générale, on utilise l'acier inoxydable austénitique standard AISI 316. L'américain 3-A Sanctuary Standards prescrit l'AISI 316 pour toutes les surfaces en inox qui entrent en contact avec les aliments. Certains éléments d'une installation, les 'utilities' comme les canalisations, constituent une exception et permettent aussi Pièce après polissage électrolytique
que ceci entraîne uniquement une l'utilisation de l'AISI 304. inoxydable qui entre en contact salissure encastrée qu'il faudra La bonne capacité de nettoyage avec les aliments doit avoir une enlever plus tard. de l'acier inoxydable dépend valeur Ra inférieure à 0,8 μm. étroitement de l'état de Une plus grande Polissage électrolytique la surface, à son tour rugosité n'est tolérée L' UTILISATION Le polissage électrolytique est influencé par le que si l'on peut montrer DE PATES POUR appliqué commercialement sur traitement de surface. que la capacité de nettoyage de la surface l'acier inoxydable, y compris le UN FINISH LISSE L'hygiène duplex et 'hastalloy'. satisfait aux exigences DOIT ETRE EVITEE L'industrie alimentaire Dans la pratique, c'est un spéciales posées. est soumise à de processus comparable à Parfois, on prescrit des l'electroplating, à la différence sévères exigences en matière rugosités inférieures, en fonction d'hygiène afin de lutter contre la qu'on n'appose pas de finition des exigences qualitatives d'un mais qu'on enlève du matériau de prolifération indésirable des microcertain processus. organismes (bactéries et la surface. A l'instar de LE POLISSAGE moisissures). l'electroplating, l'élément est Cette prolifération s'organise plongé dans un électrolyte. Après Polissage mécanique notamment dans les micro-fissures immersion de l'élément et de la Une première étape peut être le et autres défauts, qui ne sont cathode dans l'électrolyte (un polissage mécanique afin de généralement pas visibles à l'œil liquide conducteur), le circuit hausser le niveau de la surface. Il nu. Pour visualiser ces fissures et électrique est fermé et un courant est très important de travailler défauts sur une surface en inox, il continu passe. d'une grenaille 180 à une est indispensable de procéder à Pour polir par électrolyse des grenaille 240, puis 320, afin des essais non destructifs à l'aide éléments de formes complexes, on d'obtenir un finish uniforme, étape d'un pénétrant. conçoit des contre-électrodes par étape. En plus de l'exigence importante spéciales (jigging). Puisqu'il s'agit L'utilisation de pâtes pour donner que la surface en inox soit d'un procédé électrolytique, les un finish lisse doit être évitée parce zones les plus proches de la exempte de fissures, la rugosité surfacique est également importante. Les salissures accrocheront plus facilement sur TAILLE DE GRAIN ET ETAT DE SURFACE une surface rugueuse mais plus (SUIVANT EURONORME 683/13 88) important encore, il existe une relation entre la rugosité surfacique TAILLE DE RUGOSITE et la capacité de nettoyage. La DESCRIPTION GRAIN (MM) capacité de nettoyage augmente si la rugosité surfacique de l'inox Brossé 2,5 80-100 est moindre. Brossé 1,25 La rugosité surfacique est mesurée 180 avec un rugosimètre ou Poli mat 0,6 240 perthomètre, et restituée comme Ra dans l'unité micromètre (μm). Poli satiné 0,5 320 L'EHEDG (European Hygienic Equipment Design Group) et l'US Poli brillant 0,05 590-630 3A Sanitation stipulent que la Poli très brillant 0,05 800 rugosité surfacique de l'acier
TRAITEMENT DE SURFACE
Il est essentiel d'éliminer les décolorations de soudage avant d'exposer l'inox à un milieu agressif ou aqueux
Fonctionnement du polissage électrolytique
cathode sont enlevées plus vite que les zones situées plus loin. L'ébavurage et l'égalisation font partie du processus. On obtient un aspect étincelant uniforme, même aux parties difficiles à atteindre autrement. L'exigence habituelle de rugosité surfacique pour les industries pharmaceutiques est Ra 0,25 – 0,6 et la diminution de rugosité typique est de 30 à 50%. La faible rugosité atténue les propriétés d'adhésion de la surface, ce qui entraîne effectivement une diminution de l'accrochage de salissure et une surface facile à nettoyer. Le polissage électrolytique débarrasse la surface des pollutions parce que le matériau peut être éliminé de la surface par dissolution. Le polissage électrolytique enlève environ 30 – 40 microns, y compris toutes les pollutions possibles dans la surface, ce qui crée une surface extrêmement propre, uniforme et homogène. La faible rugosité et homogénéité de surface obtenues sont du reste un avantage pour les applications ayant une faible résistance au frottement. L'enrichissement au chrome dans la couche surfacique donne par ailleurs aux éléments polis par électrolyse une meilleure résistance à la corrosion. Le bon finish Un matériau mal poli peut avoir une résistance à la corrosion inférieure. Les interstices Pendant le soudage de l'inox apparaît la décoloration de soudage typique par oxydation de la surface métallique
microscopiques, provoqués par le polissage grossier, peuvent cacher des salissures qui entraînent des dépôts et la corrosion. Ceci n'est peut-être pas un problème dans un milieu sauvage mais une étude avec un test de pulvérisation saline a montré qu'une valeur Ra (rugosité) de maximum 0,5 peut être tolérée. Une rugosité de 0,5 fait office de critère, certains fûts pharmaceutiques ayant une spécification avec une valeur Ra de 0,2 après polissage électrolytique.
faire une exception. En cas de doute quant à l'élimination de la décoloration de soudage, il convient d'interroger un spécialiste de la corrosion. On peut éliminer la décoloration au moyen d'un traitement de surface mécanique ou chimique, ou d'une combinaison des deux.
CONTAMINATION AU FER ÉTRANGER
Une autre cause importante de la corrosion est la contamination au fer étranger, qui peut survenir pour SOUDAGE/FABRICATION différentes raisons. Par exemple, suite au ponçage, Au cours du soudage de l'acier meulage, sertissage, avec un inoxydable apparaît la matériel (outillage) en décoloration de acier carbone ou un U NE FAIBLE soudage typique par outillage qui est RUGOSITE l'oxydation de la également utilisé pour surface métallique, si la l'usinage de l'acier SURFACIQUE protection sous forme carbone. La GARANTIT de gaz inerte (comme contamination peut l'argon) fait défaut. aussi provenir de UNE MOINDRE Primo, ces décolorations travaux de meulage ou CONTAMINATION de soudage (aussi de salissure à proximité dénommées oxydes de l'acier inoxydable. ET UN MEILLEUR thermiques) induisent un Ceci peut être dans NETTOYAGE aspect inacceptable du l'atelier ou sur site. Les matériau inox. traitements de surface Secundo, les oxydes thermiques chimiques sont indispensables pour poreux peuvent souiller le média éliminer ces pollutions. de processus. En plus, et ceci a les NETTOYAGE conséquences les plus fâcheuses, ces films d'oxyde thermique poreux Interne entraîne la fragilité de l'acier Après la fabrication et inoxydable face à certains types l'assemblage, un dernier nettoyage de corrosion. sur site peut être souhaitable avant Les formes possibles de cette la mise en service afin d'éliminer corrosion: toutes les traces de graisse et de • corrosion formant des cavités contamination au fer étranger. On • corrosion intercristalline fait alors circuler une solution • corrosion par interstices acide ou alcaline à travers les • corrosion microbiologique conduites ou la sphère de induite pulvérisation, suivi par une Afin d'éviter ces formes de passivation à l'acide nitrique ou corrosion, il est essentiel d'éliminer acide citrique. les décolorations de soudage Ces travaux sont généralement avant d'exposer l'acier inoxydable exécutés par des entreprises à un milieu agressif ou aqueux. spécialisées et sont précédés par Dans le cas de l'inox utilisé pour une pré-inspection, afin de des outils ayant un effet décapant, déterminer la méthode de comme l'acide nitrique, on peut
circulation et d'élaborer une analyse des risques des tâches. Certaines parties de l'appareillage doivent être enlevées ou 'pontées'. On peut utiliser une unité de pompe temporaire, bien que de nombreux systèmes CIP aient une capacité de pompage suffisante. Lorsque tout est branché avec des pompes temporaires, tuyaux et réservoirs de circulation, on effectue un essai de pression afin de contrôler l'étanchéité. Après le nettoyage, les produits chimiques utilisés et l'eau de vidange sont évacués vers un transformateur agréé. Externe Un détergent et produit de posttraitement peuvent enlever la plupart des sortes de pollutions organiques, feutre et encre, traces de pas, dépôts calcaires et pellicule oxydée suite à des dégâts. L'acier inoxydable reçoit un brillant égal.
CONCLUSION En raison de propriétés uniques, l'acier inoxydable convient très bien comme matériau de construction pour les applications dans les industries alimentaire et pharmaceutique. Le bon traitement de surface est ici primordial: une faible rugosité surfacique rend le matériau moins sensible à la contamination et simplifie le nettoyage du matériau. Brosser et polir sont les traitements par excellence pour obtenir les faibles rugosités exigées, surtout lorsqu'il s'agit de citernes de production, stockage ou transport en inox. Une bonne passivation par la suite, ainsi qu'une inspection et une maintenance régulières, garantissent une longue durée de vie. Ingénieur Thomas van Os, directeur du laboratoire de Vecom
