LES PALPLANCHES ET LES PIEUX Pathologie et diagnostic S. Pineau (ACCOAST)
Pieux et palplanches Les pieux - Fondation de quai - Pieux guide et Ducs d’Albe Origine : souvent matériel déclassé de l’industrie pétrolière
Les palplanches - Rideaux - Caissons - Gabionnades - Palpieux Origine : laminage à chaud MATERIAU : ACIER AU CARBONE (Fe-C)
Identifiants de désordres Processus de dégradation des pieux - Inclinaison anormale ou pliure - Défaut d’horizontalité (de l’objet porté : plate-forme, chevêtre, …) - Dégradation de la liaison entre les pieux et la structure portée - Affouillement (surdragage, action des navires, …) - Déchirure - Enfoncement localisé (chocs)
- Fissuration des cordons de soudure (enture, raboutage, assemblage, …) - Abrasion / érosion - Corrosion superficielle généralisée - Corrosion feuilletante - Corrosion perforante
Déchirure sur pieu (jonction d’échelle)
Choc d’un navire à « l’accostage »
Corrosion : trop tard !
Identifiants de désordres Processus de dégradation des palplanches - Déversement général ou localisé (inclinaison, défaut d’alignement, …) - Grand glissement (grande ampleur, jusqu’à la zone d’influence) - Dégrafage de palplanches - Flambement / voilement (points d’inflexion consécutifs à un même niveau) - Déchirure (choc, excès de contrainte, défauts de soudures de raboutage,…) - Affouillement (surdragage, action des navires, …)
- Affaissement, tassement - Abrasion / érosion - Corrosion superficielle généralisée - Corrosion feuilletante - Corrosion perforante - Surcharge hydraulique (résurgence d’eau en tête)
Rupture des tirants
Inclinaison / flambement d’un rideau
Utilisation des technologies scan multifaisceaux et laser de surface pour évaluations subaquatiques, sans visibilités, rideau para-fouilles, etc.
Corrosion : trop tard !
Le plus aléatoire : évaluer la corrosion Processus de dégradation communs au 2 types de structures - Abrasion / érosion - Corrosion superficielle généralisée
Difficultés d’évaluation et d’interprétation
- Corrosion feuilletante
= subjectivité du résultat
- Corrosion perforante
LA NORME ISO 8044 distingue 8 principales formes de corrosion mais pas avec les mêmes terminologies (interprétation en termes de processus ≠ interprétation visuelle)
= besoin de former, d’harmoniser la terminologie et les procédures de diagnostics dans le domaine industriel et le génie civil.
Les différentes formes de corrosion La corrosion généralisée ou uniforme
La corrosion galvanique
Les différentes formes de corrosion La corrosion caverneuse
La corrosion par piqûres
Les différentes formes de corrosion La corrosion intergranulaire
La corrosion sélective
Les différentes formes de corrosion La corrosion-érosion / cavitation
La corrosion sous contrainte
Analyse selon la zone d’exposition Des vitesses de corrosion variables pour une même structure profil de corrosion
quai
Zone d’éclaboussures (splash zone)
Pieu ou palplanches
Zone de marnage (tidal zone)
Zone de basses-eaux (low water zone)
Zone d’immersion (immerged zone)
Niveau des sédiments (bed level) sédiments
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Epaisseur d’origine (mm)
Corrosion Corrosion en Corrosion Corrosion basses-eaux dans le accélérée tête de généralisée couronnement structure localisée classique béton Vitesse de corrosion « accélérée » : > 0,1 mm.an-1 « normale » : ≈ 0,01 mm.an-1
Corrosion atmosphérique
Processus : Corrosion généralisée (ou uniforme)
Corrosion en zone d’éclaboussure
Processus : Corrosion « généralisée » via combinaison de processus
Film d’eau : concentration d’oxygène (aération différentielle) et de sels (concentration chimique) Croissance des produits de la corrosion plus cathodiques que l’acier sous-jacent (couplage galvanique)
Solution adoptée Réparations, revêtements (protection cathodique pas ou peu efficace dans cette zone)
Corrosion en zone d’éclaboussure
Sensibilité des zones de jonction
Corrosion en zone d’éclaboussure
Cas particulier : Produits de corrosion, constitués d’une épaisse couche de magnétite, très solide mais trompeuse (plus d’acier avec ses propriétés mécaniques d’origine)
Corrosion en zone d’éclaboussure Sensibilité des arêtes
Corrosion en zone d’éclaboussure
Corrosion en zone marnante Film d’eau très oxygéné
Processus : Combinaison de mécanismes
Concentrations +/- localisées de sels Colonisation hétérogène d’organismes marins Influence mécanique des vagues, objets flottants, etc.
Solution adoptée Protection par revêtement La protection cathodique peut prendre le relais lorsque l’objet est en contact avec l’eau de mer (électrolyte)
Corrosion en zone marnante
Corrosion des têtes de tirant en zone marnante
Dans cette zone : aspect des produits de corrosion souvent plus inquiétant que réellement alarmant
Corrosion sous crevasse (toutes zones)
Analyse selon la nature des dépôts de corrosion Processus de formation des produits de corrosion (eau de mer)
Gradient décroissant en O2
Eau de mer
Accumulation progressive (eau de mer) Couche organique et minérale Si4+
Lépidocrocite
Ca2+
Lépidocrocite O2 O2
Fe2+
Rouille verte
Fe2+
O2 Fe2+ O2
Fe2+
Acier au carbone
Court terme (semaines)
Moyen terme (mois)
Lépidocrocite Akaganéite ClGoethite SO42Magnétite Rouille verte FeS
Cu, Mn, Sn, ...
Accumulation progressive (matériau) Long terme (années)
Variété des produits de corrosion et de leurs propriétés Les produits de corrosion observés au sein d’un dépôt témoignent d’un gradient décroissant en oxygène Concentration en oxygène
(FeII
Lépidocrocite (γ-FeOOH)
3
Goethite (α-FeOOH)
3
Magnétite (Fe3O4)
2,67
Rouille verte III 4Fe 2(OH)12SO4.nH2O)
2,33
Sulfures de fer
2
acier
Degré d’oxydation du fer
Corrosion – érosion en zone marnante Effort important sur un rouleau, érosion constante de la couche de corrosion
Corrosion suite à rupture de revêtement
Processus : Corrosion localisée
La zone de rupture devient une zone très anodique par rapport à la surface globale de l’ouvrage protégé La corrosion active entraîne une croissance de la corrosion jusqu’au décollement du revêtement
Solution adoptée Remise en peinture in situ généralement peu efficace à long terme… La protection cathodique peut prendre le relais lorsque l’objet est en contact avec l’eau de mer (électrolyte)
Corrosion sur rupture de revêtement (progression par effet crevasse)
Mauvais réglages, rouleaux ou patins mal adaptés, manutentions, …
Corrosion sur rupture de revêtement lié à la manutention (couplage et effet crevasse)
Manutention par chaînes et câbles acier
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Processus : Corrosion localisée via combinaison de processus
Phénomène complexe d’aération différentielle à la frange (environ 1m) de la zone marnante et de la zone immergée Influence des micro-organismes (conditions de croissance favorables pour certaines communautés)
Solution adoptée Réparation, protection cathodique avec ou sans revêtement. En neuf : possibilité de matériaux plus adaptés (faiblement alliés)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC) Hypothèse de l’association bactérienne
EAU DE MER
Ferro-précipitante
Tubercule
O2
FLORE BACTÉRIENNE : SO424
4
Fe2+
+ H2O → Fe(OH)2 + 2H+ 1
Acidogène
Hydrocarbones → acides organiques
1
Bactéries
3
Sulfo-oxydante
S + H2O → H2SO4
3
2
Sulfurogène
SO42- → H2S → S2-
2
FeS
Fe2+ 10-12mm 10-12mm
ACIER ACIER AU AU CARBONE CARBONE
Film noir (S)
Indices actuels d’identification de la biocorrosion Attaques localisées
Corrosion à l’interface sédimentaire (cas similaire à ALWC)
Granulométrie de surface décroissante, de plus en plus poreuse et mélangée à l’électrolyte (eau de Loire / eau de mer), favorisant l’aération différentielle comme en basses-eaux (ligne A).
La démarche de diagnostic Comprendre l’environnement (l’électrolyte) et l’historique : salinité, agitation, apports industriels (apports acides, chauds, matière organique, etc.). Evaluer / relever les désordres structurels externes (inclinaisons, flambement, dégrafages, etc.) : inclinomètres, relevés topo, scan, … Evaluer / relever les désordres localisés (déchirures, perforations, etc.). Identifier les formes de corrosion et les zones d’expositions concernées (aspect visuel, selon environnement, via l’identification des produits de corrosion, etc.).
Evaluer l’état du revêtement et de la protection cathodique, le cas échéant (méthodes spécifiques). Réaliser des mesures d’épaisseur, calcul de résistance si nécessaire.
Les mesures d’épaisseurs… une autre histoire
Publication récente
Numéro Spécial revue « Matériaux et Techniques » (décembre 2013) :
Corrosion et protection des ouvrages métalliques en environnement marin Processus de corrosion, corrosion influencée par les micro-organismes, propriétés électrochimiques des dépôts de corrosion, facteurs environnementaux en zone estuarienne, impact de la rupture de PC, analyse statistique des mesures d’épaisseurs.
Merci de votre attention Samuel PINEAU ACCOAST 02.97.73.88.62 06.79.89.25.45
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