1. Importance du prétraitement de surface
Le prétraitement de surface vise à conférer à la surface à revêtir le niveau de décapage de la rouille et la rugosité requis par le revêtement sélectionné, et à assurer une bonne adhérence entre la surface à revêtir et la couche de revêtement. La méthode et les paramètres du prétraitement de surface sont déterminés par le type de couche de revêtement. Le service chargé de la mise en œuvre du prétraitement de surface doit disposer des équipements et du personnel technique compétents, et chaque opération de prétraitement doit faire l'objet d'une supervision et d'un contrôle technique spécifiques. Pour bien comprendre le prétraitement de surface, il est essentiel de maîtriser les facteurs qui influencent son déroulement. La flèche verticale épaisse relie l'objet à traiter à l'objectif du traitement. Les flèches adjacentes indiquent les facteurs intervenant pour atteindre cet objectif. La méthode de pulvérisation, l'abrasif et son support sont sélectionnés en fonction des caractéristiques, du type et des dimensions de la pièce à traiter, ainsi que du résultat escompté. Compte tenu du nombre important de facteurs en jeu, une grande prudence est de mise. Dans le domaine de la construction de revêtements anticorrosion pour pipelines, on dit souvent que « 30 % de matériaux et 70 % de construction », ce qui souligne l'importance cruciale de la construction. Lors de la construction, le prétraitement de surface des tubes en acier (le plus élémentaire étant le décapage de la rouille) est primordial, et sa qualité influe directement sur la qualité et la durée de vie du revêtement. Plusieurs études statistiques confirment que le traitement de surface est le facteur le plus important parmi les nombreux éléments qui affectent la durée de vie du revêtement.
L'analyse des coûts de la couche de revêtement révèle que le traitement de surface représente généralement environ 50 % du coût total. La couche de revêtement interne à réduction de traînée étant mince, composée de peu de couches et utilisant une faible quantité de peinture, le coût du traitement de surface est plus élevé, atteignant environ 70 %. Par conséquent, lors de la conception et de la mise en œuvre du revêtement interne à réduction de traînée, une attention particulière doit être portée à la qualité du prétraitement de surface.
2. Principaux facteurs affectant la qualité de la couche de revêtement
2.1 Influence de la calamine : Lors des opérations de laminage et de soudage à haute température, une couche de calamine se forme naturellement à la surface du tube en acier. Composée principalement d'un mélange d'oxydes de fer, elle se compose approximativement de trois couches : la couche externe, Fe₃O₄ ou Fe₂O₃ ; la couche intermédiaire, FcO et Fe₃O₄ ; et la couche de contact, FeO. Sous l'effet des conditions environnementales extérieures (température, humidité, contraintes mécaniques, oxygène, sel), cette calamine se fissure, se détache et se désagrège. Si elle n'est pas complètement éliminée, elle a trois principaux effets destructeurs sur la couche de revêtement : premièrement, son potentiel d'électrode est supérieur de 0,26 V à celui de l'acier, ce qui fait de la surface exposée, aux endroits où la calamine se détache et où les fissures apparaissent, l'anode de la pile galvanique, et provoque la corrosion ; deuxièmement, la vapeur d'eau se condense facilement dans les fissures de la calamine. Si du SO2 s'y dissout, du sulfate ferreux peut se former, ce qui augmente la conductivité de l'électrolyte et favorise la corrosion ; deuxièmement, la couche d'oxyde qui n'a pas été éliminée mais qui s'est détachée peut tomber et se gonfler complètement lorsque la température du pipeline fluctue fortement, ce qui provoque la fissuration et le décollement de la couche de revêtement.
2.2 Influence des salissures de surface : Les salissures mentionnées ici désignent les produits de rouille et les poussières non complètement éliminés de la surface du tube en acier. Elles comprennent également les particules résiduelles non nettoyées après traitement de surface, ainsi que la rouille nouvellement formée qui n’a pas été recouverte dans le délai imparti après traitement. Leur présence rend difficile l’obtention d’un revêtement lisse et uniforme, et compromet son adhérence au substrat. Le revêtement ne peut alors être en contact direct avec la surface de l’acier, ce qui réduit son adhérence et affecte sa durée de vie.
2.3 Influence des sels solubles : En présence de sels solubles à la surface de l’acier sous le revêtement, la différence de pression osmotique entre l’intérieur et l’extérieur du revêtement favorise la pénétration de l’humidité de l’air à travers celui-ci. Les sels solubles se combinent alors à l’acier, provoquant la corrosion et le décollement du revêtement. Parmi ces sels, le chlorure est le plus important. Compte tenu de son fort pouvoir de pénétration, il est mentionné dans la norme Q/SYXQ11 « Conditions techniques supplémentaires relatives au revêtement de réduction de frottement sur la paroi interne des gazoducs est-ouest », notamment pour les conduites en acier transportées par voie maritime et celles stockées temporairement dans les zones côtières. Ce point est particulièrement important.
2.4 Effet de la rugosité : L'adhérence entre le revêtement et la surface du tube en acier est déterminée par l'attraction mutuelle entre les groupes polaires des molécules du revêtement et les molécules de la surface métallique. Outre les effets physiques (force de dispersion, force d'induction et force d'orientation), elle est principalement d'ordre mécanique. Après traitement de la surface du tube en acier par projection abrasive (sablage), la rugosité augmente considérablement, la surface métallique pouvant être multipliée par 20. Cette augmentation de la rugosité accroît significativement la surface et, par conséquent, l'adhérence entre le revêtement et la surface du tube en acier. Lorsque la zone de projection abrasive (sablage) présente des arêtes et des angles, la surface métallique traitée augmente non seulement la surface, mais offre également une géométrie de surface propice à l'adhérence du revêtement, favorisant ainsi l'attraction moléculaire et l'ancrage mécanique.
Cependant, une rugosité de surface excessive nuit également au revêtement. Par exemple, si la rugosité est trop importante, la quantité de revêtement nécessaire pour remplir le creux du motif d'ancrage augmentera. Des creux trop profonds sont également susceptibles de provoquer des bulles, ce qui affecte directement la qualité du revêtement. De plus, lorsque le revêtement est mince, la pointe des aspérités risque d'exposer la surface, compromettant ainsi l'intégrité du revêtement et provoquant une corrosion par piqûres.
Pour le revêtement intérieur réduisant la friction, la rugosité de surface de la paroi interne du tube en acier doit être conforme aux exigences, généralement de 30 à 50 µm après traitement de surface. Cette rugosité dépend des paramètres du procédé, tels que la taille, la forme et le matériau des particules abrasives, ainsi que la vitesse de projection et le temps d'action de l'abrasif. Parmi ces paramètres, la taille des particules a l'impact le plus important sur la rugosité.
Il existe de nombreuses méthodes de traitement de surface. La plus appropriée pour les pipelines est la projection (par projectile), une méthode couramment utilisée. En effet, l'impact violent de l'abrasif permet d'accroître la résistance à la fatigue du matériau d'environ 80 % ; la dureté superficielle est également améliorée à des degrés divers ; enfin, cette méthode permet d'éliminer les contraintes internes au niveau de la soudure, ce qui améliore considérablement la résistance à la corrosion de l'acier.
3. Exigences de base pour le traitement de surface des bouchons : Le traitement de surface des tubes en acier est généralement conforme aux normes techniques. Les pays industrialisés ont successivement élaboré leurs propres normes de qualité pour le décapage de la rouille. La plus connue est la norme industrielle suédoise SIS 055900 « Norme pour le décapage de la rouille superficielle des matériaux en acier avant peinture », adoptée depuis longtemps par de nombreux pays. L’Organisation internationale de normalisation (ISO) a élaboré la norme ISO 8501-1 « Prétraitement des matériaux en acier avant peinture avec revêtements et produits connexes – Évaluation visuelle de la propreté de surface – Partie 1 : Degré de rouille et degré de décapage des matériaux en acier non revêtus et des matériaux en acier après élimination complète du revêtement d’origine », conformément à la norme suédoise. Mon pays a également élaboré la norme GB 8923 « Degré de rouille et degré de décapage des matériaux en acier avant peinture », en se référant aux normes ISO. L'industrie pétrolière a également élaboré la norme SY/T 0407 « Spécifications pour le prétraitement de surface des matériaux en acier avant peinture » à utiliser conjointement avec la norme GB 8923. Voici quelques extraits des points clés de la norme.
3.1 GB 8923 « Degré de rouille et degré d’élimination de la rouille des surfaces en acier avant peinture » : GB 8923 « Degré de rouille et degré d’élimination de la rouille des surfaces en acier avant peinture » se concentre sur la classification des degrés de rouille et des degrés d’élimination de la rouille, l’évaluation visuelle et l’utilisation de photos en couleur d’échantillons standard.
(1) Degré de rouille Avant le décapage, l'état de rouille initial de la surface de l'acier est classé en quatre degrés, désignés par A, B, C et D. Après décapage, il convient de comparer ce degré avec l'état de rouille initial :
Une surface en acier entièrement recouverte de calamine et pratiquement sans rouille ;
B Surface en acier rouillée dont une partie de la couche d'oxyde s'est détachée ;
Surface en acier C dont la couche d'oxyde s'est détachée à cause de la rouille, ou peut être grattée, et qui présente une petite quantité de piqûres ;
D. Surface en acier dont la calamine s'est complètement détachée sous l'effet de la rouille et qui présente de nombreuses piqûres. (2) Niveau de décapage de la rouille. La norme GB 8923 « Niveau de rouille et niveau de décapage des surfaces en acier avant peinture » distingue les niveaux de décapage selon les différentes méthodes utilisées. « Sa », « St » et « Fl » désignent respectivement le décapage par projection (sablage), le décapage manuel et à l'aide d'outils électriques, et le décapage à la flamme. Les chiffres arabes qui suivent les lettres indiquent le degré de décapage. ① Le décapage par projection ou sablage est désigné par « Sa » et se divise en quatre niveaux, décrits ci-dessous. Sa1 Décapage léger par projection ou sablage : la surface en acier ne doit présenter aucune trace visible de graisse ou de saleté, ni de calamine, de rouille ou de revêtement non adhérents. Sa2 Décapage complet par projection ou sablage : la surface en acier ne doit présenter aucune trace visible de graisse ou de saleté, la calamine, la rouille et le revêtement ont été quasiment éliminés et les résidus doivent être solidement adhérents. Sa2.5 Sablage et décapage très poussés : la surface de l’acier ne doit présenter aucune trace visible de graisse, de saleté, de calamine, de rouille ou de revêtement. Les éventuelles traces restantes ne doivent être que de légères taches ou stries. Sa3 Sablage ou décapage par projection de rouille rendant la surface de l’acier propre : la surface de l’acier ne doit présenter aucune trace visible de graisse, de saleté, de calamine, de rouille ou de revêtement et doit présenter une couleur métallique uniforme.
② Élimination de la rouille à l'aide d'outils manuels et électriques Indiqué par « St », GB 8923 donne deux niveaux, à savoir :
St2 Élimination complète de la rouille à l'aide d'outils manuels et électriques : la surface de l'acier ne doit présenter aucune trace visible de graisse ou de saleté, ni de calamine, de rouille ou de revêtement non adhérent.
Étape 3 : Élimination complète de la rouille à l’aide d’outils manuels et électriques : La surface de l’acier ne doit présenter aucune trace visible de graisse ni de saleté, ni de calamine, de rouille ou de revêtement non adhérent. L’élimination de la rouille doit être plus complète qu’à l’étape 2, et la surface de la partie exposée du substrat doit avoir un aspect métallique brillant.
③ Élimination de la rouille par la flamme : indiquée par « F1 », l’élimination de la rouille par la flamme doit inclure l’utilisation d’une brosse métallique motorisée pour éliminer les résidus adhérant à la surface de l’acier après le chauffage à la flamme. La norme ne prévoit qu’une seule note.
F1 Élimination de la rouille par la flamme : La surface de l'acier doit être exempte de calamine, de rouille, de revêtement et d'autres dépôts, et toute trace restante ne doit être qu'une décoloration superficielle (ombres de différentes couleurs).
(3) Évaluation du degré de rouille et du degré d'élimination de la rouille. La méthode d'évaluation et les exigences relatives à l'examen visuel et aux photos de référence sont décrites dans la norme GB 8923. Pour évaluer le degré de rouille, le degré le plus sévère indiqué sur la photo correspondante est retenu. Pour évaluer le degré d'élimination de la rouille, le degré indiqué sur la photo se rapprochant le plus de l'aspect de la surface de l'acier est retenu. De nombreux facteurs influencent l'évaluation visuelle du degré d'élimination de la rouille sur les surfaces en acier, notamment : ① les abrasifs utilisés pour le décapage par projection ou sablage, ainsi que les outils utilisés pour le décapage manuel et électrique ; ② l'état de rouille des surfaces en acier ne correspondant pas au degré de rouille standard ; ③ la couleur de l'acier lui-même ; ④ les différences de rugosité dues à différents degrés de corrosion ; ⑤ les irrégularités de surface, telles que les creux ; ⑥ les rayures d'outils ; ⑦ un éclairage non uniforme ; ⑧ les ombres portées par l'abrasif lors de l'impact sur la surface sous différents angles pendant le décapage par projection ou sablage. ⑨ Abrasifs incrustés dans la surface.
3.2 SY/T 0407 « Spécifications relatives à la préparation de surface des matériaux en acier avant peinture » : Cette spécification doit être utilisée conjointement avec la norme GB 8923 et la majeure partie de son contenu est consacrée à la norme SSPC (American Steel Structure Painting Committee). En lien avec les exigences relatives à la réduction de la traînée dans les pipelines, voici une brève introduction :
(1) Traitement de surface avant et après grenaillage pour décapage : Avant le grenaillage, éliminer les traces d’huile, de graisse et de saleté visibles sur la surface de l’acier. Après le décapage et avant la mise en peinture, éliminer les résidus de rouille et de poussière présents sur la pièce à l’aide d’un souffleur d’air sec sans manchon, d’un aspirateur ou d’une brosse. La surface de l’acier, après grenaillage, doit être peinte avant d’être contaminée. Si elle est contaminée avant la mise en peinture, elle doit être nettoyée à nouveau.
(2) Sélection des abrasifs. D'après les résultats du test de pulvérisation, le sable de zirconium et les granulés métalliques sont les abrasifs les plus performants, le corindon le moins efficace, et les granulés de fonte concassée ainsi que deux types de corindon fondu se situent entre les deux. L'effet décapant du corindon est très lent et peu efficace, et il génère une importante quantité de poussière. Les granulés métalliques sont particulièrement adaptés au décapage de la rouille sur des sections transversales délicates, et le sable offre également une bonne efficacité, mais les deux produisent de la poussière. Le volume d'abrasif nécessaire pour le corindon fondu est presque deux fois inférieur à celui du sable de zirconium, des granulés de fonte concassée et des granulés métalliques. Pour un même travail de décapage, le volume d'abrasifs ferreux requis est 2 à 3 fois inférieur à celui des abrasifs minéraux, ce qui signifie que les particules lourdes sont plus efficaces que les particules légères. Le temps de pulvérisation nécessaire pour obtenir un résultat de décapage donné dépend de l'abrasif choisi. L'efficacité du décapage de la rouille par unité de temps diminue dans l'ordre suivant : sable, sable de zircon, granulés de fonte, fil abrasif de 0,65 mm, fil abrasif de 0,97 mm, corindon fondu de 0,72 mm, corindon fondu de 0,75 mm et corindon. En pratique, le fil abrasif de 0,65 mm est plus rapide que celui de 0,97 mm. Le choix des abrasifs dépend de la nuance et du type d'acier, du degré de rouille initial, du type de revêtement utilisé, de la méthode de décapage et de la rugosité de surface requise. Pour le décapage par projection, on peut utiliser des abrasifs métalliques tels que la grenaille d'acier moulé, le sable d'acier moulé, le sable de fonte et les segments de fil d'acier. Le choix des abrasifs dépend de la profondeur d'ancrage requise par le système de revêtement ; se référer au tableau 5-2. La dureté de la grenaille d'acier indiquée dans le tableau est de 40 à 50 HRC, et celle du sable d'acier est de 55 à 60 HRC. La profondeur d'ancrage typique indiquée dans le tableau correspond à la rugosité de surface maximale et moyenne attendue dans des conditions de pulvérisation optimales (turbine ou buse). L'annexe standard précise les spécifications, la composition, la dureté et les autres exigences de performance du segment de fil d'acier. Lors du traitement de surface, l'ajout d'une certaine quantité de segments de fil d'acier à l'abrasif permet de créer une rugosité marquée (« pics et creux »), ce qui favorise l'adhérence mécanique entre le film de revêtement et la surface de l'acier. La consommation d'abrasifs est déterminée par leur durée de vie, un concept difficile à définir précisément. Celle-ci est généralement basée sur la fragmentation de l'abrasif. En ingénierie, on utilise le terme « nombre de fois utilisable » pour indiquer sa durée de vie, ce qui détermine le coût relatif.
3.3 GB/T13288 « Évaluation du niveau de rugosité de surface de l'acier avant peinture » : Cette norme s'applique aux surfaces en acier dont le niveau d'élimination de la rouille après grenaillage métallique ou non métallique est supérieur à Sa2.5 selon la norme GB 8923 « Niveau de rouille et niveau d'élimination de la rouille des surfaces en acier avant peinture ». La rugosité de surface obtenue après grenaillage avant peinture est classée en trois niveaux.
L'influence des paramètres de rugosité sur la couche de revêtement dépend des facteurs suivants :
①Augmenter la surface, améliorer l'adhérence du revêtement et renforcer l'état d'activation de la surface ;
②Influencer la quantité de revêtement ;
③ Affecte l’effet protecteur de la couche de revêtement et l’exposition du pic.
L'ampleur de la rugosité dépend des facteurs suivants :
① Le type et les spécifications de l'abrasif ;
② La vitesse et l'angle de pulvérisation de l'abrasif ;
③ Le débit et le temps d'action de l'abrasif pulvérisé ;
④ Le type, la dureté et la structure de surface de la pièce elle-même.
3.4 Normes d'essai pour les chlorures solubles : La norme ISO 8502-2 « Détermination en laboratoire des chlorures sur les surfaces propres » spécifie une méthode d'essai pour les chlorures solubles sur les surfaces en acier. Cette méthode consiste à nettoyer une zone déterminée de la surface de l'acier, puis à utiliser la méthode de titrage au nitrate mercurique avec le bleu de bromophénol-diphénylcarbazone comme indicateur pour analyser et déterminer la teneur en chlorures recueillis sur l'acier nettoyé. D'autres normes connexes incluent l'ISO 8502-5 « Détection des chlorures sur la surface de l'acier à peindre – Méthode du tube de détection des ions chlorure », l'ISO 8502-6 « Méthode d'échantillonnage des impuretés solubles sur les surfaces à peindre » et l'ISO 8502-7 « Analyse des impuretés solubles sur les surfaces à peindre – Méthode d'analyse par champ d'ions chlorure ».
4. Prétraitement de la surface intérieure des tubes en acier
Pour garantir la qualité et la durée de vie du revêtement intérieur, sa surface doit être soigneusement prétraitée avant application. Plus mince qu'un revêtement anticorrosion, le revêtement intérieur de réduction de frottement présente une rugosité de surface de classe F (fine). Conformément à la norme Q/SY xQ11, le degré de décapage est Sa2,5 et la rugosité doit être comprise entre 30 et 50 µm.
Parmi les différentes méthodes de traitement de surface, le grenaillage (projection) de la paroi interne d'une canalisation est la plus appropriée. Le choix de la méthode dépend du diamètre du tuyau et des conditions d'utilisation. Le grenaillage est adapté aux tuyaux de grand diamètre, tandis que le sablage convient aux tuyaux de petit diamètre (inférieur à 762 mm). L'Institut néerlandais de recherche sur les métaux a mené une étude spécifique sur le décapage de la rouille par projection et considère que ce procédé peut être assimilé à une abrasion induisant une érosion. Les points suivants sont proposés concernant la technologie de décapage de la rouille par projection.
(1) La vitesse des particules pulvérisées est déterminante pour leur énergie cinétique et est fortement influencée par le rebond. Cette vitesse dépend de la distance de pulvérisation. (2) L'angle du jet détermine le degré de collision des particules lors de la pulvérisation ; ce degré est maximal à 45°. (3) La taille des particules est essentielle pour l'uniformité du décapage de la rouille. Pour obtenir le résultat escompté, une taille de particules optimale est nécessaire. Celle-ci dépend largement des propriétés de la couche superficielle (calamine, rouille ou croûte de fonderie) et de l'état de la surface sous-jacente.
4.1 Grenaillage : Le grenaillage est un procédé qui utilise la force centrifuge générée par la rotation à grande vitesse des lames de la grenailleuse pour projeter des abrasifs (grenaille d'acier, segments de fil d'acier, sable d'acier angulaire, etc.) à très grande vitesse linéaire sur la surface intérieure du tube traité. Ce procédé produit un effet de martelage et de meulage qui élimine la calamine et la rouille, expose la surface à sa couleur métallique d'origine et crée une rugosité favorisant l'adhérence de la peinture. Le grenaillage permet non seulement d'éliminer la calamine et la rouille de la surface du tube en acier, mais aussi de la renforcer, d'éliminer les contraintes résiduelles et d'améliorer sa résistance à la fatigue et à la corrosion sous contrainte. Le grenaillage offre une utilisation optimale de l'abrasif, une vitesse d'élimination de la rouille rapide et un faible coût, ce qui le rend adapté aux opérations à grande échelle. C'est pourquoi le grenaillage est le procédé de choix pour le traitement de surface intérieure des tubes en acier. Les étapes du grenaillage sont les suivantes : préchauffage des tubes en acier, élimination de la rouille par grenaillage et nettoyage de surface.
(1) Préchauffage des tubes en acier : Le préchauffage consiste à chauffer la surface intérieure du tube afin d’éliminer l’humidité et les résidus d’huile présents en surface. Les méthodes de préchauffage comprennent le chauffage par induction moyenne fréquence, le chauffage par flamme et le chauffage par pulvérisation d’eau chaude. Le choix de la méthode doit être adapté aux conditions locales, économique et raisonnable, et compatible avec la chaîne de montage.
① Le chauffage à moyenne fréquence présente une structure simple. La bobine d'induction est installée sur le rouleau, ce qui permet un faible encombrement et une consommation d'énergie réduite. Cependant, ce type de chauffage est peu efficace pour éliminer les graisses et les saletés en surface.
2. Le chauffage par flamme consiste à brûler du gaz liquéfié propre et à chauffer directement la surface intérieure du tube en acier à l'aide de flammes, ce qui permet d'éliminer l'humidité en surface. Cette méthode nécessite un approvisionnement suffisant en gaz liquéfié.
③Le chauffage par pulvérisation d'eau chaude est efficace pour éliminer l'huile et les déchets, mais l'équipement est complexe et nécessite une source de vapeur, une pompe à eau chaude et une salle de ventilation pour l'évaporation de l'eau chaude, qui occupe une grande surface.
(2) Grenaillage et décapage : Sur la ligne de production, le grenaillage est effectué dans une cabine de grenaillage. Celle-ci comprend une tête de grenaillage, un système de circulation d'abrasif, un dispositif de nettoyage de l'abrasif et un système de ventilation et de dépoussiérage. Lorsque le tube d'acier pénètre dans la cabine, les lames de la tête de grenaillage, entraînées par le moteur, tournent à grande vitesse, générant une forte force centrifuge. Sous l'effet de cette force, l'abrasif est accéléré le long des lames jusqu'à son éjection. L'abrasif projeté forme un jet en éventail qui frappe la surface intérieure du tube d'acier pour éliminer la calamine et la rouille. Une fois éjecté, l'abrasif usagé est recyclé et tamisé par le système de circulation, puis acheminé vers l'entrée d'alimentation pour être réutilisé.
(3) Nettoyage de surface : Les tubes d’acier grenaillés contiennent des poussières abrasives, des résidus de rouille et autres impuretés qui nécessitent un nettoyage. Dans certains équipements anciens, les tubes étaient inclinés pour évacuer les résidus. Cette méthode, énergivore et chronophage, est rarement utilisée dans les équipements modernes. La méthode actuelle consiste à utiliser de l’air comprimé ou un aspirateur. Face à la prise de conscience croissante des enjeux de santé, sécurité et environnement (SSE), des systèmes de ventilation et de dépoussiérage doivent être installés sur la ligne de grenaillage afin d’absorber les poussières générées et de récupérer les abrasifs.
(4) Abrasifs : Les abrasifs utilisés pour le grenaillage sont principalement des billes de fer, des billes d’acier, des segments de fil d’acier et du sable d’acier angulaire. D’un point de vue économique et pratique, les billes d’acier sont préférables, tandis que du point de vue de l’efficacité du grenaillage, les segments de fil d’acier sont plus performants. L’abrasif idéal pour le grenaillage est un mélange de billes d’acier et de segments de fil d’acier ou de billes d’acier et de sable d’acier, dans un rapport de 1:1 à 2:1.
4.2 Sablage (grenaillage) : Le sablage (grenaillage) utilise de l'air comprimé pour projeter des abrasifs (sable ou grenaille) à une vitesse donnée sur la surface de l'acier à traiter. Sous l'effet de l'impact et du frottement des abrasifs, la calamine, la rouille et autres impuretés présentes sur la surface métallique sont éliminées. L'appareil de sablage (grenaillage) comprend généralement : un système d'alimentation en air comprimé (traitement, stockage) ; un système de recyclage des buses, des tuyaux et des abrasifs ; un système de commande électronique de l'éclairage ; un système de dépoussiérage et un système d'alimentation en air et en sable. De nombreux facteurs influencent l'efficacité du sablage (grenaillage) pour l'élimination de la rouille, tels que la pression de l'air, le type et les caractéristiques des abrasifs, l'angle et la vitesse de projection, la distance entre la buse et la surface de l'acier, etc. Les abrasifs doivent être choisis en fonction des exigences du traitement de surface et de l'état initial de l'acier. On utilise généralement de la grenaille d'acier, des fragments de fil d'acier, du sable d'acier angulaire, du sable de quartz ou un mélange de ces produits. Les exigences relatives au niveau d'élimination de la rouille et à la rugosité de surface du sablage (grenaillage) sont conformes aux exigences du contrôle qualité et aux normes mentionnées précédemment. Les résultats montrent que le sablage (grenaillage) et le grenaillage offrent des résultats similaires. Le choix de la méthode dépend principalement du coût et des conditions d'application. Par exemple, pour les canalisations de diamètre inférieur à 762 mm, la distance entre la tête de sablage et la surface à traiter est insuffisante ; le grenaillage est alors inadapté et le sablage (grenaillage) s'impose. Le sablage (grenaillage) est une technique éprouvée, dont les équipements sont commercialisés. Il peut être utilisé, moyennant quelques modifications, pour le prétraitement de la surface intérieure des canalisations.
4.3 Opération de nettoyage : La surface traitée par grenaillage doit être nettoyée à l'aide d'une brosse, d'air comprimé ou d'un aspirateur. Ce nettoyage permet d'éliminer la rouille et les fines particules abrasives qui se détachent des creux formés par le motif de grenaillage. Pour les tubes en acier de grand diamètre, on utilise généralement la méthode de purge. Deux méthodes sont possibles : la première consiste à utiliser un aspirateur à grande capacité pour aspirer la poussière et les grenailles d'acier lors du grenaillage. Avant que les fines particules restantes ne soient pulvérisées à l'intérieur, on active le pistolet de pulvérisation, qui purge alors la surface interne du tube. Le pistolet souffle d'une extrémité à l'autre du tube, et la poussière est aspirée à l'autre extrémité. La seconde méthode consiste à utiliser un dispositif de grenaille pour soulever le tube selon un certain angle, afin que les grenailles glissent dans le dispositif de récupération, purgent la paroi interne du tube, puis aspirent les fines particules restantes. S'il s'agit d'une surface traitée par voie humide, elle doit être rincée à l'eau claire additionnée d'un inhibiteur de corrosion en quantité suffisante, ou rincée d'abord à l'eau claire puis passivée. Si nécessaire, un brossage complémentaire permet d'éliminer tout résidu.
5. Contrôle de la qualité : Le contrôle de la qualité du traitement de surface interne des tubes en acier comporte deux aspects principaux : la propreté et la rugosité.
5.1 Propreté : Conformément aux exigences des normes ISO 8501-1 et GB 8923, la surface intérieure du tube en acier revêtu d'un traitement anti-abrasion doit atteindre le niveau Sa2.5 après traitement. Ce niveau est défini comme suit : la surface de l'acier doit être exempte de graisse, de saleté, de calamine, de peinture antirouille et de toute autre adhérence visible, et les éventuelles traces résiduelles ne doivent se limiter qu'à de légères taches ou stries. Cette exigence de propreté peut être vérifiée visuellement. Par ailleurs, la norme ISO 8502 fournit également une méthode de contrôle de la propreté de surface.
La norme ISO 8502-1 décrit une méthode de détection des sels de fer solubles résiduels à la surface de l'acier traité. Cette méthode consiste à nettoyer la surface de l'acier à l'eau, à dissoudre les sels de fer solubles dans l'eau, puis à utiliser la 2,2'-bipyridine comme indicateur pour mesurer la solution de nettoyage recueillie par colorimétrie. Le seuil de référence est fixé à 15 mg/m², seuil à partir duquel on considère que le revêtement n'est pas affecté de manière significative.
La norme ISO 8502-2 décrit une méthode d'essai en laboratoire pour la détermination de la teneur en oxydes hydrosolubles à la surface des tubes en acier. Cette méthode peut être appliquée avant et après traitement de surface. Elle consiste à nettoyer une zone déterminée de la surface de l'acier avec un volume d'eau connu, à recueillir l'eau de nettoyage, puis à analyser la teneur en chlorures de cette solution par titrage au nitrate mercurique, en utilisant le bleu de bromophénol-diphénylcarbazone comme indicateur. Lors du titrage, les ions mercure réagissent avec les ions oxygène libres pour former du HgCl₂. Une fois les ions chlorure consommés, l'excès d'ions mercure apparaît en violet dans l'indicateur, signalant la fin du titrage. Dans le cadre de cet essai, la référence Q/SY XQ11 correspond à un indicateur de 20 mg/m² selon les normes étrangères pertinentes. Toutefois, cet indicateur indique si le tube en acier doit être rincé avant traitement de surface. Conformément aux exigences des normes ISO, un nouvel essai doit être réalisé après nettoyage. Le tableau 5-5 est l'indice d'exigence des normes étrangères concernant la teneur en sel à la surface des tuyaux en acier.
La norme ISO 8502-3 décrit une méthode d'évaluation du degré de contamination par la poussière sur la surface de l'acier avant peinture. Elle classe ce degré de contamination en cinq niveaux, définis par des abaques. La méthode de détection consiste à appliquer un ruban adhésif sensible à la pression sur la surface de l'acier à tester, puis à comparer le ruban imprégné de poussière avec l'abaque afin de déterminer le niveau de contamination. La norme ISO 8502-4 décrit une méthode d'évaluation du risque de condensation sur la surface de l'acier avant peinture. Cette méthode mesure le point de rosée dans les conditions environnementales appropriées en mesurant la température et l'humidité relative de l'air ambiant, puis mesure la température de surface de l'acier et évalue le risque de condensation à partir de la différence entre le point de rosée et le point de référence. Pour les revêtements à base de solvants, la température de surface du tube en acier à peindre doit être supérieure d'au moins 3 °C au point de rosée ambiant.
En outre, l'Organisation internationale de normalisation ISO/TC35/SCl2 a également formulé d'autres normes pertinentes relatives aux méthodes d'essai de propreté des surfaces. Outre les normes ISO 8502-5, ISO 8502-6 et ISO 8502-7 mentionnées ci-dessus, il existe : ISO 8502-8 Analyse des impuretés solubles sur la surface à peindre – méthode d'analyse des sulfates sur site ; ISO 8502-9 Analyse des impuretés solubles sur la surface à peindre – méthode d'analyse des sels de fer sur site ; ISO 8502-10 Analyse des impuretés solubles sur la surface à peindre – méthode d'analyse des graisses sur site ; ISO 8502-11 Analyse des impuretés solubles sur la surface à peindre – méthode d'analyse de l'humidité sur site.
Rugosité : La norme GB 13288, élaborée à partir de la norme ISO, définit les modalités d'évaluation de la rugosité après traitement de surface. La procédure est la suivante : éliminer la poussière et les débris présents en surface, sélectionner l'échantillon de comparaison de rugosité approprié (« échantillon G » ou « échantillon S ») en fonction de l'abrasif, et le placer à proximité d'un point de mesure précis sur la surface de l'acier à tester pour une comparaison visuelle. Le degré de rugosité indiqué par l'échantillon le plus proche de l'aspect de la surface de l'acier est retenu. Si une loupe est utilisée, l'aspect de l'échantillon et celui de la surface de l'acier à tester doivent être observés simultanément. En cas de difficulté d'évaluation visuelle, il est possible d'utiliser un stylet en bois, maintenu entre le pouce et l'index, et de le déplacer sur différentes parties de la surface testée et de l'échantillon de comparaison ; le degré de rugosité indiqué par le point de contact le plus proche constitue le résultat de l'évaluation. L'échantillon de référence de rugosité de surface est une plaque plane divisée en quatre zones, chacune présentant une rugosité de surface de référence spécifiée. La valeur de référence de rugosité de l'échantillon de comparaison de rugosité de surface doit être conforme aux dispositions du tableau 5-6, et sa propreté de surface intuitive ne doit pas être inférieure à Sa2,5. L'échantillon reflétant les caractéristiques de rugosité de surface obtenues par sablage avec des abrasifs angulaires (GRIT) est appelé échantillon « G » ; celui reflétant les caractéristiques de rugosité de surface obtenues par grenaillage (SHOT) est appelé échantillon « S ». Il existe de nombreuses méthodes pour tester la rugosité de surface. La méthode du comparateur de rugosité est également couramment utilisée en production. Le comparateur de rugosité Keane-tator est un instrument fréquemment utilisé. Il se compose d'un gabarit standard à cinq secteurs convergents. Ces cinq secteurs sont disposés en étoile à cinq branches, avec un trou au centre de chaque secteur. Chaque secteur représente un gabarit de rugosité standard. Lors de son utilisation, le gabarit est placé sur la surface à tester, et une loupe spéciale, placée au-dessus du trou central, permet de comparer la surface à tester avec le secteur standard afin de déterminer la valeur de rugosité. Cette méthode est simple et facile à utiliser, ne nécessite pas d'outils complexes et les résultats des tests sont fiables. La méthode du papier de frottement est une autre méthode d'essai couramment utilisée. Elle utilise un ruban de frottement spécial. Lors de son utilisation, retirez le support en papier, placez la face en latex du ruban sur la surface en acier et frottez le dos du ruban avec un outil lisse ou un autre outil à bout rond en effectuant des mouvements circulaires jusqu'à ce que la surface devienne grise et uniforme. Retirez le ruban et utilisez un micromètre à ressort pour mesurer son épaisseur. Pour obtenir la hauteur de rugosité du film, soustrayez 50,8 µm à la lecture du micromètre afin de compenser l'épaisseur de la couche de protection. L'instrument doit être étalonné avant la mesure. Cette méthode est décrite dans la norme ASTM D 4417, méthode C. Cette méthode est simple et facile à utiliser, et l'empreinte de frottement peut être conservée de manière permanente comme archive dans le processus de production.
Date de publication : 17 décembre 2024