etude et qualification de revÊtements intÉrieurs dans … · centre d’ingénierie hydraulique...
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Centre d’Ingénierie Hydraulique
ETUDE ET QUALIFICATION
DE REVÊTEMENTS
INTÉRIEURS DANS LE CAS
D’ÉROSION SÉVÈRE EN
CONDUITE FORCÉE
Rencontres de la Peinture Anticorrosion
Jeudi 2 avril 2015
JULIE BERNARD, SÉBASTIEN CHARLES
(EDF) ET PHILIPPE LE CALVÉ (EXPIRIS)
| 2
SOMMAIRE
RPA 2015 04/2015
1. PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE
2. REFERENTIEL EDF
3. SPECIFICATIONS TECHNIQUES
4. CHOIX DES SYSTÈMES
5. EVALUATION DES SYSTÈMES
6. CONCLUSION
7. PERSPECTIVES
/ 34
| 3 RPA 2015 04/2015
1- PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE
/ 34
| 4
1- PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE
Problématiques
RPA 2015 04/2015
Dégradation linéaire et constante au niveau du radier qui est due à la méthode retenue au neuvage
L’absence de revêtement amplifie le phénomène de perte d’épaisseur (phénomènes de corrosion)
Zone radier
/ 34
| 5
1- PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE
Problématiques
RPA 2015 04/2015
[1] Zone saine [3] Zone radier [2] Zone corrodée
Trois zones différentes ont été identifiées dans la conduite :
[1] [1] [2] [2] [3]
/ 34
| 6
1- PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE
Objectif de l’étude
RPA 2015 04/2015
[1] [1] [2] [2] [3]
• Résistance à la corrosion ;
• Résistance spécifique à la tenue à l’abrasion et au transport de charges solides ;
• La préparation de surface ne doit pas être un facteur aggravant la perte d’épaisseur au niveau du radier ;
→ Le décapage à l’eau UHP sera très probablement retenu.
• Critère de mise en œuvre (faisabilité industrielle) ;
• Critère de maintenance (assurer la maintenabilité);
• Critère de santé et sécurité
→ Evaluer et qualifier un système de peinture répondant principalement à ces critères :
/ 34
| 7
2- RÉFÉRENTIEL EDF Cahier des Charges des Travaux de Revêtement (CCTR) - Peintures et Produits Connexes :
• Document de doctrine générale contenant l’ensemble des spécifications techniques
• Pièce contractuelle
• Document historique, vitrine à l’interne et à l’externe d’EDF
Applicables à tous les marchés de peinture et de revêtement d’EDF (Nucléaire [Travaux neufs et maintenance], Hydraulique et Thermique)
Principaux articles du CCTR pour garantir un produit de qualité et durable :
Codification : outil destiné aux prescripteurs qui permet de lier un code déterminé à un système de peinture ou de revêtement avec des spécifications de performance, de contrôles et de garantie
Qualifications des opérateurs : ACQPA (Association pour la Certification et la Qualification des Peintures Anticorrosion) et QRB (Qualification de Revêtement sur Béton).
Prescriptions de préparation de surface et d’application des produits
Contrôles durant la mise en œuvre et lors de la réception
Garanties (exprimés en accord avec les instances des professionnels de la peinture, OHGPI (Office d’Homologation des Garanties de Peinture industrielle))
RPA 2015 04/2015 / 34
| 8 RPA 2015 04/2015
Le FNP est un site
internet consultable à
l’international et par tous
publics
https://inge-fnp.edf.fr/fnp/accueil/authent.php
2- RÉFÉRENTIEL EDF
/ 34
| 9
Processus décrit dans note
EDTGC120761
Avis
toxicologiques
Essais
d’identification
Essais de
qualification
Essais
contradictoires
Pérennité de la
qualification
- CIR (masse volumique, extrait sec…)
- Spectre IR
- Dosage fonctions (epoxy, amine…)
- Température de transition vitreuse
- Essais de qualification (adhérence,
brouillard salin, abrasion, comportement
au feu, essais séquentiels [APRP],…)
- Acceptabilité système ACQPA
- Marquage CE peinture sol, intumescent
Fournisseurs sauf
essais spécifiques EDF
CEIDRE TEGG
RPA 2015 04/2015
2- RÉFÉRENTIEL EDF
/ 34
| 10
3- SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES
RPA 2015 04/2015
Exigences EDF pour publication au FNP
Critères Exigences Références
Applicabilité Aucune difficulté lors de l’application et conformité des épaisseurs /
Adhérence Force à rupture :
-Avant essai : Frupture≥ 4 MPa
-Après essai : Frupture≥ 3 MPa
ISO 4624
EDTGC120761
Brouillard
salin
Observation : Pas de cloquage (0S(0)), pas d’enrouillement (Ri0), pas de craquelage (0S(0))
et pas d’écaillage (0S(0)) ISO 4628
ISO 20340
EDTGC120761 Délamination < 1mm
Immersion Observation : Pas de cloquage (0S(0)), pas d’enrouillement (Ri0), pas de craquelage (0S(0))
et pas d’écaillage (0S(0))
Aucune altération et pas de porosité
EDTGC120761
ISO 2812
Condensation Observation : Pas de cloquage (0S(0)), pas d’enrouillement (Ri0), pas de craquelage (0S(0))
et pas d’écaillage (0S(0))
EDTGC120761
ISO 6270-1
Abrasion
TAMBOUR Ab≤19 (eaux très abrasives) et nombre minimum de cycles = 5 EDTGC120761
Avis
toxicologique Conformité aux exigences EDF
Pôle
Toxicologie
industriel EDF
/ 34
| 11
3- SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES
RPA 2015 04/2015
Exigences complémentaires dans le cadre de la CF de La Coche
Critères Exigences Références
Applicabilité Aucune difficulté lors de l’application et conformité des épaisseurs /
Adhérence
Force à rupture :
-Avant essai : Frupture≥ 4 MPa
-Après essai : Frupture≥ 4 MPa et la force à rupture ne doit pas être < à 50% de la valeur
initiale
Facies : pas de rupture adhésive au support
ISO 4624
Brouillard salin
Observation : Pas de cloquage (0S(0)), pas d’enrouillement (Ri0), pas de craquelage (0S(0))
et pas d’écaillage (0S(0)) ISO 4628
ISO 4624
Délamination < 8mm
Choc
thermique
Observation : Pas de cloquage (0S(0)), pas d’enrouillement (Ri0), pas de craquelage
(0S(0)), pas d’écaillage (0S(0)) et pas de farinage
Essais d’adhérence après choc thermique :
Force à rupture : Après essai : Frupture≥ 4 MPa et la force à rupture ne doit pas être < à 50%
de la valeur initiale
Facies : pas de rupture adhésive au support
NFT 51-181
ISO 4624
ISO 4628
Erosion Perte de masse, perte d’épaisseur et profilométrie /
Démonstrateur Réalisme d’application sur l’ouvrage /
Maintenabilité Compatibilité avec la solution de maintenance /
/ 34
| 12
4- CHOIX DES SYSTÈMES
RPA 2015 04/2015
13 systèmes retenus •Revêtement dur (époxy, polyester…) •Revêtement mou (PU, élastomère, silicone…) •Revêtement composé de charges céramiques
N° du
système
Epaisseur sèche visée du
système Chimie du revêtement Famille de revêtement
S1 1060µm
(60µm + 1000µm)
Epoxy sans solvant, sans amine
aromatique et sans phtalate Revêtement dur
S2 800µm
(500µm + 300µm) Epoxy à Haut Extrait Sec Revêtement dur
S3 Epaisseur définie selon
l’épaisseur de l’enduit
(500µm + enduit + 300µm)
Epoxy à Haut Extrait Sec + Mastic
époxydique thixotrope gélifié sans
solvant Revêtement dur
S4 600µm
(300µm + 300µm) Epoxy polyamide/amine Revêtement dur
S5 850µm
(50µm + 400µm + 400µm) Epoxy phénolique sans solvant Revêtement dur
S6 675µm
(125µm + 125µm + 100µm +
150µm)
Fluoropolymère et Silicone Revêtement mou
/ 34
| 13
4- CHOIX DES SYSTÈMES
RPA 2015 04/2015
N° du
système
Epaisseur sèche visée
du système Chimie du revêtement Famille de revêtement
S7 1200µm
(600µm + 600µm) Epoxy polyamine Revêtement dur
S8 1200µm Polyester renforcé d’écailles de
verre Revêtement dur
S9 400µm
(100µm + 100µm + 200µm) Polyuréthane mono-composant Revêtement mou
S10 250µm Polymère époxy renforcé en
charges céramiques
Revêtement composé de
charges céramiques
S11 600-750µm
(200-250µm + 200-250µm +
200-250µm)
Epoxy Revêtement dur
S12 1000-1500µm Composite époxydique avec
charges céramiques
Revêtement composé de
charges céramiques
S13 1000µm Composite époxydique Revêtement composé de
charges céramiques
•Revêtement dur (époxy, polyester…) •Revêtement mou (PU, élastomère, silicone…) •Revêtement composé de charges céramiques
/ 34
| 14
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Réalisation des éprouvettes – Préparation de surface
RPA 2015 04/2015 / 34
| 15
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Réalisation des éprouvettes – Préparation de surface
RPA 2015 04/2015
Eprouvettes
T1
T2 T3
Décapage à l’abrasif Sa3
MG Décapage au corindon
Enrouillement + décapage
à l’eau UHP
Ra (µm) 14,2+-2,3 8,6+-1 13,2+-1
Rz (µm) 64,5+-11 44,1+-3 62,8+-2,2
Rugosité
observé au
profilométr
e optique
/ 34
| 16
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Epaisseur sèche
RPA 2015 04/2015
0
500
1000
1500
2000
2500
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Epai
sse
ur
mo
yen
ne
(µ
m)
Ep totale attendue (µm)
Ep SCE moy (µm)
Selo
ne
nd
uit
Mesures épaisseur réalisées sur les plaques
tambour de TEGG, peut être modifié avec valeurs
sur plaques d’essais
Epaisseur sèche visée pas toujours atteinte (S10, S11, S13)
/ 34
| 17
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation avant vieillissement – Tests d’adhérence à l’initial
RPA 2015 04/2015
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Forc
e d
e ru
ptu
re (
MPa
)
Adhérence par traction à l'état initial (référence)
T1 Référence T2 Référence T3 Référence
4MPa
Rupture adhésive primaire/finition (incompatibilité)
Collage des plots impossible (revêtement silicone)
→ Tous les systèmes : Frupture > 4 MPa → Les systèmes S4, S10, S11, S12 et S13 présentent une rupture cohésive colle mais leurs forces à rupture sont élevées.
/ 34
| 18
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Essai cyclique ISO 16701
RPA 2015 04/2015
Pollution 1% NaCl , Ph 4,2 (Lundi, Vendredi) – durée 12 cycles soit 2000h (3mois)
/ 34
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5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Essai cyclique ISO 16701
RPA 2015 04/2015
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Dél
amin
atio
n M
AX
(m
m)
T1-6 semaines T1-12 semaines
Dmax - T1 (décapage à l'abrasif Sa3 MG)
OK
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Dél
amin
atio
n M
AX
(m
m) T2-6 semaines T2-12 semaines
Dmax - T2 (décapage au corindon)
OK 8mm 8mm
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Dél
amin
atio
n M
AX
(m
m) T3-6 semaines T3-12semaines
Dmax - T3 (enrouillement + décapage à l'eau UHP)
8mm
Mesure de D MAXIMALE (Dmax) avant enlèvement du revêtement
/ 34
| 20
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Essai cyclique ISO 16701
RPA 2015 04/2015
Valeurs moyennes de Dmax pour tous les systèmes :
6 semaines 12 semaines
T1 (décapage à l'abrasif Sa3 MG) 1,8 ±0,8 mm 3,6 ±0,7 mm
T2 (décapage au corindon) 4 ±0,6 mm 5,7 ±0,9 mm
T3 (enrouillement + décapage à l'eau UHP) 5,3 ±1 mm 8,2 ±1,5 mm
Dmax ↗
S3-T1 (12 semaines de cyclage)
S3-T2 (12 semaines de cyclage)
S3-T3 (12 semaines de cyclage)
Exemple :
/ 34
| 21
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Essai cyclique ISO 16701
RPA 2015 04/2015
Test d’adhérence
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Forc
e d
e ru
ptu
re (
MPa
)
T2 Référence T2 après essais cycliques
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Forc
e d
e ru
ptu
re (
MPa
)
T1 Référence T1 après essais cycliques
OK
4MPa
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Forc
e d
e ru
ptu
re (
MPa
)
T3 Référence T3 après essais cycliques
4MPa
OK
OK
4MPa
→ Tous les systèmes répondent aux exigences pour ce qui est de la force à rupture ; sauf S6 qui n’a pas pu être caractérisé pour les mêmes raisons que précédemment. → Concernant les faciès de rupture, S1 montre une rupture adhésive couche 1-2.
/ 34
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5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Essai de BS
RPA 2015 04/2015
Mesure de D après enlèvement du revêtement
0
2
4
6
8
10
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Dél
amin
atio
n (
mm
)
Délamination D pour les 3 préparations de surface T1, T2 et T3
T1 T2 T3
8mm
OK
→ Tous les systèmes répondent à l’exigence D<8mm.
/ 34
| 23
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’abrasion au
TAMBOUR
RPA 2015 04/2015 / 34
| 24
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’abrasion au
TAMBOUR
Nombre de cycle défini en fonction de l’épaisseur sèche du revêtement (mesuré)
• Es < 1000 µm : 5 cycles (soit 210 heures d’essai) ;
• Es > 1000µm : 10 cycles (soit 420 heures d’essai) ;
Avec renouvellement des granulats à chaque cycle
Mesure de la perte d’épaisseur sèche :
• A chaque cycle ;
• En plusieurs points, localisés.
Détermination du coefficient Ab
Classification selon EDTGC120761
RPA 2015 04/2015
Etat neuf Après essai
Type d’eau Valeur du coefficient Ab Nombre minimum de cycle
Eaux très abrasives (série HC) Ab 19 5
Eaux abrasives (série HA) Ab 25 5
Eaux non abrasives (séries HN et HM) Ab 30 3
/ 34
| 25
5- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’abrasion au
TAMBOUR
RPA 2015 04/2015
N° du
système
Etat de
surface
Essais au Tambour
Nb de cycles de tambour Coefficient d'abrasion le plus discriminant
S1 T1 10 10.5 (arrêt au 4ème cycle car
décollement)
S2 T1 10 12.5
S3 T1 10 12.5
S4 T1 5 17
S5 T1 10 11
S6 T1 5 2.2 (3 valeurs/5 négatives)
S7 T1 10 17.5
S8 T1 10 14.9
S9 T1 5 20.2
S10 T1 10 9
S11 T1 10 10.6
S12 T1 10 3.5
S13 T1 5 12.5
Identification de 4 familles : - Performance très haute : S6, S10 et S12 - Performance haute : S2, S3, S5, S11 et S13 - Performance moyenne : S4, S7 et S8 - Performance basse : S1 et S9 / 34
| 26
4- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’érosion
RPA 2015 04/2015
Création d’un dispositif d’érosion : étude préliminaire
• Etude bibliographique
• Analyse des paramètres physiques qui sont responsables de l’usure en conduite forcée
• Définition des concepts d’un dispositif de tests d’usure
• Mise en œuvre du banc d’érosion
• Etude de la granulométrie du sable issu de la cuvette
/ 34
| 27
4- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’érosion
RPA 2015 04/2015
Etude préliminaire : Granulométrie du sable issu de la cuvette de La Coche
/ 34
| 28
4- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’érosion
RPA 2015 04/2015
Description du moyen : Concepts
/ 34
| 29
4- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’érosion
RPA 2015 04/2015
Description du moyen :
Version finale
/ 34
| 30
4- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’érosion
RPA 2015 04/2015
Positionnement des échantillons :
/ 34
| 31
4- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’érosion
RPA 2015 04/2015
Résultats : Observations
/ 34
| 32
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13
Perte d'épaisseur (µm) entre t0 et t0+42h - TAMBOUR
-1,600
-1,400
-1,200
-1,000
-0,800
-0,600
-0,400
-0,200
0,000
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
S12
S13
Acie
r bru
t
Pert
e d
e m
asse (
g)
entr
e t
0 e
t t0
+45h
Perte de masse (g) entre t0 et t0+45h
4- EVALUATION DES SYSTÈMES
Caractérisation après essais de qualification – Test d’érosion
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
Pert
e d
'épais
seur
(µm
) entr
e t
0 e
t
t0+
45h
Perte d'épaisseur (µm) entre t0 et t0+45h
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Pro
filo
métr
ie (
µm
) entr
e t0 e
t
t0+
45h
Profilométrie (µm) entre t0 et t0+45h
| 33
5- CONCLUSION
RPA 2015 04/2015
BILAN
BILAN CLASSEMENT
effectué selon des critères pondérés par rapport à la stratégie du projet
Les / 34
| 34
6- PERSPECTIVES
RPA 2015 04/2015
Application sur démonstrateur
Maintenabilité
/ 34
Merci de votre attention
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