Post on 21-Apr-2022
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
1
20 & 21 MARS 2018 / PARIS - PARC FLORAL
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS :ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
2
Protection anticorrosion des éoliennes offshore : enjeux & solutionsOlivier Le Guennec & Quang-Tung Tran (SAIPEM)
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
3
Sommaire
1. Protection anticorrosion des éoliennes offshore§ Cas des fondations de type Monopile§ Identification des phénomènes de corrosion§ Optimisation de la protection anticorrosion des Monopiles
2. Systèmes de peinture pour les éoliennes offshore§ Surface à protéger§ Systèmes de peinture§ Impact de la durabilité des systèmes de peinture
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018
© RPA – Tous droits réservés4
Différents types d’éoliennes offshore
Source: DNVGL
Partie 1 - Protection anticorrosion des éoliennes offshore
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
5
Fondation de type Monopile
Source : SINTEF
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
6
Mêmes phénomènes de corrosion observés sur les plateformes pétrolières
Phénomènes de corrosion
Externe / Interne
Zone atmosphérique
Zone d’éclaboussures
Zone immergée
Zoneenterrée
Corrosion uniforme
Corrosionbactérienne
Corrosion galvanique
Corrosion atmosphérique
Fatigue corrosion
Corrosion localisée (matériaux passivables)
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
7
ü Surépaisseur de corrosion + Peinture
ü Peinture
ü Penture + Protection Cathodique
ü Protection Cathodique (PC)
Mêmes symptômes…… Mêmes traitements :
Avec une différence Majeure :
Incertitudes sur l’impact des
morphologies de corrosion
observées (aspérités) sur la
résistance à la fatigue corrosion
des zones critiques (soudures)
Principal référentiel pour la
protection contre la corrosion des
éoliennes offshore :DNVGL-RP-0416 (2016) « CorrosionProtection for Wind Turbines » :Ä ISO 12944, ISO 20340,
NORSOK M-501 … (Peinture)Ä DNVGL-RP-B401(Protection Cathodique)
Choix de la barrière de protection est dictée par l’utilisation exclusive des courbes de fatigue S-N (Contraintes v.s. Nombre de cycles)• S-N dans l’air• S-N dans l’eau de mer avec PC
(DNVGL-RP-0005)
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
8
EXT & INT : Peinture
EXT : PC avec ou
sans peinture
EXT : PC (drainage
de courant)
EXT & INT (au-dessus de la ligne d’eau) :
Peinture + Surépaisseur de corrosion
EXT & INT (en-dessous de la ligne d’eau) :
Peinture + PC
Protection des surfaces externe et interne des monopiles(DNVGL-RP-0416)
INT :
ü PC avec ou sans
peinture
ou
ü Surépaisseur de
corrosion avec ou
sans peinture
EXT: extérieur
INT:
intérie
ur
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
9
-- ®++ OHeOHO 442 22
-- +®+ OHHeOH 222 22
Réactions à l’anode:-+ ++® eHOOH 442 22
-- +® eClCl 22 2
Réactions à la cathode:
-- ®++ OHeOHO 442 22-- +®+ OHHeOH 222 22
Réactions à la cathode:
Réactions à l’anode:-
+ +® eAlAl 33
Courant imposé Anodes galvaniques
Protection cathodique: anodes galvaniques ou courant imposé
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
10
Protection cathodique - Surface externe
Illustration de la miseen place des anodes
MMO *(Courant imposé)
Illustration de la miseen place des
anodes galvaniques:Anneauxd’anodes
Source : MME
* MMO: Mixed Metal Oxide
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
11
Protection cathodique - Surface interne
Illustration de la mise en place des chaines d’anodes
galvaniques ou MMO (courant
imposé)
Source : Deep Water
Source : Deep Water
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
12
A la recherche d’une protection optimisée des monopilesZone d’éclaboussures: durabilité des peintures trop limitéeÄ « plus de 15 ans » seulement pour systèmes « Haute Durabilité » selon ISO 12944-5 (2007)
Quantité élevée d’anodes galvaniques (≈ 15 tonnes/pile) :Ä Impact environnemental de la dissolution des anodes dans l’environnement ?
Surface externe : nécessité d’avoir plus de 2 anneaux d’anodesÄ Coût de la post-installation offshore !!!
Effets secondaires de la mise en œuvre de la protection cathodique interne (espace semi fermé): acidification du milieu (hydrolyse des ions d’aluminium), formation de gaz H2, Cl2
Extension de la durabilité des peintures jusqu’à 30 ans ? Ä ISO 12944 révisée (2018)
Conservatisme des codes de calculs pour la PC : • Diminution du courant de
protection en milieu semi fermé ?
• Diminution du courant de drainage dans le sol?
Nécessité d’implémenter des systèmes de ventilation de l’air / de renouvellement de l’eau à l’intérieur des piles
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
13
Restrictions sur le relargage des métaux dans l’environnement
Cadre réglementaire (Arrêtés Préfectoraux) impose des principes de précaution
Zinc = métal lourd (densité>5000kg/m3)
ÄZinc pur proscrit pour les anodesgalvaniques
ÄZinc limité à 5% dans les anodesgalvaniques à base d’Aluminium
Aluminium naturellement présent dans le milieu
marin (concentration moyenne dans l’eau demer varie de 2 à 150 μg/l)
Ä Masse d‘Aluminium limitée à ≈ 15 tonnes/ pile
ÄVers un moratoire sur l’étude des dangers del’Aluminium sur les organismes vivants ?(Parcs éoliens des îles d’Yeu et Noirmoutier)
Incertitude actuelle sur les possibles effets nocifs de la dissolution des anodes galvaniques utilisées par la PC sur les organismes vivants dans l’environnement
Y a-t-il un impact réel ?
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
14
Partie 2 : Les systèmes de peinture pour les éoliennes offshore
1- Définition des surfaces à
protéger
2- Définition des systèmes
de peinture pour éolienne
3- Impact de la durabilité des systèmes de
peinture
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
15
Définition des surfaces à protéger
Zone atmosphérique
•Extérieur / Intérieur de la pile (C5M)
• ~950 m² par éolienne
•Structure secondaire (C5M)
• ~800 m² par éolienne
•Echelle et garde-corps (galvanisé)
• ~100 m² par éolienne
Zone d’éclaboussures
•Extérieur / Intérieur de la pile (C5M / Im2)
• ~600 m² par éolienne
Zone immergée
•Extérieurs/Intérieurs de la pile (Im2)
• ~700 m² par éolienne
Soit ~260.000 m² de surface à peindre pour
un champ de 80 éoliennes comme par ex.
Courseulles ou Saint-Nazaire.
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
16
Basé sur les Standards du Client / fabrication (DNV, …)
- Définition du design
- Définition des prérequis techniques
… l’ISO 12944
- Considérations de design
- Sélection par rapport à l’environnement
- Pré-sélection des systèmes de peinture
… le Norsok M 501
- Confirmation de la pré-sélection des systèmes pour le milieux offshore
- Vérification de la pré-qualification des systèmes sélectionnés
… l’ISO 20340
- Anticipation de la durabilité afin de déterminer l’impact sur la maintenance
Séle
ctio
n d
u s
ystèm
e
de p
ein
ture
En prenant en compte les impositions environnementales (cadre réglementaire)
Les requis liés à l’inspection et la maintenance
Les contraintes liées à la méthode d’installation
Comment sélectionner les systèmes de peinture ?
Recom
mandatio
ns
/ Im
posit
ions t
echniq
ues
Contrain
tes
addit
ionnelles
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
17
Que recommandent les standards ?Extérieur & Intérieur – Zone Atmosphérique (C5-M)
NORSOK M501 rev 6& ISO 12944-5 (rev 2007)
Système 1 (Pré-qualifié) - Haute Durabilité
Première couche 1 x Zn (R) 1 x 60 µm
Couche
intermédiaire
1 x EP 1 x 160-180 µm
Couche de finition 1 x PU 1 x 60-80 µm
Epaisseur totale Min. 280-320 µm
conforme à ISO 20340
Extérieur & Intérieur – Zone Atmosphérique (C5-M)
Echelles & Rampes
NORSOK M501 rev 6& ISO 12944-5 (rev 2007)
Système 6B – Haute Durabilité
«Hot Dip Galvanizing» HDG 125 µm
Première couche 1 x EP 75-80 µm
Couche intermédiaire 1 x EP 100-160 µm
Couche de finition 1 x PU 50-80 µm
Epaisseur totale Min. 350-445 µm
conforme à ISO 20340
/!\ « Haute durabilité » selon ISO 12944-5 version 2007
Zn (R): Primaire riche en zinc / EP: Epoxy / PU: Polyuréthane
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
18
Que recommandent les standards ?
Extérieur & Intérieur - Zone d’éclaboussures (C5-M & Im2)
Système 7A (Pré-qualifié) – Haute Durabilité
Première couche 1 x EP GF 1 x 300 µm
Couche de finition 1 x EP GF 1 x 300 µm
Epaisseur totale Min. 600 µm
NORSOK M501 rev 6& ISO 12944-5 (rev 2007)
Extérieur & Intérieur – Zone immergée (IM2)
Système 7B (Pré-qualifié) – Haute Durabilité
Première couche 1 x EP GF 1 x 175 µm
Couche de finition 1 x EP GF 1 x 175 µm
Epaisseur totale Min. 350 µm
NORSOK M501 rev 6 conforme à l’ISO 20340
conforme à l’ISO 20340
/!\ « Haute durabilité » selon ISO 12944-5 version 2007
EP GF: Epoxy « Glass Flake » (renforcé aux écailles de verre)
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
19
Les peintures et l’environnementLes peintures comme solution ?
Cadre réglementaire
• Restrictions sur les relargage des certains métaux ex. Zn et Al
Conséquences
• Limitation de la protection active par anodes galvaniques (sacrificielles type Zn ou alliage Al)
Solution apportée par la peinture
• Diminution des surface nues a protéger et réduction des quantités de Zn et Al relarguées dans l’environnement
Environnement
• Pas d’impact sur l’écosystème (CMR*, métaux lourds)
• Pas de substances nocives solubles
Corrosion• Compatibilité avec la
protection cathodique• Respect des
coefficients de dégradation des peintures ou ‘CBF’ (Coating Breakdown Factor) pour la durée de vie prévue
Oui, mais …
* CMR : Cancérogène, Mutagène et Reprotoxique
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
20
Impact de la durabilité des peintures
Système haute
durabilité
Allongement de la durée avant première
maintenance (majeure)
RéductionOPEX
Impact sur le CAPEX ** – Zone d’éclaboussures / immergée
Système haute
durabilité
Diminution de la dégradation
dans le temps
Diminution du nombre
d’anodes à installer
RéductionCAPEX
Impact sur le CAPEX – Zone d’éclaboussures
Système haute durabilité
Prise en compte des courbes de
fatigue en air
Diminution surépaisseur de corrosion
RéductionCAPEX
Impact sur l’OPEX * – Zone atmosphérique
* CAPEX : « Capital Expenditure » ou dépenses d’investissement** OPEX : « Operational Expenditure » ou dépenses d’exploitation
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
21
Impact de la durabilité des peintures
Impact sur les coûts d’installation
Système haute durabilité
Diminution de la quantité d’anodes à
installer
Diminution des travaux d’installation
offshore
RéductionCAPEX
Système haute
durabilité
Diminution surépaisseur de corrosion
Diminution du poids total de
l’éolienne
Bateau d’installation
moins coûteux
Réduction CAPEX
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
22
Impact de la durabilité des peintures
Par contre :
Un système plus durable mais pas plus complexe / ni plus épais car …
Système plus
complexe ou augmentation
des épaisseurs
Temps
d’application plus long
Peinture (peut
être) en temps critique
Planning de
production rallongé
Augmentation
CAPEX
Durabilité > 15 ans envisageable avec les systèmes actuels ?
Envisageable selon Force Technology (« Offshore Wind Farms Sucessful CorrosionProtection and Effective Quality Management » - JPCL Déc. 2016): système standard en
zone d’éclaboussure (ex. 660 µm) susceptible de résister à plus de 15 ans (durabilité > 15
ans) sous réserve de:
• L’élaboration d’une spécification technique ad hoc précisant les requis d’application (préparation
de surface, application, tests et contrôles finaux)
• La formation appropriée des applicateurs
• L’inspection des travaux de peinture par un inspecteur qualifié et certifié
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
23
Conclusions & Perspectives
Meilleure qualification de la robustesse des systèmes de peinture
Mise à jour des standards de peinture offshore
Augmentation de la durée avant la première maintenance majeure
Meilleure maîtrise de la protection anti corrosion des éoliennes offshore
ü Rôle essentiel de la peinture pour la protection anticorrosion
des éoliennes offshore
ü Importance de la sélection des systèmes de
peinture pour réduire le CAPEX et l’OPEX
mais …
G Révision ISO 12944-1 (2017) & 12944-5 (Fév. 2018):Þ « haute » durabilité de 15 à 25 ansÞ « très haute » durabilité > 25 ans
PROTECTION EN MILIEUX CONTRAIGNANTS : ENJEUX ET SOLUTIONS
LES RENCONTRES DE LA PEINTURE ANTICORROSION 2018© RPA – Tous droits réservés
24
Conclusions & Perspectivesü Référentiel pour la protection contre la corrosion des éoliennes offshore
Principal référentiel est actuellement le DNVGL-RP-0416
Référentiel allemand en cours d’élaboration:• Parties publiées en Juillet 2017:
- VGB-S-021-01-2017-06-EN “Part 1: General”,- VGB-S-021-02-2017-06-EN “Part 2: Requirements for Corrosion Protection Systems”- VGB-S-021-03-2017-06-EN “Part 3: Application of Coating Systems”
• Parties 4 (Protection cathodique), 5 & 6 (réparation, contrôle et inspection en service des systèmes de peinture) en cours de préparation
ü Intérêt d’un référentiel français ?
Pour pendre en compte et homogénéiser à l’échelle nationale les impositionsréglementaires françaises relatives notamment à l’environnement (types d’anodesgalvaniques, CMR dans les peintures, substances nocives solubles etc.), traitées à ce jourlocalement aux travers d’Arrêtés Préfectoraux