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La corrosion et sa protection

A. La corrosion

I ) Généralités

La corrosion des métaux peut être considérée comme un r e t o u r à l e u r é t at d’origine géologique où i l s se trouvaient p r inc ipa lement à l ' é ta t d 'oxyde (métal+oxygène). La corrosion est donc essentiellement une oxydation. S u r les métaux ferreux on dit q u ' i l y a formation de " r o u i l l e " , s u r le cuivre de "vert de g r i s " .

Il existe aussi une autre forme de corrosion des métaux dûe à l’attaque de bactéries ou d'organismes marins divers.

II ) Causes de la corrosion des métaux

1. Effet de l'air

A la température ambiante, l'a ir humide n'attaque pas les métaux, mais en présence d'un acide, même faible, tous les métaux sont attaqués sauf les métaux précieux (or, plat ine).

L'air renferme de l'oxygène, de la vapeur d'eau et des acides sous forme de traces (acide = composé hydrogéné, ClH /chlorhydrique, Sc4H2/ sulfurique). Donc l'air est corrosif pour le métal.

2. Effet de l'eau de mer

Cet effet se manifeste sous la forme d'un courant électrique dû à la non homogénéité des métaux employés qui, en présence de l ’eau de mer (chlorure de sodium) forment "pile". C'est l'effet galvanique du nom du physicien ital ien Galvani.

Le courant continu qui prend naissance, va d'une anode + (métal) vers une cathode - (autre métal) en passant par un l iquide électrolytique, l'eau de mer.

L'effet galvanique est donc favorisé par la présence de deux métaux différents (acier de la coque / bronze de l'hélice). Mais il peut aussi se manifester au sein d'un même métal, l'acier par exemple, si celui -ci est impur ou non homogène.

La corrosion galvanique se traduit par une .attaque de la partie anodique en fonction du temps. Le métal anodique est rongé en profondeur.

3. Effet des bactéries

Il s'agit de micro-organismes vivants, apportés par les algues et les coquillages, qui attaquent le métal en profondeur.

III ) Différents types de corrosions

1. La corrosion intergranulaire

Elle s'attaque aux joints des grains moléculaires du métal. Elle se manifeste sous forme de criques (ou plage et de désagrégations partielles plus ou moins profonde. (se manifeste surtout sur les ponts)

2. La corrosion généralisée

Elle attaque le métal en surface d'une façon régulière et se traduit par un amincissement uniforme. (se manifeste surtout sur les tôles neuves sort ies d’aciérie)

3. La corrosion par piqûres

L’attaque ne se fait qu'en certains points précis. Elle progresse en profondeur et peut aller jusqu'à la perforation. (se manifeste surtout dans les ballasts et les

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tuyautages)

4. La corrosion sous tension

Elle apparaît à la suite de contraintes (chocs, efforts). Elle se place au niveau des faiblesses du métal (f issures par exemple) et aggrave l'état de celui-ci. (se manifeste surtout au niveau de l’exposant de charge)

IV ) Protection galvanique ou cathodique

On a vu que la corrosion galvanique se manifeste quand des métaux dif férents sont en présence au contact de l'eau de mer. Donc la corrosion sera particulièrement active entre le bronze de l'hélice et l'acier de l'étambot. On s'en protége en installant des plaquettes de zinc sur la coque à proximité de l'hélice. Le zinc fait off ice d'anode et est lui même rongé. On remplace les plaquettes de zinc périodiquement lors du passage au bassin.

On observe aussi une corrosion galvanique et formation de rouille dans les water-ballasts. On s'en protége en installant des anodes au plafond de ces compartiments.

Afin d'éviter toute corrosion galvanique dans les chaudières on ne se sert que d'eau distil lée non conductrice.

B. Les enduits et revêtements protecteurs

I ) Généralités

Pour empêcher la corrosion des différents métaux qui entrent dans la fabrication d'un navire, on les protége par divers enduits ou revêtements.

Mais avant l 'applicat ion de tout produit de protection i l faut que le métal soit parfaitement sain, débarrassé de toutes traces de corrosion, sinon le produit ne tiendra pas.

Déjà au chantier on met les tôles à clair avant montage par grenaillage et on les protége par une f ine couche d'époxy sur laquelle on pourra passer n'importe quelle autre peinture par la suite.

En cours d'exploitation, on obtient la mise à clair du métal par piquage, grattage, brossage ou par sablage lors d'un passage en cale sèche.

En ce qui concerne les alliages légers des superstructures (aluminium et dérivés) il est recommandé de dégraisser avec un solvant acide avant toute application.

II ) Qualités d’un bon enduit

temps de séchage court

viscosité élevée pour facil iter l’application

grande imperméabil ité à l’eau et à l ’air

grande souplesse pour éviter les craquelures lors des déformations

bonne adhérence (pas de boursouflure)

grand pouvoir couvrant

incombustible en dessous de 300°c et ne pas émettre de fumée et de gaz nocifs pendant la combustion

III ) Enduits de protection (primer ou primaire)

On les applique en sous-couche directement sur le métal

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1. L’époxy

L’époxy se compose de résine (complexe plastique) et de brai (produit pâteux issus de la disti llat ion du pétrole). Sa bonne adhérence nécessite des températures supérieures à 15°c lors de son applicat ion.

Produit de synthèse de couleur noire grisâtre, appliqué au pistolet surtout par les chantiers.

2. Le minium de plomb

Il est constitué d'huile de l in et de divers oxydes de plomb. Il est de couleur rouge. Il constitue la meilleure protection antirouille pour le fer et l'acier.

C'est une peinture dite "active" qui agit par réaction chimique. Il attaque en particulier l’a luminium et le zinc.

Le minium de plomb est légèrement toxique. Il faut donc prendre des précautions en le manipulant (venti lation en mil ieu fermé).

Il y’a intérêt à le recouvrir rapidement après application car i l se détériore à l’air.

On passe en général deux couches à. raison d'un Kg/m2 environ.

3. Le chromate de zinc

Il est composé d'huile de lin et de divers oxydes de chrome et de zinc. Il est de couleur jaune.

C'est une peinture "passive", sans réaction chimique. Il convient très bien pour protéger les superstructures en alliage léger alors que le minium de plomb attaque l'aluminium.

On peut aussi l'uti liser sur le fer et l'acier mais son adhérence est moins bonne que celle du minium de plomb.

IV ) Enduits de recouvrement - Peintures

Il s'agit en général de peintures à l'huile employées sur le minium, en sous-couche ou en couche de f inition avec, à ce moment là, addition de vernis. Les principaux constituants sont :

une huile (en général huile de lin) qui se transforme au contact de l'air en une matière sèche, adhérente et inaltérable.

un pigment coloré (en général un oxyde)

un f luidif iant (essence de térébenthine)

un siccatif (huile de lin cuite)

On en utilise environ un Kg pour 6 m2

V ) Peintures toxiques - Anti-fouling

Elles sont ut il isées sur les carènes pour lutter contre les algues et coquil lages (moules) qui s'y accrochent et freinent sensiblement le navire.

Elles agissent de deux façons :

par décomposition progressive de produits toxiques contenus en dissolution dans la peinture (oxyde de cuivre, mercure, arsenic)

par création d'une surface glissante qui gène l'accrochage des moules.

VI ) Les vernis

Ils sont composés de gomme (caoutchouc), de résines naturelles ou

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synthétiques, d'acétone, d'un pigment coloré et d'un f luidif iant (alcool).

Ils sont plutôt employés sur le bois, cependant sur le fer galvanisé une mince couche de vernis permet une meil leure adhérence de la peinture.

Ils entrent dans la composit ion des peintures de f inition vernissées.

VII ) Les enduits bitumineux

Ce sont des goudrons issus du traitement de la houil le (charbon). On les appelle aussi "bitumastic". Ils ont les caractérist iques suivantes :

ininf lammables

se ramollissent à 60, 65°c

se détériorent à la lumière

dégagent des vapeurs nocives pendant l'application

favorisent la croissance des algues et coquil lages

n'offrent aucune adhérence à la peinture à l'huile qui glisse dessus.

On les utilise pour la protection des tôles soumises à forte corrosion (humidité) et dif f icilement accessibles telles que celles des plafonds de ballasts recouvertes d'un payol ou celles d'un pont métallique recouvert de bois. On peut aussi en revêtir les ballasts d’eau de mer et les puits aux chaînes.

On ne les emploie jamais pour les tanks à mazout qui dissout le bitumastic.

VIII ) Le ciment

Le ciment délayé à l'eau (lait de ciment) fournit un enduit gui, passé en plusieurs couches f ines directement sur l 'acier, assure une bonne protection. On l'uti lise surtout pour la protection des compartiments pouvant contenir de l'eau salée (water-ballasts) ou de l'eau douce (peaks, caisses). On ne l'utilise jamais dans les caisses à eau dist il lée qui provoque la détérioration du ciment. De même on ne l'uti lise jamais dons les compartiments contenant du combustible ou des huiles de graissage.

C. Les nouvelles technologies de peinture

I ) Généralités

Depuis quelques temps la taille des navires ayant considérablement augmentée (dans une proportion inversement proportionnelle à celle des membres de l'équipage), les Armateurs se sont montrés de plus en plus exigeants quant aux performances des peintures qui ont du pallier un manque d'entretien par le bord. D'autre part, par souci d'économie et pour ne pas interrompre l'exploitation, ils ont recherché des inter-carénages de plus en plus long. Enfin, pour économiser sur le poste budgétaire "combustible" de plus en plus lourd depuis les chocs pétroliers des années 70, ils ont favorisé la recherche de peinture auto-polissantes capables de diminuer les consommations.

Les chimistes travaillant pour le compte des fabricants de peintures se sont attelés fermement à la résolution de ces problèmes et ont apporté des solutions performantes.

II ) Les peintures anti-corrosives et de recouvrement

Les peintures de recouvrement traditionnelles à l'huile de lin ne sont plus guère utilisées que pour les coques en bois.

Les peintures anti-corrosives (primaire) traditionnelles comme le minium de plomb et le chromate de zinc ne sont encore appliquées à l'heure actuelle que pour

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les retouches sur coque ou superstructures.

Ces deux types de peinture ont été remplacés par des composés plastiques comme le "brai-époxy" ou le "brai-vinyl" passés au pistolet en f ines couches. Le dernier né de ces produits est une résine de "polyester" chargée d'écail les de verre assurant une bonne barrière chimique contre les corrosions et présentant un aspect très l isse. De plus, il assure une excellente protection anti -chocs et anti-ragage (4 à 5 fois supérieure aux peintures traditionnelles) ce qui est très recherché pour les "exposants de charge".

III ) Les peintures anti-salissure dites anti-fouling

Comme poison l'ut il isation de l'arsenic et du mercure est maintenant interdite car considérée comme trop agressive pour l'environnement biologique. Seul est encore autorisé l'oxyde de cuivre qui se décompose à la longue en carbonate de cuivre non toxique. Mais est apparu sur le marché un autre poison, le "biocide" qui se libère par hydrolyse et non plus par dissolut ion, qui est biodégradable et dont l'eff icacité s'étend sur deux années environ.

L'évolution de la peinture elle-même (support du poison) est passée avec le temps, à l'origine de l'huile de lin, puis à la peinture glycérophtalique, puis au caoutchouc chloré, pour en arriver aujourd'hui aux résines copolymères additionnées d'acide gras, ce dernier ayant un effet d'auto-polissage permanent. C'est là l'une des grandes révolutions apportée par ce nouveau produit appelé "anti-fouling auto-polissant longue durée" garanti pour au moins deux ans.

Actuellement les recherches s'orientent vers de nouvelles techniques où l'uti lisat ion de tout poison serait proscrite. L'une d'elle consisterait à empêcher la f ixation des salissures par un phénomène purement physique d'ordre anti-adhésif en recouvrant avec du "téf lon" (produit qui protége les poêles à frire). L'autre consisterait à reproduire art if iciellement l'effet bactéricide qui protége les coraux de toute souillure.

En conclusion, on peut dire que, les chimistes continuant à s'act iver, les technologies de pointe mises au point aujourd'hui seront peut-être dépassées demain.

D. Travaux de carénage- peinture

Le problème de l'application des peintures lors des carénages intéresse trois partenaires :

le fournisseur de peinture qui doit respecter les délais d'approvisionnement et procurer des produits réguliers de haute qualité.

le caréneur qui embauche les ouvriers applicateurs et réalise les travaux dans les délais impartis.

l'Armateur qui est le cl ient à satisfaire.

Le travail du caréneur est souvent diff icile à mener à bien car il se heurte à des problèmes :

de programmation ; approvisionnement régulier en peinture - passage après les autres corps de métier (mécanique, chaudronnerie etc..) - entret ien de son propre matériel soumis à rude épreuve.

de météorologie; travaux pouvant être retardés par les intempéries - le caréneur se réserve en général l'application sur le bordé de fond en cas de pluie.

Les opérations sont menées de la façon suivante :

a - grattage de la carène en cours de vidange du bassin, les ouvriers caréneurs étant installés sur des radeaux ceinturant le navire

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b - inspection de la carène par les diverses parties pour déterminer les travaux à effectuer

c - lavage à l'eau douce sous forte pression (de 300 à 700 bars) pour éliminer les particules restantes et le sel

d - protection des parties sensibles (prises d'eau, anodes, projecteur du sondeur, loch, stabilisateurs ect...)

e - sablage éventuellement - bien que le terme "sablage" subsiste l'uti lisat ion du sable est proscrite par certaines Administrations qui le considère comme trop agressif pour les poumons des applicateurs. On remplace donc le sable par des abrasifs moins nocifs que l'on stocke dans des silos.

f - application des peintures anti-corrosives dans les délais les plus brefs après sablage.

g - application des peintures anti-fouling peu de temps avant la mise en eau du bassin.

h - traçage de la ligne de f lottaison, marquage du F.B, des tirants d 'eau et identif ication du navire

Le matériel ut il isé par les caréneurs a aussi évolué rapidement. Les échafaudages sont remplacés par des chariots à bras articulés qui offrent une grande souplesse d'utilisat ion. Les brosses (pinceaux) et les rouleaux disparaissent au prof it de pistolets à vide (type Airless à dépression de 60 atmosphère) pouvant assurer des pressions de 200kgs/cm2. Ils sont tenus à distance, à l'aide de perches, par les applicateurs qui se t iennent sur les cabines installées en bout de bras articulés.

L'application des nouvelles peintures n'est pas sans danger pour les ouvriers caréneurs qui doivent se protéger contre les agressions de la peau et des yeux par des vêtements étanches, des cagoules et lunettes.