Guide de prévention de la rouille du sableur professionnel

Le rappel des coûts considérables de la corrosion existe partout : éclatement d'oléoducs, effondrement de ponts, navires chargés de cargaisons au fond de la mer.

3,1 %

du PIB

       Coût prévu de la corrosion aux États-Unis en 2015 :

          plus de

            500 000 000 000 $

La réparation de notre infrastructure délabrée est l'un des plus grands défis de l'Amérique,
et les politiciens y consacrent des fonds, d'après leurs dires.

C'est une excellente nouvelle pour les sableurs professionnels.

La préparation de surface et les revêtements de protection figurent parmi les rares industries qui bénéficient 
de cette détérioration à l'échelle mondiale. Cela représente une opportunité de croissance pour les sableurs professionnels qui
savent comment préparer les surfaces pour la prévention de la rouille.

 

 

 

1760 $

par personne

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QU'EST-CE QUE LA ROUILLE ?

COMMENT SE FORME LA ROUILLE ?

COMMENT PRÉVENIR LA ROUILLE ?

 

 

QU'EST-CE QUE LA ROUILLE ?

Tous les métaux se corrodent en raison de réactions chimiques avec l'environnement - à l'exception de quatre métaux : l’iridium, le niobium, l’osmium et le tantale.

Quand le fer et les alliages de fer se corrodent, nous appelons cela de la rouille.

Le produit de la corrosion est la rouille, c'est-à-dire l'oxyde de fer hydraté :

OXYDE DE FER : FE203

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Fe2O3.xH2O

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L’oxygène cherche à
s’allier à
ces deux
électrons

POURQUOI LA ROUILLE SE FORME-T-ELLE ?

L'oxygène (O) est un élément très réactif. Seul un élément (la farine) a une électronégativité plus élevée – c'est-à-dire qu'il est plus susceptible de voler des électrons que l'oxygène. L'oxygène forme des liaisons stables avec pratiquement tous les autres éléments pour former des oxydes.

Le fer cherche à
donner ces
deux électrons

oxygen-iron2-notext.png

 

 

Le fer (Fe) est un métal peu noble, ce qui veut dire qu'il a tendance à céder les électrons (contrairement aux métaux nobles comme l'or et le platine, qui ne cèdent pas d'électrons, ne réagissent pas et ne se corrodent pas dans des conditions de vie normales). Le fer est l'élément le plus abondant en masse sur Terre.

Lorsque l'oxygène et le fer se rencontrent, l'oxygène capture les électrons du fer et ils se lient, pour former de l'oxyde de fer.

Cette réaction, l’oxydation, se produit partout où l'oxygène entre en contact avec la surface, créant une dilution du film sur le substrat (moins de 0,005 micron / 0,0002 mil d'épaisseur). Cette couche passivée empêche l'oxygène d'entrer en contact et de réagir avec le métal.

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L'oxygène et le fer forment une couche passivante d'oxyde de fer sur la surface qui empêche toute oxydation ultérieure - sans efficacité. 

Presque tous les métaux forment des couches d'oxyde passivées. Le cuivre possède sa patine verte. L'argent a sa ternissure. Sur l'acier inoxydable, une couche passivée d'oxyde de chrome protège l'acier de la corrosion.

Cependant, dans le cas du fer et de l'acier au carbone, la couche passivée d'oxyde n'est pas aussi utile. Non seulement la couche d'oxyde de fer fragile et encombrante n’adhère pas au substrat - ce qui n'assure aucune protection au fer sous-jacent - mais elle est aussi hygroscopique c'est-à-dire qu'elle attire l'humidité de l'air.

La présence d'eau pure à la surface ne suffit pas à elle seule à provoquer la corrosion.* Mais lorsque l'eau contient des sels dissous, ou est acide ou basique, les conditions sont réunies pour la formation d'une cellule de corrosion.

*Si de l'eau pure passe dans une fissure ou une crevasse, le manque d'oxygène peut provoquer une accumulation d'ions hydrogène, et créer une solution acide qui peut entraîner la corrosion.

 

A l'intérieur d'une cellule à corrosion

Une cellule de corrosion se forme lorsqu’ une solution d'électrolyte, c'est-à-dire un sel dissous dans l'eau,  enrobe deux endroits sur une surface métallique  dont les potentiels électriques diffèrent, par exemple :

  • La limite de contact entre deux métaux différents, entre deux grains d'un même métal ou entre deux poches d'impuretés dans l'alliage.
  • Le long des bords et des coins des structures cristallines déformées

[1] Dans ces conditions, le fer (Fe) anodisé abandonne ses électrons, se décomposant en ions de Fe2+.

[2] Fe2+ et OH se lient dans une série de réactions qui produisent finalement de la rouille, ou oxyde de fer hydraté.

[3] Les ions OH sont attirés à travers la solution d’électrolyte vers les nouveaux ions Fe2+ chargés en sens inverse à l’anode.

Corrosion Cell Callouts

Les électrons [4] circulent de l'anode [6] à la cathode [7], où ils réagissent avec les molécules d'eau et d'oxygène pour produire des ions hydroxy [5], OH.**

**C'est la réaction qui se produit dans une solution neutre ou basique. Deux ions hydrogène sont transformés en une molécule d'hydrogène gazeux dans une solution acide.

FORMES DE CORROSION

NACE identifie dix formes de corrosion.
Les plus pertinents pour les sableurs professionnels sont :

 

Corrosion générale

Corrosion qui se manifeste de façon uniforme sur la majeure partie ou la totalité de la surface, du fait du mouvement « dansant » des anodes et des cathodes sur la surface. La corrosion uniforme est la principale cause de perte de métal, mais les effets ont moins de chances de provoquer une défaillance structurale par rapport aux formes localisées de corrosion - tout en demeurant une éventualité, si on laisse les choses se faire à leur guise.

 

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Corrosion caverneuse

Corrosion qui se produit dans les espaces restreints entre les surfaces. La forme de la crevasse entrave l'entrée d'oxygène et les ions hydrogène se propagent (un processus appelé hydrolyse) créant une solution acide qui accélère la corrosion. La vitesse de corrosion au sein des crevasses peut atteindre jusqu'à 400 fois la vitesse sur une surface plane.
 

Pack de rouille

Si rien n'est fait, l'accumulation de rouille dans une crevasse peut engendrer une masse de rouille ce qui déforme les surfaces, écarte les plaques et détériore les structures.
 

Fissuration par corrosion sous contrainte

Ce type de corrosion peu détectable peut avoir des effets catastrophiques. Comme les tensions structurelles créent des fissures dans le substrat, la rouille se forme dans les fissures, ce qui affaiblit la structure par la perte de métal. Comme les oxydes de fer occupent plus de volume que le fer, la rouille dans une fissure produit une pression supplémentaire qui aggrave le problème.

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Corrosion galvanique

Corrosion qui survient à la limite où deux métaux différents se croisent. Les différences de tension des métaux vont provoquer la formation d'une anode au niveau du métal le moins noble, et de la cathode chez le métal le plus noble. Rappelons que les métaux nobles sont susceptibles d'abandonner des électrons, de devenir des ions et de s'oxyder.

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Piqûres

Avec la corrosion par piqûres, la perte de métal à l'anode corrode une piqûre dans le substrat, ce qui peut provoquer la perforation du métal. Il est facile de sous-estimer la gravité des piqûres par une inspection visuelle, puisque la piqûre peut former une fissure sous la surface, et l'ouverture de la piqûre peut être obstruée par la rouille. Si rien n'est fait, les piqûres peuvent provoquer une défaillance de la structure.

La corrosion par piqûres est une fonction de toutes les attaques de corrosion localisées. Elle est accélérée lorsque des ions agressifs comme le chlorure (Cl-) se retrouvent dans la solution, c'est-à-dire le sel (NaCl) dissous dans l'eau, car les ions agressifs agissent sur la couche passivante et dissolvent celle-ci.

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Les ions chlorure pénètrent dans la couche passivante, et brisent les molécules d'oxyde de fer et exposant le métal sous-jacent. 

Comment le chlorure attaque une couche passivante

Après l'oxygène, le chlore est l'élément le plus réactif (électronégatif). Les ions de chlorure veulent céder des électrons, et ressentent une forte attraction pour les ions de fer chargés en sens opposé à la surface.

Poussés vers la surface, les ions chlorure pénètrent à travers la couche d'oxyde de fer passivante, pour réagir avec elle et provoquer sa dissolution jusqu'à exposer la surface métallique à la solution électrolytique et une cellule de corrosion se forme.

Rouille instantanée

La rouille instantanée est une attaque de corrosion générale qui pose un problème important pour les sableurs professionnels.

Le sablage endommage mécaniquement la couche passivante, qui protège le métal de la corrosion. Dans le cas d'un sablage avec eau vaporisée, de l'eau est également présente à la surface et en contact direct avec le métal à travers la couche de passivation rompue.

Si des sels se trouvent à la surface, ils se dissolvent dans l'eau pour former une solution électrolytique et une cellule de corrosion se forme. Cette attaque rapide peut provoquer de la rouille visible en aussi peu que 30 minutes.

La rouille instantanée est également un problème pour le sablage à sec - et tout type de préparation de surface. Lorsque l'humidité est élevée, les sels absorbent l'humidité de l'atmosphère sur la surface métallique, et forment ainsi une cellule de corrosion. Le chlorure de sodium peut évacuer l'humidité de l'atmosphère à 75 % d'humidité relative. D'autres sels, moins abondants, attirent l'humidité jusqu'à 25-35 % d'humidité relative. Avec de l'air propre (et une surface sans sel), la corrosion atmosphérique ne peut se produire à une humidité relative inférieure à 45 %. Mais à mesure que l'humidité relative augmente, le taux de corrosion croît de façon exponentielle.

En cas de sablage à l'intérieur, l'humidité peut être régulée par des déshumidificateurs. Éviter le sablage sous la pluie. Avertissement aux sableurs débutants : la rosée présente sur l'acier fraîchement sablé est un problème. Lorsque l'atmosphère se réchauffe, le métal reste froid plus longtemps et de la condensation se forme sur l'acier.

 

Quelle quantité de rouille instantanée est acceptable ?

La rouille instantanée peut se situer dans les limites acceptables pour certains revêtements, mais dans tous les cas, elle peut dégrader l'adhérence. L'application d'un revêtement sur la rouille instantanée épaisse va provoquer la défaillance du revêtement et d'autres réactions corrosives.

Vérifier auprès du fabricant du revêtement les niveaux acceptables de rouille instantanée. Les spécifications des revêtements peuvent indiquer un délai acceptable entre le sablage et l'application du revêtement.

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Léger Moyenne Élevée
La surface est visible.
De petites quantités de rouille sont observées. 
La surface est obscurcie. 
La rouille est bien tolérée.
La surface est obscurcie.
La rouille adhère de façon relâchée.

Corrosion filiforme

Cette forme de corrosion caverneuse s'accumule sous la peinture une fois que le revêtement a été imprégné d'eau.La corrosion prend l'apparence de filaments, car elle rouille une surface exposée par cloquage osmotique.

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Cloquage osmotique

Comme si les sels solubles (chCorrosion filiforme)

Cette forme de corrosion caverneuse s'accumule sous la peinture lorsque le revêtement a été imprégné d'eau.La corrosion prend l'apparence de filaments, car elle rouille une surface exposée par cloquage osmotique (chlorure, sulfates et nitrates) n'ont pas eu une réputation assez mauvaise, ils sont aussi impliqués dans un type de défaut de revêtement appelé cloquage osmotique.

Un revêtement est une membrane semi-perméable qui laisse passer l'eau, mais pas les autres ions solubles, comme le sel ou l'acide chlorhydrique. Lorsque l'eau qui traverse la membrane dissout les ions à la surface du métal, elle fait baisser la pression de la vapeur de la solution sous le revêtement et l'eau se « colle » sous la cloque.Les ions ne peuvent pas passer à travers la membrane pour équilibrer la pression, mais cela n'empêche pas l'eau d'essayer de le faire. Un plus grand débit d'eau dans la cloque qu'à la sortie provoque le décollement de l'enrobage A l'intérieur de la cloque, une cellule de corrosion se forme.

Rouille localisée

Contrairement aux autres types de corrosion, la rouille localisée est un jet et non un processus Lorsque le profil en profondeur du jet d'ancrage dépasse la profondeur du film sec du revêtement appliqué, le revêtement ne parvient pas à couvrir les pics. Le film y est ultra-fin et se détériore rapidement, ce qui expose le substrat à la corrosion.

Une règle de base pour éviter la rouille localisée est de donner un jet d'ancrage sur 25-30 % de profondeur pour l’épaisseur de film sec de l'ensemble du système de revêtement. Se reporter aux spécifications des revêtements indiqués pour les profils de profondeur recommandés par le fabricant.
 

PARTIE II

SOLUTIONS

Élimination du sel

L'eau pure sur une surface métallique propre et plate ne pourra pas provoquer de corrosion.. La cellule de corrosion exige un électrolyte, et le sel est le principal ennemi.

Non seulement le sel absorbe l'humidité de l'atmosphère, mais une fois dissous dans une solution, ses ions agressifs érodent la couche passivante pour exposer le métal et la solution électrolytique résultante permet le débit ionique nécessaire à la formation d'une cellule de corrosion.

La première ligne de défense contre la rouille consiste donc à éliminer les sels solubles de la surface.

Les méthodes mécaniques (outils manuels et électriques, sablage à sec) ont prouvé qu'elles étaient largement inefficaces pour éliminer les sels. Mais comme les sels sont solubles, il est préférable de les dissoudre dans l'eau.

C'est là que le sablage avec eau vaporisée fait la différence. Le sablage d'eau sous pression ne transporte pas seulement l'abrasif, mais il dissout aussi le sel et le nettoie par lavage.

 

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L'azote sur une molécule de passivation organique se lie aux ions FE. La chaîne d’hydrocarbure bloque l'oxygène et le chlorure du contact avec la surface du fer. 

Agents anti-corrosion

Des inhibiteurs de corrosion sont ajoutés à l'alimentation en eau d'une sableuse vapor abrasive pour prévenir la rouille instantanée, mais ils peuvent aussi avoir des effets secondaires indésirables.

Les passivants créent un film protecteur entre la surface et l'environnement. Les molécules organiques telles que les amines sont dotées de paires d'électrons libres qui se lient au métal et d'une longue queue d’hydrocarbure qui empêche l'adsorption des ions agressifs qui pénètrent sur le métal à la surface.

Cependant, on sait que les passivants nuisent à l'adhérence du revêtement et à l'efficacité des couches primaires anticorrosives, en particulier celles contenant du zinc, qui doivent entrer en contact avec le métal pour produire un effet galvanisant.

Les éliminateurs de sel sont formulés chimiquement pour dissoudre les sels. Ces solutions désintègrent la couche d'oxyde pour interagir directement avec le métal. Cependant, s'ils ne sont pas rincés, ces additifs souvent acides peuvent laisser à la surface d'autres précipités indésirables qui peuvent provoquer des cloquages osmotiques.

Les tensioactifs diminuent la tension superficielle de l'eau, la rendant « plus humide », ce qui lui permet de mieux pénétrer et dissoudre les dépôts salins. Ils facilitent également l'évaporation et ne laissent aucun résidu de contaminants à la surface.

Il existe plus de 200 variétés d'inhibiteurs de rouille. Un grand nombre de revêtements ne les tolèrent pas, ils ne sont pas tous écologiques et certains sont des carcinogènes connus. Avant d'utiliser un inhibiteur de rouille, demandez conseil au fabricant du revêtement.

 

Règle #1 - Appliquer la couche primaire dès que possible

La façon la plus efficace de prévenir la rouille est d'appliquer la couche primaire spécifiée par le fabricant du revêtement le plus tôt possible dans la réalisation.

Il existe des couches primaires tolérantes à l'humidité qui peuvent être appliquées sur l'acier humide. Les couches primaires à base de zinc offrent une protection supplémentaire contre la rouille en créant une adhésion galvanique à la surface.

Vérifier les spécifications du fabricant du revêtement pour connaître les recommandations relatives à la couche primaire.

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MEILLEURES PRATIQUES

Pour obtenir les meilleurs résultats en matière de prévention de la rouille et d'adhérence du revêtement, suivez ces meilleures pratiques :

  • Donner le jet d'ancrage approprié.
  • Laisser une surface aussi propre que possible.
  • Sablage dans des conditions de faible humidité.
  • Apprêter le plus tôt possible.
  • Travailler selon les spécifications fournies par le fabricant du revêtement.

Contacter un expert en sablage

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