ETUDE ET QUALIFICATION DE REVÊTEMENTS INTÉRIEURS DANS … · Centre d’Ingénierie Hydraulique ETUDE ET QUALIFICATION DE REVÊTEMENTS INTÉRIEURS DANS LE CAS ... Dégradation linéaire

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


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


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


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

https://inge-fnp.edf.fr/fnp/accueil/bienvenu.php

| 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


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


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


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


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

| 19



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

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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)



Exemple :

/ 34

| 21



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

)


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

)


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

| 22


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


Caractérisation après essais de qualification – Test d’abrasion au

TAMBOUR

RPA 2015 04/2015 / 34

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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



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

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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

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RPA 2015 04/2015

Etude préliminaire : Granulométrie du sable issu de la cuvette de La Coche

/ 34

| 28



RPA 2015 04/2015

Description du moyen : Concepts

/ 34

| 29



RPA 2015 04/2015

Description du moyen :

Version finale

/ 34

| 30



RPA 2015 04/2015

Positionnement des échantillons :

/ 34

| 31



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



-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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