Amélioration de l'adhésion de revêtements épais sur acier : étude expérimentale et numérique
La corrosion des canalisations métalliques pour le transport de gaz ou d'hydrocarbures est un problème critique qui peut avoir des répercussions financières et environnementales très importantes. Les revêtements polyoléfines tricouches sont largement utilisés pour préserver l'intégrité des...
| Main Author: | |
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| Language: | FRE |
| Published: |
2013
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| Online Access: | http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00965535 http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/96/55/35/PDF/These_Tchoquessi.pdf |
| Summary: | La corrosion des canalisations métalliques pour le transport de gaz ou d'hydrocarbures est un problème critique qui peut avoir des répercussions financières et environnementales très importantes. Les revêtements polyoléfines tricouches sont largement utilisés pour préserver l'intégrité des structures. Ils sont constitués d'une sous couche mince époxy, d'une couche mince d'adhésif et d'une couche épaisse le plus souvent en polyéthylène. Ce système de revêtement bénéficie de très bonnes qualités d'adhérence. Néanmoins, des cas de décollements de ces revêtements à l'interface époxy/acier ont été constatés sur des pipelines en service depuis quelques années seulement, alors que la durée minimale de vie escomptée des tubes dans le sol est de quelques dizaines d'années. Ces décollements pourraient être dus à une dégradation progressive des liaisons interfaciales entre le primaire époxy et la surface métallique, associée à la présence de contraintes interfaciales importantes entre les différentes couches de l'assemblage. Cette étude vise alors d'une part à proposer des solutions permettant d'aboutir à la meilleure performance en vieillissement de la liaison adhésive, et d'autre part à quantifier les niveaux de contraintes au sein de la canalisation en acier revêtue depuis sa mise en œuvre, jusqu'à sa mise en service.Les liaisons interfaciales dépendant nécessairement de la préparation de surface de l'acier, des procédés de nettoyage ont été testés afin d'évaluer leur influence sur l'adhérence initiale et la durabilité des assemblages. Les préparations de surface permettent d'obtenir un degré de propreté et une rugosité. Ces deux éléments maximisent les forces de liaison et donc l'adhérence du revêtement. Le revêtement résiste alors mieux dans des environnements agressifs. Tous les procédés de nettoyage testés ont conduits à des niveaux de propreté équivalents du substrat en acier. Les essais effectués sur substrats polis miroir ont mis en évidence qu'une rugosité est nécessaire pour améliorer la durabilité des assemblages. La rugosité permet d'obtenir des adhérences supérieures à celles sur substrats polis miroir, de ralentir les effets du vieillissement humide et donc de prolonger la durée de vie du système. Il a été mis en évidence que les fortes rugosités étaient particulièrement bénéfiques pour les adhérences sèches. Par contre, au-delà d'une certaine rugosité, l'augmentation de la rugosité ne s'accompagne pas d'une amélioration significative de l'adhérence humide. Une étude sur l'apport des traitements de surface a aussi été menée. L'addition d'un traitement de surface a peu d'impact sur les adhérences initiales des assemblages, en comparaison avec une préparation de surface classique. Par contre les traitements de surfaces améliorent considérablement les adhérences humides, et donc la durabilité des assemblages. Notre travail prouve que le traitement aminosilane est un candidat potentiel en vue du remplacement du traitement toxique de chromatation, référence en matière de traitements de surface dans l'industrie des pipelines et dont l'utilisation sera interdite dans un futur proche compte tenu de l'évolution de la réglementation. Dans de bonnes conditions d'application et associé avec des primaires époxy appropriés, les adhérences sèches et humides obtenues avec les silanes sont comparables (voire supérieures) à celles de la chromatation.Par ailleurs, la modélisation par éléments finis du système tricouches a permis de préciser les niveaux de contraintes aux interfaces résultant de la mise en œuvre et de prévoir leur évolution au cours du temps et du vieillissement humide. |
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