les palplanches et les pieux
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LES PALPLANCHES
ET LES PIEUX Pathologie et diagnostic
S. Pineau (ACCOAST)
Pieux et palplanches
Les palplanches
- Rideaux
- Caissons
- Gabionnades
- Palpieux
Origine : laminage à chaud
Les pieux
- Fondation de quai
- Pieux guide et Ducs d’Albe
Origine : souvent matériel déclassé
de l’industrie pétrolière
MATERIAU : ACIER AU CARBONE (Fe-C)
Identifiants de désordres
Processus de dégradation des pieux
- Inclinaison anormale ou pliure
- Défaut d’horizontalité (de l’objet porté : plate-forme, chevêtre, …)
- Dégradation de la liaison entre les pieux et la structure portée
- Affouillement (surdragage, action des navires, …)
- Déchirure
- Enfoncement localisé (chocs)
- Fissuration des cordons de soudure (enture, raboutage, assemblage, …)
- Abrasion / érosion
- Corrosion superficielle généralisée
- Corrosion feuilletante
- Corrosion perforante
Déchirure sur pieu (jonction d’échelle)
Choc d’un navire à « l’accostage »
Corrosion : trop tard !
Identifiants de désordres
Processus de dégradation des palplanches
- Déversement général ou localisé (inclinaison, défaut d’alignement, …)
- Grand glissement (grande ampleur, jusqu’à la zone d’influence)
- Dégrafage de palplanches
- Flambement / voilement (points d’inflexion consécutifs à un même niveau)
- Déchirure (choc, excès de contrainte, défauts de soudures de raboutage,…)
- Affouillement (surdragage, action des navires, …)
- Affaissement, tassement
- Abrasion / érosion
- Corrosion superficielle généralisée
- Corrosion feuilletante
- Corrosion perforante
- Surcharge hydraulique (résurgence d’eau en tête)
Rupture des tirants
Inclinaison / flambement d’un rideau
Utilisation des technologies scan multifaisceaux et laser de surface pour
évaluations subaquatiques, sans visibilités, rideau para-fouilles, etc.
Corrosion : trop tard !
Le plus aléatoire : évaluer la corrosion
Processus de dégradation communs au 2 types de structures
- Abrasion / érosion
- Corrosion superficielle généralisée
- Corrosion feuilletante
- Corrosion perforante
Difficultés d’évaluation
et d’interprétation
= subjectivité du résultat
LA NORME ISO 8044 distingue 8 principales formes de corrosion mais pas avec les mêmes terminologies
(interprétation en termes de processus ≠ interprétation visuelle)
= besoin de former, d’harmoniser la terminologie et les procédures de diagnostics dans le domaine industriel et
le génie civil.
Les différentes formes de corrosion
La corrosion généralisée ou uniforme
La corrosion galvanique
Les différentes formes de corrosion
La corrosion caverneuse
La corrosion par piqûres
La corrosion sélective
Les différentes formes de corrosion
La corrosion intergranulaire
Les différentes formes de corrosion
La corrosion-érosion / cavitation
La corrosion sous contrainte
Analyse selon la zone d’exposition
quai
Zone d’éclaboussures
(splash zone)
Zone de marnage
(tidal zone)
Zone de basses-eaux
(low water zone)
Zone d’immersion
(immerged zone)
Niveau des sédiments
(bed level)
sédiments
Pie
u o
u p
alp
lanches
profil de
corrosion
Epaisseur
d’origine (mm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Corrosion
dans le
couronnement
béton
Corrosion en
tête de
structure
Corrosion
généralisée
classique
Corrosion en
basses-eaux
Corrosion
accélérée
localisée
Des vitesses de corrosion variables pour une même structure
Vitesse de corrosion
« accélérée » : > 0,1 mm.an-1
« normale » : ≈ 0,01 mm.an-1
Corrosion atmosphérique
Processus :
Corrosion généralisée (ou
uniforme)
Corrosion en zone d’éclaboussure
Réparations, revêtements (protection cathodique
pas ou peu efficace dans cette zone)
Solution adoptée
Processus :
Corrosion « généralisée » via
combinaison de processus
Film d’eau : concentration d’oxygène
(aération différentielle) et de sels
(concentration chimique)
Croissance des produits de la corrosion
plus cathodiques que l’acier sous-jacent
(couplage galvanique)
Corrosion en zone d’éclaboussure
Sensibilité des zones de jonction
Corrosion en zone d’éclaboussure
Cas particulier :
Produits de corrosion, constitués d’une épaisse couche de magnétite, très solide mais trompeuse (plus d’acier avec ses propriétés mécaniques d’origine)
Corrosion en zone d’éclaboussure
Sensibilité des arêtes
Corrosion en zone d’éclaboussure
Corrosion en zone marnante
Protection par revêtement
La protection cathodique peut prendre le relais lorsque
l’objet est en contact avec l’eau de mer (électrolyte)
Solution adoptée
Processus :
Combinaison de mécanismes
Film d’eau très oxygéné
Concentrations +/- localisées de sels
Colonisation hétérogène
d’organismes marins
Influence mécanique des vagues,
objets flottants, etc.
Corrosion en zone marnante
Corrosion des têtes de tirant en zone marnante
Dans cette zone : aspect des produits de corrosion souvent plus inquiétant que réellement alarmant
Corrosion sous crevasse (toutes zones)
Analyse selon la nature des dépôts de corrosion
Acier au carbone
Court terme
(semaines)
Long terme
(années)
Moyen terme
(mois)
Goethite Magnétite
Akaganéite Cl-
Ca2+
Si4+
Accumulation
progressive
(eau de mer)
SO42-
O2
Lépidocrocite
Fe2+
Eau de
mer
Lépidocrocite
Rouille
verte
Couche organique et
minérale
O2
Fe2+
Gradient
décroissant
en O2
Fe2+
O2
Accumulation
progressive
(matériau)
Cu,
Mn, Sn,
... FeS
Rouille
verte Fe2+
O2
Lépidocrocite
Processus de formation des produits de corrosion (eau de mer)
Les produits de corrosion observés au sein d’un dépôt témoignent d’un
gradient décroissant en oxygène
Concentration
en oxygène
2
acier
Sulfures de fer
Rouille verte
(FeII4FeIII
2(OH)12SO4.nH2O)
Goethite
(α-FeOOH)
Lépidocrocite
(γ-FeOOH)
Magnétite
(Fe3O4)
2,33
2,67
Degré d’oxydation
du fer
3
3
Variété des produits de corrosion et de leurs propriétés
Corrosion – érosion en zone marnante
Effort important sur un rouleau, érosion constante de la couche de corrosion
Corrosion suite à rupture de revêtement
Remise en peinture in situ généralement peu efficace à long terme…
La protection cathodique peut prendre le relais lorsque l’objet est en
contact avec l’eau de mer (électrolyte)
Solution adoptée
Processus :
Corrosion localisée
La zone de rupture devient une zone
très anodique par rapport à la surface
globale de l’ouvrage protégé
La corrosion active entraîne une
croissance de la corrosion jusqu’au
décollement du revêtement
Corrosion sur rupture de revêtement (progression par effet crevasse)
Mauvais réglages, rouleaux ou patins mal adaptés, manutentions, …
Corrosion sur rupture de revêtement lié à la manutention (couplage et effet crevasse)
Manutention par chaînes et câbles acier
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Phénomène complexe d’aération
différentielle à la frange (environ
1m) de la zone marnante et de la
zone immergée
Influence des micro-organismes
(conditions de croissance
favorables pour certaines
communautés)
Réparation, protection cathodique avec ou sans revêtement.
En neuf : possibilité de matériaux plus adaptés (faiblement alliés)
Solution adoptée
Processus :
Corrosion localisée via
combinaison de processus
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Corrosion localisée en basses-eaux (ALWC)
Hypothèse de
l’association
bactérienne
4
Fe2+ + H2O → Fe(OH)2 + 2H+
O2
4 Ferro-précipitante
1
Hydrocarbones → acides organiques 1 Acidogène
EAU DE MER
3 S + H2O → H2SO4 3 Sulfo-oxydante
FLORE BACTÉRIENNE :
ACIER AU CARBONE 10-12mm
SO42-
2
SO42- → H2S → S2-
Fe2+
FeS 2 Sulfurogène
10-12mm ACIER AU CARBONE
Indices actuels
d’identification de
la biocorrosion
Tubercule
Bactéries
Film noir (S)
Attaques
localisées
Corrosion à l’interface sédimentaire (cas similaire à ALWC)
Granulométrie de surface décroissante, de plus en plus poreuse et mélangée à l’électrolyte (eau de Loire / eau de mer), favorisant l’aération différentielle comme en basses-eaux (ligne A).
La démarche de diagnostic
Comprendre l’environnement (l’électrolyte) et l’historique : salinité,
agitation, apports industriels (apports acides, chauds, matière organique, etc.).
Evaluer / relever les désordres structurels externes (inclinaisons,
flambement, dégrafages, etc.) : inclinomètres, relevés topo, scan, …
Evaluer / relever les désordres localisés (déchirures, perforations, etc.).
Identifier les formes de corrosion et les zones d’expositions concernées
(aspect visuel, selon environnement, via l’identification des produits de
corrosion, etc.).
Evaluer l’état du revêtement et de la protection cathodique, le cas
échéant (méthodes spécifiques).
Réaliser des mesures d’épaisseur, calcul de résistance si nécessaire.
Les mesures d’épaisseurs… une autre histoire
Publication récente
Numéro Spécial revue « Matériaux
et Techniques » (décembre 2013) :
Corrosion et protection des
ouvrages métalliques en
environnement marin
Processus de corrosion, corrosion
influencée par les micro-organismes,
propriétés électrochimiques des dépôts
de corrosion, facteurs environnementaux
en zone estuarienne, impact de la
rupture de PC, analyse statistique des
mesures d’épaisseurs.
Merci de votre attention Samuel PINEAU
ACCOAST
02.97.73.88.62
06.79.89.25.45