les palplanches et les pieux

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





- 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





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


La corrosion caverneuse

La corrosion par piqûres

La corrosion sélective


La corrosion intergranulaire


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)


Sensibilité des zones de jonction


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)


Sensibilité des arêtes


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






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

[email protected]

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