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RPA 2016 1
§ Philippe Le Calvé Anticorr Conseil [email protected]
Rencontres de la Peinture Anticorrosion 12 Avril 2016
Maitrise par Peinture de la Corrosion dans le Domaine Maritime
§ Nathalie Le Bozec Institut de la Corrosion [email protected]
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Content
1. Vieillissement naturel de systèmes de peinture sur navires et sites marins terrestres
2. Les méthodes d’essais pour la qualification de systèmes de peinture
3. L’évolution des exigences
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1 - Vieillissement naturel de systèmes de peinture sur navires et sites marins terrestres
Source : PEA Anticor (DCNS, DGA)
RPA 2016 4
Tests accélérés de corrosion • Brouillard salin neutre • ISO 20340 annexe A, • ASTM D5894 (NACE SP0108) + Relativement rapide - Représentativité ??
Exposition en milieu naturel (site classé C5M en
particulier)
+ Représentatif - Long
Corrélation entre site atmosphérique terrestre et un navire en service ?
Introduction
Quels sont les moyens pour tester les systèmes de peinture?
RPA 2016 5
Navires sélectionnés
• Zone de navigation 2010-2012 : Le Havre (Fr), Hamburg (De), Suez, Mer rouge, Malaysie, Qingdao (CN) à Le Havre
• Durée rotation: 70 jours • Localisations : �: brise-Lame; � Pont G • Durée exp.: jusqu’à 36 mois Ü Rotations commerciales très régulières
o Porte-Conteneurs ‘Rigoletto’
o Navire océanographique Le Pourquoi pas?
CMA-CGM
• Zone de navigation 2010-2012 : Brest (Fr), Golfe du lyon, Port-Gentil (Ga), Toulon (Fr)
• Durée rotation: qques semaines à qques mois • Localisations : �: Pont avant; � Pont supérieur • Durée exp.: jusqu’à 66 mois Ü Rotations scientifiques irrégulières
� �
�
�
RPA 2016 6
Site terrestre
o Site en atmosphère marine de Brest (C5M )
• Durée des exposition: 48 mois • 45° Sud
RPA 2016 7
Systèmes de peinture Protection par effet DFT,
µm Barrière Galvanic (Zn) Inhibiteur S1 x 350 S2 x 450 S3 x 260 S4 x 250 S5 x 350 S6 x 350 S7 x 400 S8 x 450 S9 x 440 S10 x 500 S11 x 520 S12 x 400 S13 x 340 S14 x 240 S15 x 150
Incluant des systèmes ‘pauvres’, ‘moyens’ et ‘performants’
RPA 2016 8
Caractéristiques des sites
2010-2012 T, °C R.H. %
min moy max ΔT min moy max Le Pourquoi? 3,6 20,1 32,2 28,6 20,1 75,6 100,0
Rigoletto -2,0 23,5 38,6 40,6 11,6 75,1 100,0
Brest - 12,3 - - - 84,3 -
Humidité Relative et Température
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0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
03/2
010-
03/2
011
03/2
011-
01/2
012
02/2
010-
03/2
011
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01/2
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010-
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04/2
012
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010-
03/2
011
03/2
011-
04/2
012
2010
2011
Cor
r. C
lass
Breakwater wall Deck G Front deck Upper deck marine site
Rigoletto 2010-2012 Pourquoi Pas? 2010-2012 Brest
ZIN
C m
etal
loss
, , µm
/yea
r C5
C4
C3
C2
0
50
100
150
200
250
03/2
010-
03/2
011
03/2
011-
01/2
012
02/2
010-
03/2
011
03/2
011-
01/2
012
03/2
010-
03/2
011
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04/2
012
03/2
010-
03/2
011
03/2
011-
04/2
012
2010
2011
Cor
r. C
lass
Breakwater wall Deck G Front deck Upper deck marine site
Rigoletto 2010-2012 Pourquoi Pas? 2010-2012 Brest
Stee
l met
al lo
ss, µ
m/y
ear
C5
C4
CX
C3C2
Zinc
Steel
Corrosivité ACIER & ZINC
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Comportement des systèmes peints: Site terrestre marin
0
5
10
15
20
25
30
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15
Scrib
e cr
eep
max
., m
m
12 months24 months36 months48 months
Brest marine site • Système époxy (S8, S9, S2, S10) plus dégradés
• Meilleur comportement des primaires au zinc (S4, S13, S11, S12) & époxy (S7, S5, S6)
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0
5
10
15
20
25
30
35
40
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15
Scrib
e cr
eep,
mm
12 months - M124 months - M136 months - M166 Months - M166 Months - M4
Le Pourquoi Pas? / Front Deck
0
5
10
15
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15
Scrib
e cr
eep,
mm
12 mois - M1
24 mois - M1
30 mois - M1
30 mois - M4
Le Pourquoi Pas? / Upper Deck
• Plus de dégradations sur le pont avant
• Systèmes époxy S8, S9, S2, S10 plus dégradés
• Bon comportement des primaires au zinc S4, S13, S11, S12
Comportement des systèmes peints: Navire océanographique
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0
5
10
15
20
25
30
35
40
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15
Scrib
e cr
eep,
mm
12 mois - M124 mois - M139 mois - M139 mois - M4
Rigoletto / Deck G
0
5
10
15
20
25
30
35
40
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15
Scrib
e cr
eep,
mm
12 mois - M124 mois - M139 mois - M139 mois - M4
Rigoletto / Breakwater wall
• Peu de différences selon position
• Systèmes époxy S8, S9, S2, S10 plus dégradés
• Bon comportement des primaires au zinc S13, S12, S4, S11
Comportement des systèmes peints: Porte-Conteneurs Rigoletto
RPA 2016 13
• Brest ≤ PP? (arrière) < PP? (avant)<< Container carrier (Rigoletto)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
S13 S12 S11 S4 S15 S14 S5 S7 S1 S3 S6 S8 S2 S10 S9
Max
. scr
ibe
cree
p, m
mBrest 36 monthsPP?: upper deck 30monthsPP?: front deck 36 monthsRigoletto: Deck G 39 monthsRigoletto: Breakwater Wall 39 months
Znep
oxy
Zn s
ilica
te
Zn w
ater
bas
ed
epox
y
Znep
oxy Zn
C
hrom
ate
Nac
yref
(in
hibi
tor)
Epo
xy
Epo
xy A
l
Epo
xy
Epo
xy w
ater
ba
sed
Epo
xy g
lass
fla
kes
Epo
xy w
ater
ba
sed
Epo
xy A
l
Epo
xy
Epo
xy• Cinétiques de dégradations globalement plus lentes sur le site marin terrestre (quelques exceptions) • Conditions très agressives sur le Rigoletto effectuant des rotations commerciales (peu d’arrêts, T°C + élevée, aérosols marins)
Comportement des systèmes peints: Comparaison navires / site terrestre
RPA 2016 14
Rigoletto Brise-Lame
Rigoletto Pont G
Pourquoi pas? Avant
Pourquoi pas? Arrière
Brest marine site
S13 0 S13 0 S13 0 S13 0 S13 0
S12 0 S12 0 S12 0 S12 0 S12 0
S11 2 S4 2 S14 1 S4 3 S4 0
S4 5 S11 10 S4 4 S5 8 S14 0
S15 12 S15 11 S11 9 S7 2 S7 0
S14 14 S3 24 S15 15 S14 15 S11 1
S5 16 S6 37 S1 15 S11 17 S5 2
S7 28 S5 41 S3 19 S6 17 S6 2
S1 39 S14 43 S5 26 S15 25 S15 9
S3 42 S1 44 S7 36 S1 25 S1 13
S6 59 S7 52 S6 38 S10 35 S10 26
S8 90 S10 86 S10 76 S3 40 S3 30
S2 92 S2 91 S8 87 S8 47 S2 85
S10 93 S8 92 S2 88 S2 100 S8 100
S9 100 S9 100 S9 100 S9 100 S9 100
• Tous les sites mettent en évidence les systèmes les moins performants (S9, S8, S2, S10) et les plus résistants (S13, S12, S4)
• Classement différent pour les systèmes intermédiaires
PORTE-CONTENEURS NAVIRE OCEANOGRAPHIQUE
Comportement des systèmes peints: Classement des systèmes (36 mois)
RPA 2016 15
Comparison VN - VA
Zn e
poxy
Zn s
ilica
te
Epo
xy H
2O
Epo
xy g
lass
flak
e
Epo
xy A
l
Epo
xy
Epo
xy
Epo
xy H
2O
Epo
xy
Epo
xy
Fren
ch N
avy
ref
Zn C
hrom
ate
Epo
xy A
l
Zn H
2O
Zn s
ilica
te
• PAS DE CORRELATION entre BS Neutre continu et VN • Bonne corrélation avec le test cyclique Volvo STD423-0014 • Corrélation médiocre avec ISO 20340 annex A
Volvo STD 423-0014
RPA 2016 16
Rigoletto (avant) Pont G Site marin C5M
Volvo test ISO 20340 ISO 9227
2 an
s –
Epo
xy S
2
Focus sur le faciès de corrosion
RPA 2016 17
Conclusions
• Conditions très sévères sur le porte-conteneurs (C5M+, CX) en comparaison au site main terrestre (C5M-)
• Porte-conteneurs: peu de différences entre le Brise-Lame et le pont G
• Navire océano.: pont avant plus agressif que pont supérieur
• Tous les sites d’exposition ont révélé les systèmes peu résistants (S9, S8, S2, S10) and les plus performants (S13, S12, S4).
• ISO 9227 (BSN) : résultats non cohérents avec la réalité ð ce test ne doit pas être utilisé pour prédire un comportement
• Bonne corrélation VN et Volvo STD423-0014
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2 - Les méthodes d’essais pour la qualification de systèmes de peinture
Source : IC + MRC Paint
RPA 2016 19
• Brouillard salin neutre ISO 9227, ASTM B-117
• ISO 20340 annexe A • ASTM D5894 (NACE SP0108, TM0304,
TM0404 for rust creepage) • ISO 11997 ? • Etc ..
Tests accélérés de corrosion
Comparaison ISO 20340 annexe A et NACE TM for rust creepage
RPA 2016 20
Jour 1 Jour 2 Jour 3 Jour 4 Jour 5 Jour 6 Jour 7 UVA60°C 4h / Cond. 50°C 4h
ISO 11507 BSN NaCl 5wt% - 35°C
ISO 9227 -20°C
QUV Enceinte de BS Enceinte climatique I I I
I : transfert manuel des échantillons Durée : 6 mois
ISO 20340 annexe A / NACE TM
Semaine 1 Semaine 2 UVA 340 nm 60°C 4h / Cond. 50°C 4h 1 h BS EDM synthétique 25°C
1h séchage – 35°C
QUV Enceinte BS avec séchage I I
ISO 20340 annexe A
NACE TM0304/0404 (ASTM D5894 modifié)
I : transfert manuel des échantillons Durée : 3 mois
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ISO NACE Méthode de test
ISO 20340 Annexe A TM 0304/TM 0404 : rust creepage (ASTM D5894 modifié)
Cycle 1 semaine 2 semaines Description -72 h UV/Cond : 4h UVA
340nm 60°C/4h condensation 50°C
-72 h BSN (ISO 9227) -24 h à -20°C
Sem 1 : 4h UVA 340 nm 60°C/4h condensation 50°C Sem 2: 1h BS (EDM synth / 1 h dry off 35°C (ASTM G85 – A5)
Solution saline
NaCl 5 wt% pH 6.5-7 Eau de mer synthétique pH 8
Durée 6 mois 3 mois Défaut Horizontale : 50x2 mm Vertical e : 90x2 mm Corrosion défaut
9 lignes (interval 5 mm) 12 lignes (interval 6.4mm)
Exigences ≤ 3 mm (primaires Zn) ≤ 8 mm (Autres)
< 1,5 mm (primaires Zn) < 3,5 mm (Autres)
ISO 20340 annexe A / NACE TM
RPA 2016 22
Primaire (épaisseur, µm) DFT (µm)
S1 Ethyl Silicate Zn primer (85) 325 4 layers
S2 Epoxy Zn primer (75) 300 3 layers
S3 Epoxy Zn primer (75) 400 4 layers
S4 Epoxy H2O Zn primer (50) 250 3 layers
S5 Epoxy Zn primer (60) 310 4 layers
S6 Epoxy Alu primer (200) 350
3 layers
S7 Epoxy Alu primer (2x200) 500 4 layers
S8 Epoxy primer GF (325) 685
3 layers
S9 Epoxy polyamide (50) 450
2 layers
S10 (C3) Epoxy (60) 210 3 layers
S11 Epoxy Alu (2x150) 350 3 layers
S12 Référence Marine Nationale 240 µm 5 layers
Systèmes de peinture Acier DH36 Sa21/2
RPA 2016
Evaluation
ISO 20340 M2 – corrosion en périphérie de blessure (après décollement du revêtement)
ISO 4628 – cloquage/enrouillement etc - ISO 4624 – Pull Off test
NACE (ASTM D5894) M2 – corrosion en périphérie de blessure (après décollement du revêtement)
Experimental
23
175
mm
100 mm
50x2mm
25mm
175
mm
100 mm
90x2
mm
25mm
ISO
NACE
RPA 2016 24
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
S12 S2 S1 S3 S4 S6 S5 S11 S10 S7 S9 S8
Cor
rosi
on fr
om s
crib
e lin
e, m
m
NACE - TM0304/0404 - 3 months
Zn 1,5
other 3,5
Ref
Fre
nch
Nav
y
Ethy
l silic
ate
Zn
85 -3
25
Epox
y H
2O Z
n 50
-25
0
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y Zn
75
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0
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y Po
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ide
50 -
450
Epox
y Zn
60
-31
0
Epox
y Al
200
-35
0
Epox
y Zn
75
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0
Epox
y 6
0 -
210
(C3)
Epox
y Al
2x2
00 -
525
Epox
y Al
2x1
50 -
350
Epox
y 3
25 -
685
X X X X X X X X
NACE TM0304/0404
RPA 2016 25
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
S2 S12 S1 S4 S3 S9 S5 S6 S10 S7 S11 S8
Cor
rosi
on fr
om s
crib
e lin
e, m
mISO20340 - Scribe 2,0 mm
Zn 3,0
other 8,0
Ref
Fre
nch
Nav
y
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l silic
ate
Zn
85 -3
25
Epox
y H
2O Z
n 50
-25
0
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y Zn
75
-40
0
Epox
y Po
lyam
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50 -
450
Epox
y Zn
60
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0
Epox
y Al
200
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0
Epox
y Zn
75
-30
0
Epox
y 6
0 -
210
(C3)
Epox
y Al
2x2
00 -
525
Epox
y Al
2x1
50 -
350
Epox
y 3
25 -
685
X X X X X X X
ISO 20340 Annexe A
RPA 2016 26
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
S2 S12 S1 S4 S3 S9 S5 S6 S10 S7 S11 S8
Cor
rosi
on fr
om s
crib
e lin
e M
2, m
m
Scribe 2,0 mm ISO 20340 - 6 months NACE - 3 months
Zn 3,0 mm
other 8,0 mm
Zn 1,5 mm
other 3,5 mm
Acceptance criteria
ISO 20340
NACE SP0108
Epox
y Zn
75
-30
0
Ref
Fre
nch
Nav
y
Ethy
l silic
ate
Zn
85 -3
25
Epox
y H
2O Z
n 50
-25
0
Epox
y Zn
75
-40
0
Epox
y Po
lyam
ide
50 -
450
Epox
y Zn
60
-31
0
Epox
y Al
200
-35
0
Epox
y 6
0 -
210
(C3)
Epox
y Al
2x2
00 -
525
Epox
y Al
2x1
50 -
350
Epox
y 3
25 -
685
ISO 20340 Annexe A / NACE
RPA 2016 27
Déviation sur S6 et S9
Sélection des systèmes / Exigences
RPA 2016 28
Comparison NACE/ISO
y = 1,9xR² = 0,8
y = 1,0xR² = 0,8
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20
ISO
203
40 3
or 6
mon
ths
NACE- 3 months
6 months
3 months
Régression linéaire
• Corrélation satisfaisante NACE / ISO
• 3 mois ISO ≈ 3 mois NACE
RPA 2016 29
Conclusions • ISO 20340 Annexe A (6 mois) génère plus de corrosion que
NACE-ASTM D5894 (3 mois) en partie lié à la durée du test
• 3 mois ISO 20340 ≈ 3 mois test NACE
• Classification des systèmes + ou – similaire dans les 2 tests ( à l’exclusion de S9)
• Selon les exigences des normes, écart sur les systèmes époxy S6 and S9
§ Est-ce que ces résultats sont en accord avec ceux observés en exposition naturelle ??
§ Affaire à suivre
RPA 2016 30
3 – Evolution des exigences
• Les donneurs d’ordre intègrent la notion de haute durée de vie de 25 ans et jusqu’à 40 ans.
• CX nouvelle classe de corrosivité (extrême). • Les systèmes de peinture deviennent de plus en plus
exigeant à appliquer et les ressources sont difficiles à trouver
• Comment vont évoluer les systèmes de peinture (CX et durée de vie). • Disposons nous des outils pour la qualification? • Quelles sont les performances des systèmes actuels
et à venir? • Existe t-il des protections contre la corrosion permettant
d’atteindre les nouveaux objectifs de durée de vie pour un environnement sévère?
Le constat.
RPA 2016 31
Caractérisation de l’environnement
!
RPA 2016 32
Classe de corrosivité
corrosivité de l'atmosphère
Vitesses de corrosion de l’ Acier au carbone - rcorr
C1 très faible
rcorr ≤ 10 g/(m2.an)
C2 faible
10 < rcorr ≤ 200 g/(m2.an)
C3 moyenne
200 < rcorr ≤ 400 g/(m2.an)
C4 élevée
400 < rcorr ≤ 650 g/(m2.an)
C5 très élevée
650 < rcorr ≤ 1500 g/(m2.an)
CX
extrême 1 500 < rcorr ≤ 5 500 g/(m2.an)
De 200 microns/m2 à 700 microns /m2
Caractérisation de l’environnement
RPA 2016 33
!
Exemple de la préparation de tôlerie
RPA 2016 34
Causes&des&défauts&de&peinture&sur&champ&éolien&mari4me&après&1&à&5&ans.&
Mauvaise(spécifica-on(:(5%(
Défaillance(peinture(:(2%(
Défauts(d'applica-on(:(35%(
Dommages(mécaniques(:(46%(
Autres:(12%(
Champ éolien mer Baltique et Mer du Nord (Source H Muller Hamburg 2012).
Les champs d’éoliennes en mer – le REX
RPA 2016 35
• Que devient la maintenance? • Comment qualifier les solutions de maintenance (chantier
et en exploitation)?
!!
Mer$du$Nord$–champ$éolien$
Localisations$ Coûts$ Ratio$Atelier$ Offshore$
Cote!allemande!
15!-25!€/m2! 4000!€/m2! 200!
Cote!!Irlandaise!
150!000!€! 3!M€! 20!
Seatechweek!2012!A!Momber!
• Quels sont les axes de développement des outils de préparation de surface en maintenance?
La maintenance
