Dr. Prepper — Édition 3
Définir les normes de préparation de surface mécanique avec des outils électriques
Pour cette 3e édition de Dr. Prepper, nous avons invité Roman Dankiw et Daniel Fosdike à partager leurs connaissances et leur expérience.
Roman Dankiw est Principal Inspection Consultant chez Asset Inspection Consultants Pty LTd, à Adélaïde, et Daniel Fosdike est Senior Structural Engineer chez ASC Shipbuilding, à Adélaïde, en Australie.
Ce « RED PAPER » examine les méthodes actuelles de préparation de surface mécanique à l'aide d'outils électriques, ainsi que les normes associées, afin d'aider à définir des exigences pour les applicateurs au moyen de méthodes d'inspection moins coûteuses et plus simples.
Le RED PAPER régulier de MontiPower®. Rempli de faits bons à savoir — et indispensables à connaître — sur la préparation de surface la plus optimale depuis 1987.
Le nettoyage à l'outil électrique des surfaces en acier avant l'application d'un revêtement est autorisé dans certaines circonstances sur les projets de construction navale. C'est notamment le cas lorsque le sablage abrasif présente des risques pour les équipements électriques et mécaniques installés in situ, lorsque l'accès est restreint pour le sablage abrasif, ou pour de petites réparations ponctuelles.
La spécification applicable aux surfaces préparées mécaniquement (Power tool Clean) exige que la surface satisfasse au degré St3 de la norme AS 1627,2 et présente un profil de surface angulaire constant de 50-100 microns dans les zones critiques (fonds de cale, réservoirs immergés). Cette exigence vise à garantir que les zones préparées ne soient pas polies, conformément à la recommandation du fabricant de peinture.
La norme de nettoyage à l'outil électrique spécifiée dans AS1627.2 St3
, ne spécifie pas de profil de surface en tant que tel et renvoie à des descriptions de propreté accompagnées d'étalons photographiques servant d'aides visuelles.
Mesurer le profil de surface au moyen de ruban réplique (Testex)
sur de nombreuses zones de réparation localisées constitue un processus d'inspection coûteux et exigeant en main-d'œuvre. De nombreuses réparations ponctuelles sont nécessaires dans les fonds de cale et les réservoirs immergés en raison des dommages subis par le revêtement pendant la construction et au niveau des joints d'assemblage.
Le sablage abrasif n'est pas praticable dans ces espaces en raison des machines et équipements installés, et seule une extraction limitée des poussières et de l'abrasif est possible dans les espaces restreints.
Des essais sur des plaques de différentes nuances de matériau et avec différentes méthodes de préparation par nettoyage à l'outil électrique ont été menés afin de comparer les mesures au ruban réplique avec l'aspect visuel et la texture. Un revêtement d'environ 200-300 microns d'époxy aluminium résistant à l'abrasion, utilisé dans les fonds de cale et les salles des machines, a été appliqué. Ce revêtement a ensuite été évalué par des essais d'arrachement afin de déterminer les performances d'adhérence du revêtement sur les surfaces préparées de différentes manières.
Des plaques d'essai (environ 200mm x 200mm x 5mm) ont été préparées à partir de 3 nuances de matériau différentes utilisées sur le projet. Celles-ci présentent des propriétés de dureté différentes, ce qui influe généralement sur le degré de nettoyage requis :
L'état initial des plaques correspondait au degré A-B selon AS 1627 Part 4, et elles ont été préparées à l'aide de machines-outils rotatives équipées de 3 disques abrasifs différents, afin d'obtenir un profil de surface d'environ 50 microns mesuré au ruban réplique :
MEULEUSE DISQUE ABRASIF
GRAIN #36
DISQUE À LAMELLES SUR MEULEUSE
GRAIN #40
BANDE BRISTLE BLASTER®
Les plaques des 3 nuances de matériau ont toutes été traitées avec les 3 disques abrasifs différents, un comparateur de grenaillage ayant été utilisé pour apprécier la texture au toucher plutôt que visuellement.
Après préparation, les surfaces ont été revêtues de 200-300 microns du revêtement époxy aluminium résistant à l'abrasion. Trois plots d'essai d'arrachement ont été collés sur le revêtement durci (au bout d'une semaine).
Les 9 plaques ont toutes été soumises à des essais d'adhérence par arrachement
, la plupart des ruptures étant cohésives au sein du revêtement, et une faible proportion, inférieure à <20% de la surface des plots, présentant des ruptures adhésives sur les surfaces préparées, pour chaque méthode de préparation.
Les valeurs d'adhérence étaient nettement supérieures à l'exigence minimale de 5 Mpa pour le revêtement, quelle que soit la méthode de préparation. Le Bristle Blaster® a donné une dispersion des valeurs d'adhérence par arrachement plus faible que les 2 autres méthodes (voir graphique). Le Bristle Blaster® a présenté une dispersion d'environ 2-3Mpa, tandis que les dispersions de la meuleuse à grain #36 et de la meuleuse à disque à lamelles grain #40 étaient plus importantes (environ 5Mpa).
En comparant les méthodes de préparation et les valeurs d'adhérence pour les 3 groupes de matériaux, les valeurs d'adhérence du DH 36 se situaient dans les plages inférieures, tandis que les valeurs d'adhérence par arrachement des matériaux de nuance 250 et DH 55 se situaient dans les plages supérieures.
Les valeurs de profil de surface
obtenues avec le
BRISTLE BLASTER® étaient systématiquement supérieures à 50 MICRONSLes autres méthodes, en revanche, ont donné des profils mesurés de 30- 40 microns, inférieurs à la recommandation du fabricant.
Toutefois, les profils mesurés plus faibles des disques de meulage ont tout de même permis d'obtenir des valeurs d'adhérence conformes.
Les normes de nettoyage à l'outil électrique spécifiées par le fabricant de peinture considèrent comme acceptables pour les réparations ponctuelles ou localisées :
PT(JSRA SPSS:1984)-
SSPC-SP11-
Cependant, certaines spécifications de revêtement en construction navale indiquent comme norme applicable au nettoyage à l'outil électrique AS1627.2 St3 (ISO 8501-1), ce qui n'est pas cohérent avec les recommandations du fabricant du revêtement.
Parmi les 3 normes comparées, seule la SSPC-SP11 spécifie une valeur minimale de profil de surface de 1 mill (25 microns).
La section 3,4 de la SSPC-SP11 décrit de manière plus précise les méthodes de préparation de surface permettant d'obtenir un profil de surface et renvoie à l'utilisation du ruban réplique pour mesurer le profil de surface, comme indiqué à la section A.6. Les images de l'étalon visuel (VIS-3) sont cohérentes avec les descriptions, et les photographies de préparation sont de très bonne qualité.
La JSRA SPSS fournit également des photographies de bonne qualité, cohérentes avec les descriptions de préparation de surface, mais sans aucune mention de valeurs de profil de surface.
Parmi les méthodes de préparation de surface utilisées lors de l'essai, le disque Bristle Blaster® a donné le meilleur profil de surface et une texture de surface plus homogène que les disques rotatifs à lamelles et abrasifs. Le Bristle Blaster® est mieux adapté à la préparation des soudures et des arêtes, car ses pointes métalliques, plus flexibles, épousent les formes et les contours.
Les aspects visuels des normes de préparation mécanique ISO 8501-1, SSPC-SP11 et JSRA SPSS diffèrent sensiblement, en particulier pour l'ISO 8501-1, où la description de la préparation St3 comparée à l'image
n'est pas cohérente avec la mention « nettoyage très soigné produisant un éclat métallique ».
Les disques rotatifs et abrasifs ont donné un profil moindre que le Bristle Blaster®, mais un aspect visuellement plus clair et plus brillant, signe d'un effet de polissage plus marqué.
Les résultats des essais d'adhérence par arrachement ne montrent pas de corrélation nette entre les valeurs d'adhérence par arrachement des 3 méthodes de préparation et la hauteur du profil (microns), comme le montre la figure 11, si ce n'est que la plage (dispersion) des valeurs d'adhérence était plus étroite pour le Bristle Blaster® que pour les disques de meulage.
Les valeurs d'adhérence pour les 3 nuances de matériau ne présentaient pas de regroupements distincts, hormis le matériau DH36, qui affichait la plage de valeurs d'adhérence la plus basse pour toutes les méthodes de préparation. Aucune explication claire n'a pu être établie quant aux valeurs d'adhérence plus élevées des matériaux de nuance 250 et DH55 par rapport au DH36, sachant que le matériau de nuance 250 est de dureté plus faible, alors que le DH55 est la nuance la plus dure.
L'aspect de surface obtenu avec le Bristle Blaster® est très proche de celui du comparateur de grenaillage et des valeurs de profil de surface mesurées sur les plaques d'essai.
Le Bristle Blaster® a permis d'obtenir sur acier nu un profil constant conforme à la spécification de revêtement de la construction navale, ainsi que des propriétés d'adhérence du revêtement plus homogènes sur différentes nuances de matériau, et il est mieux adapté aux soudures et aux contours.
Les étalons photographiques SSPC, AS/ISO et JSRA diffèrent largement des aspects observés lors des essais.
La norme SSPC-SP11 et les images de l'étalon photographique SSPC-VIS 3 correspondant permettent une meilleure évaluation visuelle des surfaces préparées, grâce à des images plus représentatives et à des informations plus détaillées contenues dans les étalons photographiques.
Les spécifications de revêtement de la construction navale doivent être rédigées de manière cohérente
avec les recommandations du fabricant du revêtement, afin de garantir la cohérence et la clarté des critères d'acceptation des préparations de surface. L'étalon photographique ISO 8501-1 n'est pas considéré comme approprié pour remplacer la SSPC-SP11 ou la JSRA SPPS, car la qualité des images du nettoyage à l'outil électrique St3 n'est pas cohérente avec sa description « nettoyage très soigné produisant un éclat métallique ». La texture obtenue avec le Bristle Blaster® est très proche de celle du comparateur de grenaillage et peut remplacer l'utilisation du ruban réplique pour l'évaluation du profil de préparation de surface lors de réparations localisées ou ponctuelles sur acier nu.
Roman Dankiw, Principal Inspection Consultant chez Asset Inspection Consultants Pty LTd, Adélaïde.Roman possède plus de 35 ans d'expérience en inspection dans la construction et la maintenance de navires, de sous-marins, d'installations pétrolières et gazières, de pipelines et d'ouvrages de génie civil. Sa société, Asset Inspection Consultants, fournit des services d'inspection à l'industrie. Roman détient des certifications d'inspection dans les domaines des revêtements (NACE level 3), du soudage (WTIA, IIW), des équipements sous pression (AICIP) ainsi que de l'ignifugation et de l'isolation (Fireproofing & Insulation, Icorr level 2). Roman préside l'ACA Defence Technical Group, récemment reconstitué, et a été président national de l'ACA (2010).
Daniel Fosdike, Senior Structural Engineer chez ASC Shipbuilding, Adélaïde, Australie.Daniel est l'ingénieur principal chargé des matériaux et des revêtements chez ASC Shipbuilding ; il a grandement contribué à la collecte et à la compilation des données techniques de cet article.
À ce poste, Daniel est responsable de la prévention de la corrosion sur les destroyers de défense aérienne de classe Hobart actuellement en construction pour la Royal Australian Navy. Daniel est co-président de l'ACA Defence Technical Group et membre du comité de la branche ACASA. Daniel est également inspecteur revêtements NACE Level 3.
RÉFÉRENCES :
AS1627.2- Finition des métaux - Préparation et prétraitement des surfaces, Partie 2 : nettoyage à l'outil électrique.
AS3894.5- Essais sur site des revêtements de protection, méthode 5 : détermination du profil de surface.
ISO 4624- Peintures et vernis - Essai d'adhérence par traction.
Japanese Shipbuilding Research Association (JSRA)- Norme de préparation des surfaces en acier avant mise en peinture
The Society for Protective Coatings - Surface preparation specification no. 11 - Nettoyage à l'outil électrique jusqu'au métal nu.