AMLoCor®
Augmente considérablement la durée de vie des structures marines
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Introduction
La nuance d'acier « à faible corrosion » d'ArcelorMittal va sans aucun doute révolutionner la conception des infrastructures maritimes. En fait, les palplanches acier sont utilisées depuis plus de 100 ans pour construire des structures temporaires et permanentes fiables et rentables dans le monde entier. D'innombrables rideaux de quai des principaux ports européens ont été construits avec des palplanches acier. L'une des préoccupations des concepteurs et des autorités portuaires était la durabilité de ces structures maritimes.
La corrosion de l'acier est un phénomène naturel qui se produit lorsque l'acier est en contact avec l'humidité ou l'eau. Toutefois, cela n'a pas empêché les investisseurs et les ingénieurs d'utiliser l'acier dans des applications maritimes.
Plusieurs méthodes peuvent être choisies pour atteindre la durée de vie prédéfinie d'une structure acier. Une façon de traiter la corrosion est de considérer une certaine perte d'épaisseur d'acier au cours de la durée de vie, parfois appelée « épaisseur sacrificielle » ou « réserve statique », et d'en tenir compte dans la conception en considérant des propriétés de profil réduites des palplanches. Des solutions assez efficaces mais généralement plus coûteuses sont les revêtements et la protection cathodique.
AMLoCor®
Une solution plus durable pour la construction de structures marines avec AMLoCor, la nuance d'acier à faible corrosion d'ArcelorMittal.
La durabilité est un défi que les fabricants européens ont relevé il y a plus de 20 ans. Tout d'abord, en effectuant des enquêtes dans de nombreux ports par les administrations officielles et en publiant les résultats des taux de corrosion. Par exemple, dans Eurocode 3-Partie 5, on peut trouver des tableaux avec des taux de corrosion typiques, valables pour l'acier au carbone standard dans les pays européens.
Mais l'action la plus importante était de commencer à étudier de nouvelles nuances d'acier qui seraient moins sujettes à la corrosion.
Le défi principal était de développer un acier micro-allié qui fonctionnerait mieux dans les différentes zones auxquelles un mur de quai maritime est typiquement exposé. Plusieurs nuances d'acier ont été testées dans différents ports sur de longues périodes. De nombreux essais en laboratoire ont été réalisés afin de déterminer l'influence d'une série de paramètres. En outre, des essais ont été réalisés dans des aciéries et des laminoirs afin d'optimiser la production de ces aciers spéciaux. Le résultat a été le développement de la nuance d'acier « à faible corrosion » AMLoCor.
Les essais in situ ont prouvé que la perte d'épaisseur de l'acier AMLoCor est réduite d'un facteur 3 à 5, en fonction des zones exposées.
Corrosion
La corrosion est un phénomène électrochimique naturel qui affecte les métaux et les alliages métalliques comme l'acier. Elle conduit à la transformation de l'atome de fer de l'acier en son état d'origine, l'oxyde de fer naturel (formation d'une couche de rouille).
Les couches de revêtement empêchent cette réaction chimique en séparant simplement la surface de l'acier de l'électrolyte (l'eau). Le revêtement forme une barrière qui réduit le transfert de réactifs entre l'acier et l'eau. Une couche de rouille dense et homogène sur la surface de l'acier peut avoir un effet protecteur similaire.
La protection cathodique fonctionne d'une manière différente : la réaction chimique se produit toujours, mais un élément métallique moins noble est introduit dans le système et corrode au lieu de l'acier (anodes galvaniques en aluminium par exemple), ou un système électrique fournit les électrons nécessaires pour protéger l'acier. La corrosion est un sujet très complexe qui dépend d'un grand nombre de paramètres différents, qui ne seront pas traités en détail dans cette page.
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AMLoCor - Délivrance, propriétés et composition
En savoir plus sur les conditions de livraison, les caractéristiques mécaniques et la composition chimique des palplanches acier AMLoCor.
Avantages d'AMLoCor
Le principal avantage d'AMLoCor est une réduction significative des taux de corrosion dans la zone d'étiage (Low Water Zone, LWZ) et dans la zone immergée permanente (Permanent Immersion Zone, PIZ).
Pour la vérification de la structure, le concepteur considère une corrosion homogène moyenne, en supposant que la perte d'épaisseur est uniforme sur toute la surface, par opposition à une corrosion par piqûres, qui pourrait avoir une influence plus locale sur l'état de service.
En général, les moments de flexion maximaux, et par conséquent les contraintes de l'acier, se trouvent dans une zone où les taux de corrosion sont relativement faibles: zone immergée permanente ou zone encastrée (voir figure 4). Cependant, la zone d'étiage régit parfois la conception, car dans la zone immergée permanente, la réduction des propriétés du profil est compensée par une perte d'épaisseur plus faible.
AMLoCor® est étayé par des essais à grande échelle et en laboratoire qui ont été réalisés au cours des vingt dernières années.
La composition chimique a été légèrement améliorée tout au long de ces projets de recherche afin de répondre aux exigences du produit, de la durabilité à la fabrication et à la soudure. L'excellente performance dans la zone de basses eaux et dans la zone immergée a été confirmée.
Bien qu'il ne s'agisse pas d'un acier au carbone « standard » utilisé dans l'industrie de la construction, cet acier micro-allié peut être conçu et installé sur la base des procédures et directives de conception standard valables pour les palplanches acier, par exemple selon EN 1997, EN 1993 Partie 5, EN 10248, EN 12063, EAU 2004, etc.
L'approche de conception doit être adaptée pour prendre en compte la perte d'épaisseur de l'acier. Le concepteur peut envisager une combinaison de méthodes de protection supplémentaires pour les zones où l'acier est moins efficace, y compris revêtements, poutres de recouvrement en béton, etc. La nuance d'acier AMLoCor est légèrement plus chère par tonne que l'acier au carbone, en raison du coût des alliages supplémentaires, tout comme d'autres aciers spéciaux tels que l'ASTM A690. Toutefois, le rapport coût-efficacité de toute solution doit tenir compte de l'investissement global pendant toute la durée de vie. Dans de nombreux cas, AMLoCor est la solution la plus économique à long terme.
En outre, AMLoCor protège l'acier contre la corrosion accélérée en eaux basses (Accelerated Low Water Corrosion, ALWC), qui est liée à l'activité biologique qui favorise la dégradation de l'acier dans la zone des eaux basses. Le mécanisme exact n'a pas encore été scientifiquement identifié, mais certains ports maritimes au Royaume-Uni et en France ont signalé ce problème.
Propriétés d'AMLoCor
Considérations relatives à la conception
L'utilisation de la protection cathodique (CP) peut éviter toute corrosion dans les zones immergées : LWZ et PIZ, voir Fig. 1. En revanche, si AMLoCor est utilisé, la perte d'épaisseur (LoT) due à la corrosion doit être prise en compte lors de la conception de la structure. La principale différence est que la perte d'épaisseur sera considérablement réduite grâce à l'utilisation d'AMLoCor par rapport à un acier au carbone moyen. À des fins de conception, des données de perte d'épaisseur pour les nuances d'acier classiques conformes à la norme EN 10248 : 1995 sont disponibles, soit sur la base de l'expérience locale, soit sur la base de recommandations et de normes (EAU 2004, EN 1993-5 : 2007).
À partir de ces données, les données de conception de perte d'épaisseur pour AMLoCor sont obtenues en utilisant le rapport d'impact sur la corrosion (CIR).
Nuances d'acier
Profils de palplanches laminées à chaud et formées à froid
Si la conception à l'état limite est utilisée, l'approche de vérification de la conception suivante est recommandée :
- à l'état limite ultime (ultimate limit state, ULS), la vérification de la conception prend en compte les résistances de conception réduites Rd,cor dues à la perte d'épaisseur en raison de la corrosion sur l'ensemble de la structure : Ed ≤ Rd,cor
- à l'état limite de service, la structure est vérifiée contre la perforation dans chaque zone : LoT < ; épaisseur minimale.
Comme les caractéristiques mécaniques des nuances AMLoCor sont entièrement équivalentes à celles des nuances de palplanches normales, les résistances structurelles de conception peuvent être déterminées conformément à tous les codes de conception pertinents utilisés pour les structures de palplanches acier, comme EN 1993-5:2007.
Si le matériau d'apport approprié est utilisé pour le soudage, les vérifications de conception pour les soudures peuvent également être effectuées conformément à ces codes. Pour la vérification des facteurs partiels, il convient de noter qu'en raison du soin extrême apporté à la fabrication des produits dans AMLoCor, la dispersion des propriétés est limitée et les facteurs partiels pour les propriétés des matériaux utilisés pour les nuances d'acier standard s'appliquent pleinement.
Comparaison des coûts
Fabrication, raccordements, entretien
Les propriétés intrinsèques de l'AMLoCor en font une nuance d'acier « spéciale » en ce qui concerne le soudage . Des procédures de soudage spécifiques ont été élaborées pour garantir une soudure de pointe. Les soudeurs doivent également être certifiés en conséquence. Le choix des électrodes est important. Veuillez nous contacter pour plus d'informations sur les différentes procédures de soudage.
Les épissures et les pieux spéciaux peuvent être basés sur la norme EN 12063, à l'exception des procédures de soudage. Les procédures de soudage sont référencées dans l’Agrément technique général allemand Z-30.10-55.
Les raccords C9 sont disponibles en qualité AMLoCor. Pour d'autres raccords spéciaux dans AMLoCor, veuillez nous contacter.
Afin d'éviter d'endommager les dispositifs de connexion, il est important de concevoir la connexion avec soin et de s'assurer que les différents éléments de différentes nuances d'acier sont protégés de manière adéquate.
Un paramètre essentiel est la surface de contact des différents éléments acier (boulons, liernes, etc.).
Dans des conditions très défavorables, il peut être recommandé d'utiliser un matériau isolant à l'interface entre les différents éléments.
AMLoCor est compatible avec tous les systèmes de revêtement qui peuvent être appliqués sur les nuances d'acier standard pour palplanches. La galvanisation n'est pas recommandée en combinaison avec AMLoCor, car la protection contre la corrosion est déjà assurée par cette nuance d'acier. Les revêtements doivent être compatibles avec la protection cathodique, si celle-ci est prévue. D'un point de vue économique, la combinaison de AMLoCor avec une protection cathodique peut être une solution rentable dans certains cas.
Les rideaux de palplanches en AMLoCor ne nécessitent pas d'entretien spécifique. En fonction de la méthode de conception utilisée, il est fortement recommandé de procéder à un contrôle régulier des revêtements et de l'épaisseur résiduelle des palplanches.
Installation
Services
L'expertise des ingénieurs de notre département technique nous a permis de devenir une référence pour de nombreux ingénieurs d'études, maîtres d'ouvrage et entrepreneurs à la recherche de conseils professionnels. Nos ingénieurs qualifiés vous aideront gratuitement à résoudre tout problème technique. Si vous avez besoin d'une procédure de soudage ou de conseils sur la fabrication de palplanches spéciales, sur les produits d'étanchéité, sur la conception, les plans d'exécution, etc., n'hésitez pas à nous contacter.
La longévité d'AMLoCor est essentielle et fait l'objet de tests dans différents ports. Notre département de recherche et développement a créé un appareil de mesure spécial qui permet de mesurer l'épaisseur résiduelle à différents niveaux le long d'une structure. Pour ce faire, des palplanches spéciales doivent être fabriquées au préalable et installées dans le cadre du mur de quai .
Un trou d'homme à la surface du mur de quai permet d'introduire l'appareil derrière le rideau de palplanches. Les méthodes d'inspection traditionnelles (capteur ultra-sonique), réalisées depuis le bord de l'eau, nécessitent un nettoyage de la couche de rouille. Les produits de corrosion sont éliminés, ce qui active la surface de l'acier. En conséquence, la corrosion est réinitialisée et les campagnes de mesure sont faussées. La nouvelle méthode mise au point donnera des résultats plus précis et n'endommagera pas les produits de corrosion. Les mesures peuvent être effectuées chaque année, sur une période d'au moins cinq ans. Notre département R&D peut assister les maîtres d'ouvrage dans ce type d'étude complémentaire de la structure.
ArcelorMittal peut également aider à l'élaboration d'un cahier des charges pour les nuances d'acier AMLoCor.
Cas de référence : port de Shoreham, Royaume-Uni
Protéger Shoreham du risque d'inondation
Projet de défense contre les inondations de Shoreham adur. Shoreham | UK
Avertissement
Les données et commentaires contenus dans ce document sur les palplanches acier sont fournis à titre d'information générale uniquement. Il est fourni sans garantie d'aucune sorte. ArcelorMittal Commercial RPS S.à r.l. ne peut être tenu responsable de toute erreur, omission ou mauvaise utilisation des informations ci-jointes et décline par la présente toute responsabilité résultant de la capacité ou de l'incapacité à utiliser les informations contenues.
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