Durabilité d'assemblages métal/élastomère en milieu marin

Durability of Metal/rubber assemblies in marine environment

• Auteur / Autrice : Tatiana Siwavi Tchalla
• Direction : Romain Créac'hcadec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des fluides et énergétique
• Date : Soutenance le 11/12/2017
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Comportement des Structures en Mer (Boulogne-sur-Mer, Pas-de-Calais ; Plouzané, Finistère) - Institut de Recherche Dupuy de Lôme
• Jury : Président / Présidente : Eric Papon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Romain Créac'hcadec, Eric Papon, Valérie Nassiet, Emmanuel Richaud, Pierre Yves Le Gac, Julien Ville, Mireille Batton-Hubert, Romain Maurin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Nassiet, Emmanuel Richaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrosion par l'eau de mer

Détérioration

Assemblages collés

Mots clés libres

Assemblages collés

Polychloroprène

Vieillissement marin

Essais de pelage

Essais Arcan

Physico-chimie des polymères

Bonded assemblies

Polychloroprene

Seawater aging

Peel test

Arcan test

Polymer chemistry

Résumé

Dans des contextes industriels spécifiques, coller un revêtement épais élastomère à des canalisations en acier constitue le meilleur moyen de les protéger de la corrosion en milieu marin. Ce travail de thèse a principalement pour objectif de mieux appréhender le comportement à long terme de ces assemblages acier/colle/revêtement en milieu marin. Deux approches complémentaires ont été définies. La première se base sur des outils statistiques pour traiter les données de caractérisations physico-chimiques des matériaux issus des assemblages utilisés en service depuis plus de trente ans. A partir de ces données hétérogènes (les assemblages sont différents en termes de formulations des matériaux, de procédé de collage et de conditions de vieillissement); des groupes homogènes présentant des scénarios de vieillissement identiques ont été identifiés et les mécanismes majeurs de dégradation du revêtement ont été établis. La seconde approche se focalise sur les assemblages actuellement utilisés dans les opérations de rénovation. Une démarche expérimentale a donc été mise en place en laboratoire afin d’accélérer de manière contrôlée le vieillissement des matériaux et assemblages. Les objectifs sont multiples. Pour chaque matériau (revêtement et colle), il s’agissait de comprendre les mécanismes de dégradation et les cinétiques d’absorption d’eau qui expliquent les évolutions de propriétés mécaniques et physico-chimiques observées au cours du vieillissement. De même, les interfaces ont été caractérisées et les paramètres de procédé qui influent sur la tenue de l’interface métallique ont été identifiés. Cette approche découplée a permis de mieux comprendre le comportement en milieu marin de l’assemblage d’étude à partir de celui des matériaux et interfaces présentes.

In some industrial applications, bonding rubber coatings to metallic pipelines is a suitable solution to protect them from marine corrosion. This study deals with the long term behavior of such metallic coated pipelines in a marine environment. Two different approaches have been developed. The first focuses on degradation data of pipelines used for around thirty years in normal service conditions. As these bonded assemblies are different in terms of material formulations, manufacturing processes and aging conditions, statistical tools were used to identify homogeneous groups with identical aging mechanisms. Also, based on these results, the main degradation mechanisms of the rubber coating were established. The second approach focused on pipelines used currently in renovation operations. An experimental methodology was developed in the laboratory to accelerate aging processes. The bulk materials, surfaces and interfaces were characterized physically, chemically and mechanically before and after natural sea water ageing. This enabled an understanding of the mechanisms and kinetics governing adhesion and degradation to be developed. It also allowed the influence of sea water aging on the failure strength of the assembly of interest to be investigated.