Peintures et protection cathodique : une combinaison

efficace contre la corrosion des réservoirs enterrés

Marcel ROCHE Président du CEFRACOR

Les risques de corrosion externe des réservoirs enterrés La corrosivité de l’environnement électrolytique au contact

de l’enveloppe externe des réservoirs enterrés est moyenne à faible.

Elle peut être estimée entre 5 à 30 μm/an pour du sable de rivière à faible teneur en sels solubles du type chlorures ou sulfates fréquemment utilisé.

Cette faible corrosivité peut être localement dépassée en présence d’effets accélérateurs, pouvant provenir d’un couplage galvanique défavorable, par exemple avec des circuits de mise à la terre en cuivre, ou à de la contamination en sels, ou à l’effet éventuel de courants vagabonds.

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La prévention de la corrosion externe des réservoirs enterrés Une protection efficace des réservoirs enterrés est

néanmoins assurée, surtout quand le produit stocké présente des risques pour la sécurité ou l’environnement.

Ce système est basé sur la combinaison d’une protection « passive », un revêtement organique et d’une protection « active », la protection cathodique.

Cette prévention est indispensable pour les réservoirs de GPL (Gaz de Pétrole Liquéfiés) et autres gaz liquéfiés inflammables soumis à la réglementation des équipements sous pression (décret du 13 décembre 1999 et arrêté du 15 mars 2000 dont l’article 11 (§1) exige une vérification extérieure périodique). 3/23

Il y a plusieurs types de réservoirs de GPL enterrés. Les réservoirs industriels de stockage de GPL,

cylindriques ou sphériques, de 35 à 3500 m3, enterrés sous talus ou dans des enceintes en béton armé.

Les réservoirs cylindriques « petit vrac » de stockage de GPL enterrés chez les utilisateurs (< 12 m3).

Dans les deux cas, des textes d’assouplissement de la réglementation des équipements sous pression existent, visant à éviter ou réduire l’inspection externe de leur surface pour leur requalification.

La mise en place d’une politique efficace de revêtement et protection cathodique est l’une des solutions retenues.

Les réservoirs de GPL enterrés

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Les réservoirs de GPL industriels sous talus ou en enceintes béton Par Décision BSEI n°13028 du 21 mars 2013 de la

Direction générale de la prévention des risques du MEDDE, ces réservoirs sont dispensés des vérifications extérieures qui nécessiteraient leur détalutage si les « Dispositions spécifiques applicables aux réservoirs sous talus destinés au stockage de gaz inflammables liquéfiés » du Cahier technique professionnel de l’AFIAP sont respectées (Edition initiale juin 2004, dernière révision mars 2013).

Il exige que le réservoir soit protégé efficacement contre la corrosion externe par la mise en place d'un revêtement protecteur et d'une protection cathodique.

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Les réservoirs de GPL industriels : aspects peintures Le Cahier technique professionnel de l’AFIAP stipule que

le choix et le mode d'application du revêtement externe sont déterminants pour la pérennité de l'ouvrage.

Le fabricant des produits de revêtement et l'applicateur doivent être impliqués dans la définition d’un plan qualité incluant les spécifications ou procédures relatives à la nature, à la mise en œuvre, à la pose, au contrôle et à la réception du revêtement.

Les contrôles et essais du revêtement doivent être réalisés selon les normes en vigueur par du personnel habilité.

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Points critiques à assurer : • compatibilité du revêtement avec la protection cathodique, • prise en compte des conditions climatiques, • contrôle des états de surface : géométrie des cordons de

soudures, rugosimétrie, propreté, dépoussiérage.. • contrôle du délai entre le nettoyage et l'application de la

première couche de revêtement, • respect des temps et des séquences, • compétence du personnel intervenant, • mesure d'épaisseur du film sec, • contrôle de la continuité par balai électrique.

Les réservoirs de GPL industriels : aspects peintures

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La protection cathodique peut être de type à anodes sacrificielles ou de type à courant imposé.

Les principes et paramètres de cette protection doivent être définis en collaboration avec un spécialiste du système adopté et la réception réalisée par un spécialiste.

Les critères applicables pour le suivi en service doivent être établis par la société spécialisée en charge de la conception de la protection cathodique. Le personnel intervenant de cette société spécialisée doit disposer d’une certification en application de la norme NF EN 15257 (par exemple une certification délivrée par le CEFRACOR) ou d’un standard international équivalent (ex. NACE).

Les réservoirs de GPL industriels : aspects protection cathodique

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L’efficacité de cette protection est avérée (aucune corrosion malgré quelques défaillances du revêtement).

Le Comité Français du Butane et du Propane (CFBP) a néanmoins décidé de mieux appréhender l’efficacité de la protection cathodique et la pertinence des méthodes de mesures à l’aide d’une étude de modélisation numérique 3D (conclusions et recommandations présentées aux 6èmes Journées PCRA du CEFRACOR).

Un Guide professionnel Protection cathodique des réservoirs sous talus destinés au stockage de GPL validé par la Commission PCRA du CEFRACOR a été édité par le CFBP en juillet 2014 (Ref. 533).

Les réservoirs de GPL industriels : aspects protection cathodique

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Les réservoirs de GPL industriels : aspects protection cathodique

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Les réservoirs de GPL industriels : modélisation de la protection • Les potentiels « ON » mesurés avec

une électrode de référence permanente ou mobile à la surface du talus sont très éloignés des potentiels « réels » à la surface de l’acier aux défauts de revêtement.

• Les potentiels « OFF instantanés » en sont bien moins éloignés.

• Le centre des défauts est moins bien protégé (potentiel moins négatif).

• Intérêt de coupons représentatifs permettant de mesurer le potentiel en leur centre.

Défaut 1 cm2 ρ = 50 Ω.m

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Les réservoirs de GPL « petit vrac » enterrés chez les utilisateurs La Décision DM-T/P n° 32325 du 09/12/02 stipule que les

réservoirs exploités par l'une des sociétés adhérentes au CFBP et protégés, mis en place et surveillés conformément à son Cahier des charges professionnel pour la fabrication et l’exploitation des réservoirs GPL petit vrac MA.PV/CC.01 (Edition 5 du 30/03/2009) et à l’ensemble documentaire associé (procédures, spécifications techniques, guides d’application) peuvent être dispensés de vérification extérieure.

Il s’agit des équipements enterrés peints et sous protection cathodique, ou sous enveloppe en matière plastique ou revêtus « Bitulatex ».

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Les réservoirs de GPL « petit vrac » : aspects peintures § 7. 1. Préparation de surface : Grenaillage SA 2,5 selon

ISO 8501-1 ou équivalente, ou décapage aboutissant à un état de surface équivalent.

§ 7. 3. Traitement de surface des réservoirs enterrés sous protection cathodique avec remblayage sable : doit être conforme à la spécification technique CFBP MA.PV/ST.05.

§ 7. 4. Protection de surface des réservoirs enterrés sous protection cathodique avec remblayage en matériau d’origine : doit être conforme à la spécification technique CFBP MA.PV/ST.06.

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Les réservoirs de GPL « petit vrac » : aspects peintures Spécification technique CFBP MA.PV/ST.05. et

MA.PV/ST.06 : Peinture liquide ou poudre contrôlée au peigne électrique

suivant NF E 86-901 à 2,5 kV Qualification sur éprouvettes dans conditions réelles de la

chaine par un labo indépendant, notamment par : Adhérence > 7 Mpa, 1000 h brouillard salin, décollement

cathodique suivant BG PS/CW6 28 jours (< 20 mm) Spécification technique CFBP MA.PV/ST.06.

Protection mécanique supplémentaire Essais de choc avec cubes béton de 15 kg (230 J) : Pas de

claquage sous 2,5 kV Essais de poinçonnement statique 4 t sur 40 cm2 pendant 10 min

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La protection cathodique doit permettre, au moyen d’au moins 2 anodes sacrificielles (Mg ou Zn), d’assurer à tout moment et dans tous les sols, un potentiel « OFF » < - 850 mV / Cu/CuSO4 ou < - 950 mV dans les sols présentant une activité bactérienne sulfato-réductrice.

Les anodes doivent être placées dans le sol naturel en dehors du matériau de remblai à une distance minimale de 60 cm du réservoir.

La protection par courant imposé est possible dans des établissements où elle déjà installée (stations service par exemple).

Les réservoirs de GPL « petit vrac » : aspects protection cathodique

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Compatibilité des peintures avec la protection cathodique

Limiter le risque de « décollement cathodique » (en fait de perte d’adhérence) du revêtement sous l’action du pH alcalin (de l’ordre de 12 à 13) créé par la polarisation cathodique sur la liaison adhésive entre le revêtement et l’acier autour d’un défaut de revêtement, risque qui augmente quand le potentiel devient plus négatif ou quand la température augmente.

Eviter que le revêtement ne subisse des décollements ouverts pouvant conduire à de la pénétration d’électrolyte peu conducteur (sol ou sable) créant localement une atténuation de la densité de protection cathodique pouvant empêcher la protection (effet d’écran).

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ACIER

REVÊTEMENT

SOL

"L'effet d'écran" à la protection cathodique sous décollement

Courant de PC

O2

PROTECTION CORROSION PROTECTION

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Démarche de progrès pour les peintures des réservoirs enterrés Les exigences et recommandations essentielles des

systèmes de peintures anticorrosion reposent sur le respect de la norme NF EN ISO 12944.

Pour les systèmes de peintures pour réservoirs enterrés il est nécessaire de sélectionner des systèmes de peintures haute durabilité suivant NF EN ISO 12944-1 (> 15 ans sans opération d'entretien intermédiaire) pour un environnement classé Im3 (enterré dans le sol) suivant NF EN ISO 12944-2.

Cependant la norme NF EN ISO 12944-2 ne fait référence à la protection cathodique que de façon très vague (dans une note).

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Démarche de progrès pour les peintures des réservoirs enterrés Les essais de qualification des systèmes de peintures en

laboratoire sont définis par la norme NF EN ISO 12944-6. Pour un environnement classé Im3 (enterré dans le sol) et une

haute durabilité cette norme spécifie : un essai de tenue de 3000 h en immersion en eau salée à 5 % NaCl

suivant la norme ISO 2812-2 un essai de tenue de 1440 h au brouillard salin suivant ISO 7253 ces essais ne sont pas représentatifs d’un environnement enterré

et il n’y a aucun essai de décollement cathodique. Il est indispensable de mettre à profit la révision de cette norme

pour introduire un essai de décollement cathodique. La norme ISO 15711 « Peintures et vernis — Détermination de la

résistance au décollement cathodique des revêtements exposés à l'eau de mer » doit être elle-même révisée pour être améliorée.

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Il est fortement recommandé de mettre en œuvre systématiquement le processus de certification ACQPA pour les systèmes de peinture, le personnel d’application et le personnel de contrôle (système FROSIO) pour les réservoirs enterrés.

La qualité des travaux de peinture et la durabilité des systèmes appliqués doivent être systématiquement validés par l’Office d’Homologation et de Garantie des Peintures Industrielles (OHGPI).

Actuellement, l'ACQPA ne certifie pas de systèmes de peintures dans la catégorie Im3 et encore moins sous protection cathodique.

Démarche de progrès pour les peintures des réservoirs enterrés

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Il est nécessaire de préparer un référentiel adapté pour la catégorie Im3 sous protection cathodique, les normes actuelles ne convenant pas.

Dans l’attente d’une norme ISO adaptée il est proposé d’écrire une norme NF pouvant servir de référentiel Im3 pour la certification ACQPA.

Pour cela, il est recommandé de se baser sur les essais de qualification et de contrôle et les valeurs acceptables spécifiés par la norme ISO 21809-3 sur le revêtement des joints soudés de canalisations enterrées appliqués sur site pour les types 4A et 4B (époxy et polyuréthane appliqués en liquide).

Démarche de progrès pour les peintures des réservoirs enterrés

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Cette norme définit en particulier une procédure d’essai de décollement cathodique dans son annexe normative G. Celle-ci est basée sur la création d’un défaut artificiel de revêtement de 6 mm de diamètre, un potentiel de -1,5 V/ ECS et une durée de 28 jours à température ambiante.

Pour le contrôle qualité, un essai à 65 °C permet de réduire la durée de l’essai à 48 heures avec les mêmes valeurs acceptables.

Démarche de progrès pour les peintures des réservoirs enterrés

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… ET A SUIVRE !!!