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    Galvanisation à chaud

    Carsten Paul

La galvanisation à chaud est reconnue comme la meilleure méthode pour protéger l'acier contre la corrosion.

Vous attendez bien sûr de nos experts ZINQ une protection optimale contre la corrosion pour votre projet en acier. Pour un résultat optimal, il est toutefois judicieux de coordonner votre produit en acier dès la phase de planification.

De quoi faut-il tenir compte en général lors de la conception constructive des matériaux ? Peut-on traiter des éléments galvanisés à chaud ? Notre rubrique Connaissances fournit des réponses complètes à ces questions et à d'autres concernant la protection contre la corrosion.

Si vous avez d'autres questions, nos experts ZINQ se feront un plaisir de vous conseiller.

Connaissances sur la galvanisation à chaud

Bases techniques de base : Galvanisation à chaud

Le processus de galvanisation à chaud se déroule en plusieurs étapes qui s'enchaînent.

La réaction entre l'acier et le zinc fondu entraîne la formation d'une couche de liaison métallurgique composée de 4 couches, à savoir les couches Gamma, Delta, Zeta et Eta. Cette couche d'alliage fer-zinc est très résistante aux dommages mécaniques et aux contraintes corrosives.

  • Les phases fer-zinc ont une dureté supérieure à celle du matériau de base.
  • La vitesse de diminution de la couche de zinc est faible, même en cas de charges corrosives élevées.
  • Grâce à l'effet protecteur cathodique du zinc, il n'y a pas de corrosion de l'acier, même si la couche de zinc est endommagée (effet d'auto-réparation).

Normes :

NEN-EN ISO 1461 „Revêtements de zinc sur l'acier par galvanisation à chaud“.

NEN-EN ISO 14713 versions 1 et 2 "Protection des structures en fer et en acier contre la corrosion".

NEN-EN ISO 10684 „Eléments de fixation - galvanisation à chaud“.

Directives :
« Directive pour la production de vis galvanisées à chaud », Deutscher Schraubenverband « Recommandations pour prévenir la formation de fissures dans les constructions en acier galvanisées à chaud », Deutscher Schraubenverband & Industrieverband Feuerverzinken « Galvanisation à chaud des éléments porteurs en acier », directive DASt 022.

Effets mécaniques

Le composant est chauffé à environ 450 °C, ce qui a les effets suivants sur le matériau de base :

  1. Dilatation du matériau d'environ 4,5 mm/m
  2. À 450 °C, la résistance à la traction n'est plus que de ±40 à 60 % de la valeur à température ambiante

Lors du zingage à chaud, l'acier est chauffé à environ 450 °C. Cette température élevée rend l'acier temporairement plus malléable et moins résistant qu'à température ambiante. Dans le même temps, l'acier se dilate.

Si la construction chauffe de manière inégale ou n'est suspendue qu'à des points d'accrochage, elle peut légèrement se déformer ou se courber sous son propre poids.

Les pièces fines ou minces y sont plus sensibles que les pièces épaisses et rigides.

Après la galvanisation, l'acier refroidit et retrouve sa résistance, mais toute déformation éventuelle peut persister. Grâce à une conception adéquate et à la consultation d'un expert ZINQ, nous pouvons obtenir un résultat optimal et éviter les coûts liés aux défaillances.

Choix et traitement des matériaux

Les matériaux en acier à galvaniser doivent répondre aux exigences de la norme NEN-EN 10025 et, en raison de leur composition chimique et de leurs propriétés mécaniques, être adaptés à la galvanisation à chaud. Les matériaux en acier répondant à d'autres normes que la norme NEN-EN 10025 et présentant d'autres propriétés ne peuvent être livrés que sur demande et après avoir été testés par l'usine. Étant donné que la teneur en silicium (Si) et en phosphore (P) de l'acier a une influence décisive sur le résultat de la galvanisation (voir également le point « Choix et traitement des matériaux > Acier à composition spéciale »), nous recommandons l'utilisation d'acier conforme à la norme NEN-EN ISO 14713-2, tableau 1 (directive simplifiée pour la composition de l'acier). Pour plus d'informations et pour toute question, vous pouvez toujours contacter nos experts ZINQ.

Le zingage de la fonte est possible, mais nécessite certaines précautions. La fonte est cassante et ne peut pratiquement pas se déformer. Le réchauffement et le refroidissement inégaux créent des tensions dans le matériau, qui peuvent provoquer des fissures et des ruptures. La teneur élevée en carbone peut donner lieu à une couche de zinc irrégulière et visuellement médiocre. Il convient d'être particulièrement vigilant avec la fonte ancienne ou fine, qui est plus sensible. Pour plus d'informations et pour toute question, n'hésitez pas à contacter nos experts ZINQ.

Certains éléments présents dans l'acier, notamment le silicium (Si) et le phosphore (P), influencent la réaction entre le fer et le zinc fondu. C'est pourquoi certaines compositions d'acier ont un aspect différent (brillant ou mat) et une épaisseur et une uniformité (lissage) différentes des autres. Si l'aspect de l'acier galvanisé doit répondre à des exigences particulières, les valeurs limites suivantes doivent être respectées pour la composition de l'acier selon la norme NEN-EN ISO 14713-2, tableau 1 : - ≤ 0,03 % Si et < 0,02 % P, où Si + 2,5 P ≤ 0,09 % ou pour les aciers laminés à froid Si + 2,5 P ≤ 0,04 % ou - ≥ 0,14 % Si à ≤ 0,25 % Si. De plus, la teneur en aluminium ne doit pas dépasser 0,04 %.

Attention : la norme 14713-2 contient des remarques sous le tableau. Celles-ci complètent les informations ci-dessus.
– ≤ 0,03 % Si et ≤ 0,02 % P, à condition que de plus Si + 2,5 P ≤ 0,09 % ou, pour les aciers laminés à froid, Si + 2,5 P ≤ 0,04 % ou
– ≥ 0,14 % Si le bis ≤ 0,25 % Si De plus, la teneur en aluminium ne doit pas dépasser 0,035 %.

En raison de matériaux différents dans le métal d'apport et le matériau de base, des réactions différentes peuvent se produire entre le zinc et l'acier ou le zinc et le métal d'apport. Par conséquent, le cordon de soudure peut différer visuellement du matériau de base. Nous recommandons l'utilisation de métaux d'apport avec une teneur maximale en silicium de 0,45 %. De plus, la teneur en aluminium ne doit pas dépasser 0,03 %.

Le soudage autogène est un procédé de soudage dans lequel les métaux sont assemblés en les chauffant localement à l'aide d'une flamme de gaz, généralement de l'oxygène + de l'acétylène. La composition en acier d'un fil de soudage autogène (pour l'acier non allié/de construction) est adaptée à l'acier doux (S235-S355) et ressemble fortement à celle du matériau de base, mais avec un peu plus de manganèse et de silicium pour compenser l'oxydation pendant le soudage. Les fils de soudure couramment utilisés sont le W2SI et le W3SI1. L'épaisseur de la couche de zinc après galvanisation à chaud est comparable à celle du système MIG/MAG.

Le brasage tendre ne peut pas être galvanisé à chaud en raison des matériaux d'apport tels que l'étain, le plomb et le cuivre. Ce composé a un point de fusion compris entre 180 et 230 degrés. Le brasage fort peut supporter la température de 450 degrés du bain de galvanisation à chaud. Son point de fusion est d'environ 600 degrés. Aucune couche de zinc ne se forme sur la soudure, qui devra donc être retravaillée, éventuellement avec du zinc à froid.

Le formage à froid introduit des contraintes résiduelles dans la pièce, qui peuvent se libérer pendant la galvanisation et entraîner une déformation de la construction. De plus, selon le degré de formage à froid, la capacité de déformation de l'acier est affectée (vieillissement). Dans ce cas, l'effet du zinc fondu peut avoir des conséquences négatives, notamment des dommages à la pièce. Le degré de déformation à froid autorisé dépend du type de matériau utilisé. En cas de doute, la galvanisation en toute sécurité des pièces formées à froid doit être vérifiée au moyen d'un essai de galvanisation. La déformation à froid ne pose généralement pas de problème pour les aciers S235 -> S355, à condition de respecter les prescriptions relatives aux rayons de courbure (rayon égal à 2 fois l'épaisseur du matériau). Il est important de respecter la norme EN 1993 (Eurocode 3) – Conception des structures en acier.

Conception structurelle

Toutes les pièces sont suspendues à des traverses et passent ainsi par le processus de galvanisation. Un seul trou suffit généralement pour les petites pièces, tandis que les pièces plus grandes nécessitent au moins deux trous pour être suspendues. Les trous ou les œillets nécessaires peuvent généralement être placés de manière à ne pas gêner la vue. Il est recommandé de consulter au préalable l'entreprise de galvanisation.

Dans le cas des profilés creux, il est important qu'il y ait suffisamment d'ouvertures suffisamment grandes pour permettre l'entrée et la sortie des agents de prétraitement et l'évacuation de l'air. En l'absence d'ouvertures, l'air chauffé accumule une pression interne très élevée, ce qui peut provoquer l'explosion des profilés creux ! Selon la norme NEN-EN ISO 14713-2, les recommandations suivantes sont données pour la taille et le nombre d'ouvertures pour les profilés creux de petite et moyenne taille : La norme 14713-2 contient des tableaux plus récents.

REMARQUES :

Les recommandations normatives ne font pas référence à une longueur. Nous recommandons donc de considérer les spécifications adjacentes pour les éléments horizontaux comme une valeur/m. Pour les sections plus grandes, les ouvertures doivent représenter environ 25 % du diamètre du profilé creux.

Si les ouvertures nécessaires ne sont pas placées au bon endroit, des parties en forme de cuillère ou des poches d'air peuvent se former. Cela peut entraîner des accumulations de zinc indésirables ou des défauts. Les ouvertures doivent être placées de manière à ce que l'air emprisonné puisse s'échapper vers le haut lorsqu'une pièce est immergée et que le zinc puisse s'écouler vers le bas lorsqu'elle est retirée.

Les encoches sont une option de conception pour créer des évidements, des trous de ventilation ou des ouvertures d'entrée et de sortie de zinc. Voici quelques recommandations pour l'emplacement des ouvertures d'entrée et de sortie :

Les pièces encombrantes peuvent poser des problèmes de transport et de galvanisation, tandis que les pièces plates peuvent être galvanisées plus facilement et de manière plus économique.

Afin de réduire/éviter les contraintes résiduelles et les déformations indésirables dues au processus de galvanisation, les recommandations suivantes doivent être prises en compte lors de la conception et de la production :

  • Minimisation des contraintes résiduelles liées à la production (par exemple, en utilisant un ordre de soudage approprié)
  • Éviter les angles vifs (différences d'épaisseur aussi faibles que possible),
  • Choisir des sections transversales aussi symétriques que possible,
  • Tenir compte de la dilatation du matériau

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État de surface à la livraison

L'état de surface du matériau de base influence la qualité de la couche de zinc. Étant donné que certains défauts liés au matériau et certaines impuretés liées à la production ne peuvent être éliminés par les agents de prétraitement et peuvent entraîner un zingage incorrect, il est important de tenir compte d'un certain nombre de points concernant la qualité de surface du matériau noir pendant la production. La surface de l'acier doit être non traitée à la livraison. Les modifications apportées à la surface de l'acier pur, par exemple par oxycoupage ou application d'agents de démoulage ou d'apprêts, effectuées par le fabricant ou le transformateur d'acier ou par d'autres moyens qui ne relèvent pas de la responsabilité de l'entreprise de galvanisation, peuvent influencer la réactivité de l'acier. Il peut en résulter des couches de zinc qui s'écartent de la formation normalement attendue en fonction de la composition chimique dans des conditions normales de galvanisation, notamment en ce qui concerne l'épaisseur de la couche de zinc (voir également « Choix et traitement des matériaux > Acier à composition spéciale ») et qui peuvent être inférieures à l'épaisseur minimale requise par la norme.

Les produits tels que les sprays de soudage, les huiles de forage, etc., qui sont utilisés pour le processus de soudage ou le prétraitement du matériau, doivent être exempts de silicones à tout moment. Les silicones ne peuvent pas être éliminées pendant le prétraitement de l'acier. Il en résultera des zones non zinguées ou une couche de zinc anormale.

Les autocollants et les étiquettes laissent des résidus sur la surface de l'acier qui ne sont pas éliminés par les liquides de prétraitement. Si les autocollants, les étiquettes et les éventuels résidus de colle ne sont pas éliminés au préalable, une galvanisation incorrecte se produira à ces endroits (taches noires ou zones non galvanisées). Cette responsabilité incombe au client.

Les rayures causées par l'usinage des tôles, les bancs de pliage, les cisailles à tôle et les grattoirs, ainsi que les traces de meulage sont clairement visibles, même après la galvanisation à chaud. Les défauts de laminage peuvent entraîner des épaississements localisés (boutons).

La galvanisation à chaud des matériaux sablés ne pose aucun problème. Il est toutefois important de veiller à ce que la profondeur de rugosité ne soit pas trop importante en raison d'un abrasif trop grossier (la norme prévoit un sablage jusqu'à SA 2 1⁄2). L'épaisseur de la couche est plus importante. Les matériaux sablés doivent également être contrôlés afin de s'assurer qu'ils n'ont pas déjà été galvanisés et doivent être dégalvanisés avant d'être retraités.

Mise en œuvre

Dans la pratique, de petits défauts, des écaillures liées au montage ou des zones non galvanisées peuvent apparaître lors du traitement ultérieur (découpe, soudage, perçage) d'une pièce. Ces zones d'une superficie maximale de 10 cm² (selon la norme NEN-EN ISO 1461) peuvent être réparées sans problème, en tenant compte des points suivants :

  • Selon la norme NEN-EN ISO 1461, l'épaisseur de la couche au point de réparation doit être d'au moins 100 µm.
  • Le spray au zinc ne doit pas être utilisé car il a une teneur élevée en aluminium, ce qui lui donne un bel aspect mais n'offre qu'une protection très limitée contre la corrosion (épaisseur de couche par pulvérisation max. 0 μm) !
  • Utilisez plutôt une peinture à base de zinc conforme à la norme ISO 1461.
  • Avant le revêtement, la zone endommagée doit être suffisamment nettoyée et séchée (nettoyage standard SA 2 1⁄2).
  • Une autre méthode de réparation appropriée est la projection thermique, qui est réglementée par la norme NEN-EN ISO 2063.
  • Pour les réparations, nous recommandons les peintures à base de zinc LZ 09, LZ 50 et LZ 99 disponibles dans nos usines. Comme alternative à la réparation avec la peinture, nous recommandons ZINQ® Fix.

Le soudage doit de préférence être effectué avant la galvanisation à chaud. Si le soudage est effectué après la galvanisation à chaud, le revêtement doit être retiré localement dans la zone de soudure avant le soudage afin de garantir une soudure de haute qualité.

Le soudage de pièces galvanisées doit être effectué conformément aux réglementations en vigueur en matière de santé et de sécurité, avec une ventilation appropriée.

Nous recommandons les produits LZ 98 et ZINQ® Free, disponibles dans nos succursales ZINQ, afin d'éviter l'absorption locale de zinc.

En règle générale, les constructions galvanisées à chaud sont assemblées à l'aide de vis ou de boulons. Dans ce cas, l'utilisation de fixations galvanisées à chaud est obligatoire conformément à la norme DIN 18800 - 7 (réalisation de constructions en acier).

Lors du pliage ou du cintrage, les 3 couches supérieures de zinc peuvent se détacher de la couche gamma. La couche gamma ne se détachera pas, car il s'agit d'une liaison moléculaire avec le matériau de base. Il est donc recommandé de ne pas utiliser d'outils tranchants et de respecter un rayon égal à 3 fois l'épaisseur du matériau. Si une couche de zinc plus épaisse ou plus fragile se détache, il est recommandé d'éliminer les résidus de zinc et de traiter la zone endommagée avec ZINQ LZ09.

Vous avez encore des questions ?

Nos experts ZINQ se feront un plaisir de vous aider, que ce soit pour clarifier des questions techniques, vous former à la protection contre la corrosion ou même vous assister lors d'inspections de construction.
Si vous le souhaitez, nous pouvons vous conseiller sur place, dans l'un de nos établissements ZINQ ou dans votre entreprise.

Vous trouverez ci-dessous nos coordonnées.

Tél. +32 11 510 210 zinqfrance@zinq.fr

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