La corrosion des métaux utilisés dans la construction est un vieux problème, dont le coût annuel dépasse aujourd'hui 300 milliards de dollars rien qu'aux États-Unis. Outre les pertes économiques, la corrosion des éléments structurels et non structurels crée un risque important pour la sécurité, notamment au niveau des connexions critiques. Heureusement, des technologies ont été développées pour aider à traiter un grand nombre des causes de la corrosion de ces connexions, avec des produits et des processus efficaces.
Le type et l'étendue de la corrosion sont souvent fonction de l'environnement. Les environnements humides en présence d'un fluide conducteur (c'est-à-dire l'humidité) peuvent attaquer la surface des éléments de connexion (acier de base, matériau connecté et accessoires tels que les écrous et les rondelles), provoquant ainsi une corrosion de surface ou par piqûres. Un matériau de base en acier pourrait être soigneusement recouvert d'un revêtement protecteur, pour ensuite voir ce revêtement détruit lorsqu'un raccordement est effectué. Par exemple, pour souder efficacement l'acier, il peut être nécessaire d'enlever le revêtement, ou le processus de soudage lui-même peut détruire le revêtement. Les méthodes de connexion telles que le boulonnage traversant peuvent provoquer une autre forme de corrosion, appelée corrosion galvanique, lorsque des métaux dissemblables sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un fluide conducteur. Il faut souligner que le soudage et le perçage peuvent endommager le revêtement à la fois du côté de la connexion de l'acier et du côté opposé de l'acier. 

Figure 1. La corrosion des connexions est un problème courant

Lorsque les exigences de transfert de charge sont élevées, le soudage des éléments en acier peut être la seule solution possible. Des contrôles de qualité doivent être spécifiés pour s'assurer que les revêtements et les soudures sont correctement réparés et recouverts. Pour de nombreuses applications, des solutions non soudées peuvent être appropriées. Par exemple, lors de l'assemblage des éléments d'acier supplémentaires aux éléments d'acier primaires, le boulonnage peut être indiqué. Toutefois, dans un environnement corrosif, il peut exister un risque de corrosion galvanique ou de corrosion caverneuse. À moins que les emplacements des trous ne soient planifiés et pré-perforés en atelier, le processus peut être laborieux et coûteux. De la même façon, la fixation de systèmes modulaires (systèmes d'étayage) peut se faire par boulonnage ou par serrage. Cependant, les dispositifs de serrage ne sont pas toujours efficaces, selon la forme de l'acier sur lequel ils sont serrés, comme les éléments tubulaires, par exemple.

En tant qu'ingénieur de structures, vous pouvez être appelé à concevoir ou à évaluer des connexions non structurales critiques, telles que des suspensions pour les installations et les équipements ou la fixation de barres de caillebotis à l'acier d'une mezzanine. Traditionnellement, ces connexions sont réalisées par soudage, boulonnage ou serrage. Comme indiqué ci-dessus, ces solutions peuvent favoriser la corrosion. En outre, elles peuvent ne pas être réalisables sur le terrain si l'acier de base est trop épais pour percer ou s'il est impossible d'accéder à l'arrière pour réaliser la connexion. Heureusement, des technologies ont récemment été développées pour répondre aux problèmes de corrosion et fournir un moyen pratique d'installation. Ces produits se caractérisent par des matériaux très résistants à la corrosion, la possibilité de réaliser la fixation sans avoir à accéder à l'arrière de l'acier et une perturbation minimale du revêtement du matériau de base.

L'un des exemples présente une fixation qui est enfoncée dans un petit trou pré-percé dans l'acier. La formation du trou est réalisée à l'aide d'une mèche étagée spéciale qui ne pénètre pas dans l'acier de base ; simultanément, la mèche enlève un petit cercle de revêtement ou de rouille de surface pour préparer la fixation. L’élément de fixation en acier inoxydable à pointe arrondie enfoncé dans le trou à l'aide d'un outil fonctionnant sur batterie. L'action d'enfoncer la pointe de l’élément de fixation dans le trou déplace une partie de l'acier de base, qui est alors fondu par la chaleur de friction, créant ainsi une micro-soudure. Le résultat est un goujon fileté qui dépasse de l'acier et qui peut supporter une charge de travail allant jusqu'à 800 livres en tension et jusqu'à 850 livres en cisaillement. Sous la partie filetée, serrée contre la surface de l'acier, se trouve une rondelle intégrée en acier inoxydable à laquelle est collée une rondelle en néoprène, qui scelle et protège la surface d'acier non revêtue et empêche les infiltrations d'eau. Même si le matériau du goujon et l'acier de base peuvent être dissemblables, la prévention de l'infiltration d'eau aide à prévenir la corrosion galvanique. 

Figure 2. Goujon soudé avec réparation sur le terrain pour un dommage au revêtement (à gauche).

Un système de fixation conçu adéquatement permet d'éviter les dommages (à droite).

Un système répondant à des exigences similaires peut également être installé sans outil de pose fonctionnant sur batterie. Un trou est percé à l'aide d'une mèche étagée similaire, qui fournit la profondeur de perçage précise et retire un petit cercle du revêtement existant. La pointe arrondie de cet élément de fixation présente des filets à haute résistance. Lorsque l'élément de fixation est enfoncé (vissé) dans le trou pré-percé, il réalise un filetage fin dans l'acier de base. Tout comme dans le système décrit ci-dessus, la saillie du goujon fileté comprend une rondelle d'étanchéité, qui protège l'acier et empêche les infiltrations d'eau. Les charges de travail pour cette fixation peuvent atteindre 600 livres. Les deux systèmes décrits ci-dessus fournissent une saillie filetée de ¼ pouce ou 3/8 pouce qui peut être utilisée pour fixer une plaque de base ou un profilé à entretoise ou pour suspendre un tuyau ou un équipement à l'aide d'un coupleur et d'une tige filetée.  

Tant que des connexions devront être réalisées sur des projets de construction, la corrosion continuera de poser problème. Les fabricants continueront à faire des progrès en développant des technologies plus sûres et plus pratiques pour répondre à ces préoccupations.

Publié avec permission, STRUCTURE, août 2021.

À propos de l'auteur

Chris Gill est le responsable du code et des homologations pour la fixation directe chez Hilti, Inc.