Brevet FR2025220A1 — publié le 19700904

La présente invention est relative à la protection des structures sous-marines et, plus particulièrement, à la prévention des dégradations provoquées par les organismes marins et la corrosion de semblables structures. Par le passé, la sauvegarde des structures sous-marines à l'encontre des attaques tant de la faune que de la flore, comme par exemple l'emprise ou développement des'crustacés (bernard l'ermite) et des algues, était entreprisegrace à l'utilisation de peintures biocides.L'effet des revêtements en question dépend de un ou de plusieurs de leurs constituants susceptibles de se dissoudre sous forme de produits toxiques vis-à-vis de l'organisme, ou organismes d'attaque, que l'on veut empêcher de voir s'accumuler à la surface de la structure sous-marine Toutefois, l'efficacité de tels revêtements, en particulier pour ce qui concerne leur effet à longue échéance, se trouve être limitée par plusieurs facteurs, dont le plus important est surement constitué par la vitesse de dissolution des toxines ; il s'agit là d'un phénomène incontrôlable, en dépit du fait que le'revêtement biocide n'est uniquement mis à contribution que lorsque la structure se trouve être à ltétat statique, ou lorsqu'elle se déplace très lentement. Les systèmes actuellement disponibles en vue de lutter contre lesdits phénomènes de dégradation, par exemple l'utilisation d'un système cathodique anti-corrosion et la peinture à base de cuivre destinée à contrer lesdites dégradations, offrent une durée de vie utile d'environ un an. La dégradation des structures statiques, telles que les pontons, les appontements, les écluses et autres installations analogues, bien qu'invisibles à marées basses, ne présentent pas généralement une importance suffisante pour justifier du point de vue économique le traitement de leurs surfaces. Mais dans le cas des bateaux en particulier, l'encras- sement de la partie de la coque située au-dessousde la ligne de flottaison entame ses caractéristiques hydrodynamiques, entravant de la sorte l'avance du bateau dans l'eau. Ceci donne lieu à deux remarques. 10) Une puissance supérieure du navire s'impose et, en conséquence; une plus grande quantité de combustible doit être consommé de manière à maintenir une vitesse donnée. Ceci concerne essentiellement, mais non exclusivement, la flotte de la marine marchande. 20) Etant donné que la puissance hydrodynamique totale d'une coque donnée dépend de la puissance installée des moteurs, indépendamment de leur type, la vitesse maximale du navire s'en trouve être négativement affectée. Ceci peut contribuer à freiner la vitesse maximale d'un navire de plusieurs noeuds, spécialement en ce qui concerne la marine de guerre et autres bâtiments rapides. Dans le cas de la marine marchande, à la fin de la durée de vie moyenne (environ un an) des systèmes précités, il s'avère nécessaire pour des raisons d'ordre économique, et encore que cette opération soit en elle-même très coûteuse, de mettre le bateau en -cale sèche afin de procéder à son nettoyage. Il est couramment admis que lorsqu'un bateau se déplace il est pratiquement à l'abri de tout encrassement ; en conséquence, les mesures destinées à empêcher tout encrassement ne s'imposent vraiment que lorsqu'iL se trouve être immobilisé, par exemple à quai ou au mouillage, alors que la protection anti-corrosive s'impose lorsque le bateau fait route sur l'eau. Il est bien connu qu'un certain nombre de-métaux, lorsqu'ils sont rendus anodiques dans des électrolytes aqueux tels que l'eau de mer, ne peuvent être dissous librement en raison de l'apparition d'un phénomène dit de polarisation. Le métal cesse d'agir en tant qu'électrode, ce qui met fin à toute dissolution. Les raisons du phénomène en question ne sont pas encore entièrement-éLucidées. Le cadmium, le zinc et bon nombre de. leurs -alliages, ne font pas exception à la règle.Certains alliages sont connus pour leur aptitude à pouvoir se dissoudre plus ou moins librement dans l'eau de mer et dans les conditions susdites, par rapport aux métaux précités, beaucoup d'entre eux ayant fait l'objet de descriptions détaillées dans les brevets et autres revues techniques traitant des anodes dites "saorifiées", Toutefois, aucun de ces métaux n'est susceptible de se dissoudre librement aux densités de faible courant lors qu rit se trouve être appliqué, en tant que revêtement, de façon classique, comme par exemple au moyen d'un procédé galvanoplastique, par pulvérisation à la flamme, ou tout autre procédé analogue.Le métal peut être alternativement appliqué sous la forme d'une composition de peinture, mais étant donné qu'en pratique il est très difficile d'obtenir les propriétés requises, l'on utilise fort peu de telles compositions de peinture. La présente invention consiste, d'une part, dans 1'é- laboration d'un procédé de protection des structures sous-marines contre toute dégradation provoquées par les organismes marins, de même que contre la corrosion, ledit procédé comportant l'application d'un revêtement poreux de zinc ou de cadmium, ou d'un alliage basé sur l'un ou sur les deux métaux précités, sur une portion au moins de la surface de la structure, ledit revetement étant susceptible d'être dissous par des courants anodiques en vue de pourvoir à une couche ou pellicule de produits de dissolution tout autour de la surface de ladite structure sous-marine, lesdits produits ayant pour r3le de parer ou d'empêcher le développement d'organismes marins sur la structure en question. La présente invention consiste, d'autre part, dans lJélaboration d'un procédé de protection des structures sousmarines contre toute dégradation provoquées par les organismes marins ou les effets de la co-rrosion, ledit procédé comportant l'application sur ladite structure d'un revêtement poreux de zinc- ou de cadmium, ou d'un alliage basé sur l'un desdite métaux, en vue de la dissolution par des courants anodiques dudit revêtement poreux par application d'un potentiel électrique lorsqu' un phénomène d'encrassement est susceptible de se produire. La dissolution dudit revêtement est de préférence interrompue lorsque tout risque d'encrassement par des microorganismes se trouve être écarté. Cette opération peut être réalisée en inversant et en réglant la valeur du potentiel électrique appliqué. A cette fin, il est nécessaire d'appliquer sur le zinc un potentiel d'environ -1100 à -1200 millivolts (par rapport à une électrode d'argentgshlorure d'argent). Le potentiel en question doit être appliqué lorsque le développement des microorganismes marins a peu de chance de se produire, par exemple dans le cas de la coque d'un navire faisant route, et que seule une protection cathodique est requise. Le potentiel qui se trouve être appliqué afin de protéger la structure contre les organismes marins est un potentiel susceptible de rendre le revêtement anodique et qui est, pour le zinc, de l'ordre de -1050 milLivolts (par rapport à une électrode d'argent/chlorure d'argent). Ceci amène le revêtement à oncticnner comme une anode et à sedissoudre, formant de 13 sorte un environnement ou milieu toxique apte à faire périr ou à repousser les organismes marins. le courant émis par le potentiel appliqué s'établit de préférence dans l'ordre de 2 à 12 microampères par centimètre carré, mais mieux encore de 6 à 10 microampères par centi mettre carré de la structure à protéger. le terme "poreux" tel qu'utilisé ci-contre signifie un revêtement pourvu d'un certain pourcentage de vides ou cavités, bien que les "pores"ménagés dans ledit revêtement n'aient nullement besoin de traverser ce dernier sur toute son épaisseur. La présente invention sera maintenant décrite plus en détail en référené aux dessins ci-annexés, sur lesquels la figure i représente un certain type de revêtement, agrandi 250 fois, et assorti d'un certain pourcentage de pores, conformément à la présente invention la figure 2 représente un appareil utilisé dans la présente invention. Ainsi qu'il est représenté sur la figure 1, la totalité de l'épaisseur du revêtement n'est pas nécessairemént poreuse, quoique une bonne partie de ladite épaisseur se trouve être traversée par des pores orientés vers l'intérieur à partir de la surface extérieure ou externe du revêtement. Les pores proprement dits présentent des dimensions minuscules mais non microscopiques, pouvant même être'détectés à l'oeil nu dans certains cas. Il appert qu'un tel revêtement, et cela d'une manière que l'on ne s'explique pas clairement, agit de façon à assurer une surface résistante à la polarisation. Le revêtement peut être appliqué selon les procédés couramment en usage, par exemple par galvanoplastie ou par pulvérisation à la flamme. Dans ce dernier cas se trouve être évité la formation d'un revêtement entièrement fondu. La technique relative à la pulvérisation à la flamme est plus particulièrement décrite dans le rapport "ZE 114" le l"1I.l.Z.R.O.". L'un des paramètres essentiel-concernant les techniques de pulvérisation à la flamme est constitué par la température d'impact du matériau pulvérisé sur la sous-couche ou substrat. Si ladite temperature est suffisamment élevée, l'on obtient un revêtement adhésif du type homogène et non poreux. En rapprochant le pistolet de pulvérisation plus près de la sous-couche, il est passible d'élever la température. Ceci produit un "brû l tt du revêtement, ainsi appelé car dans le cas du zinc ce dernier conserve la chaleur suffisamment longtemps pour "brû- ler" et se changer ainsi en oxyde de zinc.Ce type de revête ment n'est pas souhaitable, en particulier si la peinture doit être appliquée au-dessus dudit revetement. Par contre, en écar tant le pistolet de pulvérisation de la sous-couche, le métal pulvérisé se trouve être en quelque sorte refroidi avant d'at teindre ladite sous-couche, n'étant plus suffisamment chaud pour obtenir un revêtement à l'état fondu. Au lieu de former une pellicule, ilzse produit dans une certaine mesure un phénomène de frittage, ce qui concourt à l'obtention d'une couche poreuse. Si le pistolet est alimenté avec un fil ou baguette, la distance devient alors le paramètre primordial, alors que /5 li7 alimenté avec une poudre, le pistolet étant placé à une distance donnée, l'utilisation dtune quantité exagérée de poudre peut également fournir un revêtement poreux (ceci se produisant vraisemblablement en fonction du contenu de la chaleur de la flamme). De façon générale, les cadences de projection avec de la poudre présentent une régularité pour ainsi dire mathématique, et c'est alors la distance du pistolet par rapport à la sous-couche qui constitue le paramètre clé. La mise au point des conditions susceptibles de fournir un revêtement approprié est des plus simple pour un opéra teur expérimenté. La tableau ci-dessous donne quelques chiffres comparatifs concernant l'interdépendance de la distance de pul vérisation avec la qualité du revêtement, ainsi que le temps de polarisation. entière pulvérisée : alliage C-Sentry (zinc - aluminium silicium) Distance de Pulvérisation Qualité du Temps de Polari revêtement sation 228,6 mm "bonne" moins de 24 heures 330,2 mm poreuse 40 heures 381 mm poreuse 50 heures Selon les normes habituelles de pulvérisation à la flamme. Etant donné qurun bateau est susceptible d'être immo bilisé pendant de longues periodes, il est souhaitable que le revêtement, dans un milieu marin, ne se polarise pas en moins de 3 mois. Ce système est évidemment impraticable, en fonction du temps exigé, pour établir la preuve expérimentale d'un revêtement En conséquence, on a eu recours à un essai enregistrant le temps de polarisation dans un mélange salin de type synthétique, lequel est obtenu en dissolvant 30 grammes de chlorure de sodium et 7,5 g-rammes de carbonate de sodium dans un litre d'eau. L'appareil utilisé à cet effet est représenté sur la figure 2. Les deux moitiés de la "cellule" d'essai 1A et 1B sont reliées ensemble par l'intermédiaire d'un pont de sel 1C associé à de l'agar-agar. L'anode en platine 3 se trouve dans le compartiment 13, l'échantillon d'essai 4 se trouvant dans le compartiment 1A. L'échantillon en question est en général constitué par une petite pièce ou élément de 1cm x 1cm approximati- vement, découpé dans une plaque d'acier dotée d'un revêtement. Le conducteur requis est soudé à l'acier, et toutes les surfaces, à la réserve de la surface d'essai pourvue d'un revêtement, sont ensuite recouvertes avec un revêtement d'isolation hydrofuge. Le courant appliqué est fourni par la cellule 6 ; ledit courant est commandé de la manière suivante. L'interrupteur S est réglé pour mettre hors circuit la résistance R1, l'interrupteur S2 étant destiné à mettre en circuit le microampèremètre 7. Grâce aux résistances variables R2.et R3, le courant se trouve être réglé sur 10 microampères par cm2 de l'échantillon. L'interrupteur S1 est ensuite fermé, la résistance variable R1 étant réglée de telle sorte qu'une moitié du courant passe à travers elle, l'autre moitié passant à travers l'ampèremètre. L'interrupteur S2 est ensuite ouvert, mettant ainsi hors circuit l'ampèremètre. Le potentiel anodique effectif est mesuré par l'enregistreur 8, lequel se trouve être étalonné par le voùaètre 9. Le potentiel est mesuré entre l'échantillon d'essai 4 et l'électrode d'argent/chlorure d'argent de référence 50 L'enregistreur trace sur une Seuille de papier toutes les variations de potentiel entre l'échantillon et l'électrode de référence ; grâce à l'interrupteur S3, le voltmètre peut être mis en circuit, les millivolts effectifs provoquant la déviation sur l'enregistreur étant alors à même d'être mesurés, afin de pouvoir étalonner le graphique. le temps exigé à partir de la remise en route du système jusqu'à la polarisation du revêtement se trouve être déterminé en comparant la longueur du graphique, laquelle enregistre la tension non polarisée, avec la vitesse linéaire connue dudit graphique. C'est dans les conditions d'essais susmentionnées qu'on a procédé à l'analyse d'échantillons revêtus de divers alliages. Il a été établi, au moyen d'essais comparatifs directs, qu'un échantillon de plaque pourvue d'un revêtement se polarisant en 8 heures - et qui cesse par conséquent de se ats- soudre - exigeait un mois pour se polariser, selon les résultats d'un essai équivalent entrepris dans un port s'ouvrant sur la mer. Les résultats obtenus sont les suivants : dans tous les cas le métal a été appliqué par pulvérisation à la flamme d'une plaque d'acier. Métal pulvérisé en guise de Durée pour I'obten- Type de revêtement tion de la polari- revêtement sation "C-Sentry" 24 heures non poreux "o-Sentry" 50 heures poreux Zn + 0,5% Sn 2 heures non poreux (99,99%) Zn + O,1% Hg 0,5 heures non poreux (99,99%) Zn + 0,5% Li 12 heures non poreux (99,99%) Métal de ressuage 120 heures hautement poreux Métal de ressuage 20 heures non poreux Métal de ressuage + 0,25% Si 120 heures hautement poreux 1. Le métal "C-Sentry" est l'un des alliages anodiques couramment disponible, et qui se trouve être commercialement utilisé pour la protection cathodique des coques de navires. Il s'agit d'un alliage à base de zinc contenant de l'aluminium, du cadmium et du silicium. 2. Le"métal de ressuage" est un matériau préparé sur la basa de la récupération du zinc provenant du décapage d'un métal non ferreux, selon le procédé dit de "ressuage". Il s'agit en 1' QCC,U- rence d'un métal impur. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif et tue toutes variantes ou modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention, REVENDICATIONS 10) Procédé de protection des structures sous-marines contre lessouillures et autres dégradations provoquées par les organismes marins, ainsi que contre la corrosion, consistant dans l'application d'un revêtement poreux de zinc ou de cadmium, ou d'un alliage basé sur l'un ou sur les deux métaux précités, sur une partie au moins de la surface de la structure sousmarine, ledit revêtement étant susceptible d'être dissous par des courants anodiques en vue d'obtenir une couche ou pellicule de produits de dissolution tout autour de la surface de ladite structure sous-marine, lesdits produits servant à empêcher ou à parer au développement des organismes marins sur ladite struc turne. 20) Procédé de protection des structures sous-marines, suivant La revendication 1, consistant dans la dissolution d'un revêtement par des courants anodiques au moyen d'un potentiel électrique appliqué à l'extérieur, lorsqu'il y a Isu de redouter des dégradations causées parles organismes marins. 3 ) Procédé, suivant la revendication 2, dans lequel le courant amené à circuler en fonction du potentiel appliqué est de l'ordre de 2 à 12 microampères par cm2 de surface dotée d'un revêtement. 40) Procédé, suivant la revendication 2, dans lequel le potentiel appliqué est susceptible de rendre le revêtement anodique, assurant pour le zinc un potentiel d'environ -1050 millivolts par rapport à une électrode d'argent/chlorure d'argent du type courant. 5 ) Procédé, suivant les revendications 2, 3 ou 4, dans lequel le potentiel appliqué se trouve être inversé lorsqu'il s'avère peu probable que le développement des organismes marins puisse se produire. 60) Procédé, suivant les revendications 1 ou 2, dans lequel revêtement métallique poreux est appliqué par pulvérisation à la flamme d'un métal ou d'une poudre d'alliage à la surface de la structure sous-marine. 70) Procédé, suivant les revendications 1 ou 2, dans lequel le revêtement en question est constitué par du zinc ou un alliage à base de zinc. 80) Structure sous-marine protégée par un procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9 ) Structure sous-marine pourvue d'un revêtement suivant un procédé tel que celui revendiqué dans la revendication 1.