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Durabilité L’acier inoxydable, un matériau à fort potentiel
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Durabilité L’acier inoxydable, un matériau à fort potentiel

le 27/10/2006  |  ArchitectureRéalisationsYvelinesEuropeProduits et matériels

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L’acier inoxydable est considéré comme un matériau de structure « noble ». Robuste et pérenne, il entre généralement en jeu lorsque les ouvrages sont exposés à des atmosphères corrosives. Alliage de fer et de carbone, il tient ces propriétés de l’ajout d’au moins 10,5 % de chrome. Le matériau est ainsi protégé dans la masse grâce à une couche transparente d’oxydes de chrome. Cette protection se forme automatiquement par un phénomène chimique complexe, l’autopassivation, et se régénère dès qu’elle est endommagée.

L’ajout d’autres composés comme le nickel ou le molybdène permet également d’améliorer les caractéristiques de ces aciers, en termes de résistance à la corrosion, de soudabilité ou de résistance mécanique.

Quatre familles et une centaine de nuances. On dénombre une centaine de nuances différentes d’acier inoxydable, classées en quatre familles selon leur composition : martensitique, ferritique, austénitique, austéno-ferritique (plus connus sous le nom d’acier duplex). En fort développement, ces derniers semblent les plus prometteurs dans le domaine des structures. Ils se substituent aux aciers inoxydables austénitiques et aux aciers au carbone revêtus. Matériaux « composites », ils combinent les qualités des aciers ferritiques et austénitiques. Grâce à leur forte teneur en chrome (autour de 22 %), ils bénéficient notamment d’une résistance à la corrosion élevée. « Les performances mécaniques de ce matériau sont en outre comparables à celles des aciers classiques à hautes limites élastiques », ajoute Anne-Sophie Seilliez, responsable du développement duplex chez Industeel.

Pour des applications dans le domaine de la construction, les valeurs de limites élastiques s’étendent de 400 MPa (pour une nuance UR 35N) à 450 MPa (pour une nuance UR 45N) avec un allongement à rupture supérieur à 25 %.

Les propriétés de ce matériau permettent ainsi d’allier des structures légères avec une grande durabilité. Cependant, les caractéristiques intrinsèques des aciers inoxydables n’excluent pas un certain nombre de précautions à la mise en œuvre et l’entretien au cours de la vie de l’ouvrage. Il n’existe quasiment pas de profilés standardisés en acier inoxydable, la plupart des structures sont réalisées à partir de profilés reconstitués soudés (PRS). Leur fabrication diffère peu de celle en acier noir et les investissements pour intégrer ce nouveau matériau à un process de fabrication semblent limités. Si les métaux d’apports ainsi que le mode opératoire sont différents de ceux des aciers noirs, le matériel de soudure est identique. Précisons qu’une séparation physique des ateliers est fortement recommandée pour éviter les contaminations ferreuses.

En cours de réalisation des profilés, la couche d’oxyde qui se forme peut favoriser la corrosion si elle n’est pas supprimée correctement. Le meulage ou le décapage des soudures permettent alors de décontaminer les zones altérées.

Enfin, l’entretien périodique des structures avec des produits décapants ou passivants est souvent conseillé pour éviter les agressions des ions chlorures, ennemi numéro 1 des aciers inoxydables.

Un risque de variation des coûts. D’un point de vue économique, « il existe un risque portant sur les fluctuations dans le temps des coûts de l’acier inoxydable, notamment pour ceux contenant du nickel. Celui-ci empêche souvent de fiabiliser une offre de prix sur une durée de validité contractuelle usuelle », explique Jean-Pierre Tahay, président du directoire de l’entreprise Viry. Une autre difficulté pour les entreprises est la variabilité des prix en fonction du process de transformation. Selon Jean-Pierre Tahay, « il n’y a pas toujours une corrélation linéaire entre le prix unitaire d’un tube et les différentes épaisseurs disponibles, ce qui rend les extrapolations risquées avec des prédimensionnements non définitifs. »

Malgré ces freins, les constructeurs de charpentes métalliques s’assurent la durabilité des ouvrages et des coûts d’entretien minimes. Le pont routier de Cala Galdana qui enjambe la rivière Algendar sur l’île de Minorque (Espagne) constitue le premier ouvrage routier européen utilisant l’acier inoxydable pour la structure principale. Réalisé à partir d’acier duplex de nuance 1.4462 pour sa résistance élevée à la corrosion en milieu marin, cet ouvrage de 55 mètres de longueur s’appuie sur deux arcs parallèles. Le tablier intermédiaire de 13 mètres de largeur a, quant à lui, été conçu à partir de poutres transversales en caissons rectangulaires supportant un platelage en béton. Ce pont symbolise aujourd’hui le potentiel technologique offert par les aciers inoxydables.

Un matériau d’avenir malgré son prix. Bien que le prix des Inox extérieurs reste encore bien supérieur à celui des aciers au carbone (quatre à six fois plus chers), ces exemples montrent que le matériau présente un réel avenir dans la construction. Grâce à sa durabilité et à une maintenance réduite par rapport à des aciers au carbone revêtus d’une protection, une analyse de coût global sur le cycle de vie des structures pourrait favoriser son développement.

Lieu : Achères (78).

Maître d’ouvrage : SIAAP.

Architecte : Luc Weizmann.

BE structure : Arcora.

Entreprises : OTV France/Degrémont/Campenon Bernard TP/GTM GCS/Eiffage TP.

Montant des travaux : 390 millions d’euros HT (dont 5,2 millions pour le lot charpente métallique).

Fin des travaux : janvier 2007.

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PHOTO - 5370Acier acheres3.eps - © photos : claude cieutat
700 tonnes d’Inox au-dessus d’une usine d’épuration

Le syndicat interdépartemental pour l’assainissement de l’agglomération parisienne (SIAAP) construit une unité de nitrification/dénitrification sur son site de l’usine d’épuration Seine Aval (Yvelines). La couverture des bassins de traitements a été réalisée à partir d’une structure en acier inoxydable, sur laquelle sont tendus des lés de tissu en membrane composite précontraint. « Le choix du matériau inoxydable était dicté par l’atmosphère corrosive générée par les bassins », explique Luc Weizmann, architecte du projet. Répétées 84 fois, la charpente métallique des cellules de 17 m de long et 11 m de large représente plus de 700 tonnes d’acier inoxydable 1-4 404 (316L). Constituée de huit poutres transversales tridimensionnelles en profilés reconstitués soudés, la structure est stabilisée par une poutre portique d’environ 7 t. D’un côté, les poutres transversales sont fixées en sous-face de casquettes en béton. De l’autre, elles reposent sur des poutres planes longitudinales s’appuyant elles-mêmes sur des poteaux tubulaires. Le contreventement de la structure est assuré par des tirants formant des croix de Saint-André. Enfin, les poutres chevrons reposent au centre sur les voiles en béton qui séparent les bassins. « La conception de la charpente laissait place à des tolérances de quelques millimètres au montage », explique Ronan Laporte, chargé d’affaires chez Eiffel.

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