Nettoyage au jet de sablage

Qu’est-ce que le nettoyage par projection ?

Le nettoyage abrasif, ou nettoyage par projection, est le procédé consistant à éliminer toute saleté visible, rouille, corrosion, accumulation de carbone, oxydes, peinture, revêtement fonctionnel, calamine, poussière et autres résidus tenaces de la surface d’un objet, en projetant un média abrasif contre celle-ci par tout moyen contrôlé. Les contaminants humides, tels que l’huile et la graisse, doivent être éliminés au lavage avec un nettoyant à solvant, et les pièces doivent être complètement séchées avant d’utiliser un équipement de nettoyage par projection. À défaut, le sablage humide peut être utilisé pour ce type d’application. Sinon, ces contaminants peuvent provoquer l’agglomération de l’abrasif et entraîner une défaillance de la machine dans les applications de sablage à sec. Le nettoyage par projection est une application très courante du sablage au jet et peut intervenir à différentes étapes de la fabrication, de la maintenance ou du reconditionnement d’une surface métallique. Les fabricants et les entrepreneurs utilisent cette technique sur des pièces ou des structures en métal, fonte, plastique, béton, composite et autres matériaux. Le nettoyage par projection consiste à propulser un média abrasif à grande vitesse – au moyen d’air comprimé dans le sablage au jet ou de turbines dans les grenailleuses à roue – sur la surface d’un matériau afin de déloger efficacement les résidus indésirables de la surface ou de ses cavités. Dans certains cas, le média se brise à l’impact (et devient de la poussière), mais il peut aussi rester intact et être réutilisé plus tard dans le procédé grâce à un système approprié de récupération du média. Les équipements de projection comprennent généralement des dépoussiéreurs qui captent et filtrent la poussière à la source afin d’éviter de contaminer les machines environnantes et l’environnement de travail. Bien que l’objectif du nettoyage par projection ne soit pas de modifier la surface ni la forme d’une pièce, des procédés de nettoyage particulièrement agressifs ou utilisant des médias abrasifs anguleux et durs entraînent parfois la création de pics, une particularité de la préparation de surface. Selon l’application, les pics causés par le nettoyage par projection peuvent être acceptables pour obtenir un nettoyage plus rapide, ou peuvent conduire au rejet de la pièce dans les procédés soumis à des exigences de qualité plus élevées.

Qu’est-ce que la contamination de surface ?

Les surfaces métalliques sont soumises à différentes sources de contamination chimique. La plus évidente à laquelle nous pensons tous est la rouille. Toutefois, même si certains autres contaminants ne sont pas facilement visibles à l’œil nu, ils doivent tout de même être éliminés afin d’assurer une bonne adhérence du revêtement. Rouille et corrosion : Les structures en acier sont chauffées à plus de 1 000 ºC lors de leur fabrication. Lorsqu’elles commencent à refroidir, la surface réagit très rapidement avec l’air ambiant (en particulier l’oxygène) et l’on peut voir apparaître la calamine. La calamine crée des fissures et, lorsque l’humidité présente dans l’air ambiant commence à les remplir, le processus de rouillage de la structure se déclenche. Avec le temps, la rouille commence à s’écailler, rendant la surface instable pour une bonne adhérence du revêtement. Même à un stade précoce de détérioration, la calamine peut affecter l’adhérence et doit être entièrement éliminée avant la mise en peinture. Sel soluble : Outre la corrosion, la présence de sel soluble sur une structure peut affecter l’adhérence du revêtement. Les anciennes structures en acier présentant des signes de corrosion sont plus susceptibles de contenir des sels de sulfate ferreux et des chlorures de fer. Dans de nombreux cas, ces sels doivent également être éliminés avant l’application d’un revêtement dans le cadre de travaux de maintenance. Contaminants humides : L’huile d’usinage ou de lubrification, la graisse et d’autres contaminants humides proviennent généralement des procédés de fabrication. Bien que ces contaminants n’affectent généralement pas négativement la structure métallique – en fait, ils agissent souvent comme agent de protection contre la corrosion et d’autres détériorations chimiques – ils doivent être complètement éliminés afin d’assurer une bonne adhérence du revêtement.

Applications

Les applications les plus courantes du nettoyage par projection sont : Fabrication

• Ébavurage et élimination des bavures de moulage sur une pièce nouvellement moulée.
• Nettoyage du moule pour enlever l’agent liant.
• Nettoyage des pièces usinées pour enlever l’huile d’usinage, la graisse et d’autres substances.
• Élimination de la calamine et des imperfections sur une pièce après soudage ou d’autres procédés de fabrication.
• Élimination des imperfections sur des surfaces gravées et des œuvres d’art sur le verre, le plastique, les minéraux et d’autres matériaux.

Reconditionnement

• Décapage de la peinture et d’autres revêtements sur une surface devant être revêtue à nouveau.
• Élimination de la rouille, de la corrosion ou des dépôts de carbone sur des pièces métalliques.
• Restauration et nettoyage de l’intérieur de réservoirs, silos et autres enceintes.
• Reconditionnement de moteurs d’avions et d’hélicoptères.

Construction et génie civil

• Effacement des graffitis et des signes de vieillissement sur des surfaces et structures en brique, métal ou béton.
• Restauration de ponts et d’ouvrages de génie civil – élimination du calcaire, des taches permanentes, etc.

Normes de préparation de surface

Les normes de préparation de surface ont été rédigées conjointement par les comités techniques de la Society for Protective Coatings (SSPC), de la NACE International Standard et de l’International Organization for Standardization (ISO). La plupart des normes définissent les exigences de propreté des métaux et du béton au moyen d’un nettoyage par projection à sec ou d’un nettoyage au jet d’eau avant l’application d’un revêtement de protection. Le niveau de propreté correspond à la quantité de contaminants tolérée pour une surface donnée. Les normes les plus couramment utilisées en nettoyage par projection sont détaillées dans les tableaux ci-dessous.

Normes de préparation de surface des métaux utilisant le nettoyage abrasif par projection*

Normes	Exigences de propreté	Surface exempte de contaminants
Nettoyage par projection au métal blanc SSPC SP5 NACE 1 ISO Sa3	Sans grossissement, la surface doit être exempte de toute huile, graisse, poussière, saleté, calamine, rouille, revêtement, oxydes, produits de corrosion et autres matières étrangères visibles (exigences « métal blanc »).	100%
Nettoyage par projection quasi métal blanc SSPC SP10 NACE 2 ISO Sa 2½	Les exigences « métal blanc » s’appliquent à au moins 95 % de chaque unité de surface. Les taches seront limitées à un maximum de 5 % de chaque unité de surface et peuvent consister en de légères ombres, de faibles stries ou de petites décolorations causées par des taches de rouille, de calamine ou de revêtements appliqués précédemment. L’unité de surface doit être d’environ 3 in. x 3 in. (9 sq. in.).	95%
Nettoyage par projection industriel SSPC SP14 NACE 8	Élimination de toute huile, graisse, poussière et saleté visibles sans grossissement. Des traces de calamine, de rouille et de résidus de revêtement fortement adhérents peuvent rester sur 10 % de chaque unité de surface si elles sont uniformément réparties. Des ombres, stries et décolorations causées par des taches de rouille, de calamine et de revêtement appliqué précédemment peuvent être présentes sur le reste de la surface.	90%
Nettoyage par projection commercial SSPC SP6 NACE 3 ISO Sa 2	Les exigences « métal blanc » s’appliquent à au moins deux tiers (2/3) de l’unité de surface, qui doit être un carré de 3 in. x 3 in. (9 sq. in.). De légères ombres, de faibles stries ou de petites décolorations causées par des taches de rouille, de calamine ou de revêtement appliqué précédemment sur moins de 33-1/3 % de l’unité de surface sont acceptables.	66%

* Normes conjointes élaborées conjointement par les trois détenteurs de droits d’auteur Certaines normes se rapportent à des procédés de nettoyage autres que le nettoyage abrasif par projection. Bien que le nettoyage par projection soit généralement plus efficace que d’autres techniques pour arracher la calamine, les taches et la rouille d’une pièce, le nettoyage au solvant est généralement privilégié pour éliminer les produits chimiques, la graisse et les sels solubles sur les surfaces métalliques, car ces contaminants peuvent affecter le fonctionnement des équipements de sablage au jet. Une combinaison de différentes méthodes peut être utilisée pour atteindre le niveau de propreté requis pour une application donnée.

Normes de préparation de surface des métaux utilisant d’autres techniques que le nettoyage par projection

Normes	Exigences de propreté
Nettoyage au solvant SSPC SP1	Élimine toute huile, graisse, saleté, composés de traçage et de coupe visibles, ainsi que d’autres contaminants solubles des surfaces d’acier au moyen d’un solvant, de vapeur, de composés de nettoyage, d’alcalin, d’un agent émulsifiant ou d’un jet.
Nettoyage à l’outil manuel SSPC SP2	Élimine toute calamine, rouille, peinture et autres matières étrangères nuisibles non adhérentes par burinage, grattage, ponçage et brossage métallique à la main.
Nettoyage à l’outil mécanique SSPC SP3	Élimine toute calamine, rouille, peinture et autres matières étrangères nuisibles non adhérentes par burinage, décapage, brossage métallique, ponçage et meulage à l’outil mécanique.
Nettoyage par projection léger (Brush-Off) SSPC SP7 NACE 4 Sa 1	Sans grossissement, la surface doit être exempte de toute huile, graisse, saleté et poussière visibles, ainsi que de calamine, rouille et revêtement non adhérents. La calamine, la rouille et le revêtement fortement adhérents peuvent rester sur la surface. La calamine, la rouille et le revêtement sont considérés comme fortement adhérents s’ils ne peuvent pas être retirés en les soulevant avec un couteau à mastic émoussé.
Nettoyage à l’outil mécanique pour métal nu SSPC SP11	Sans grossissement, la surface doit être exempte de toute huile, graisse, saleté, poussière, calamine, rouille, peinture, oxydes, produits de corrosion et autres matières étrangères visibles. De légers résidus de rouille et de peinture peuvent subsister dans la partie inférieure des piqûres si la surface d’origine est piquée. Le profil de surface ne doit pas être inférieur à 1 mil (25 microns).
Préparation de surface et nettoyage de l’acier et d’autres matériaux durs par jet d’eau à haute et ultra-haute pression avant remise en revêtement SSPC SP12 NACE 5	Cette norme exige un jet d’eau à haute ou ultra-haute pression pour préparer une surface à une remise en revêtement, en utilisant une pression supérieure à 10 000 psi. Le jet d’eau ne produira pas de profil, mais exposera le profil de surface d’origine obtenu par projection abrasive. Le jet d’eau doit être réalisé pour satisfaire quatre conditions : WJ-1, WJ-2, WJ-3 et WJ-4, et une surface minimale acceptable doit présenter une élimination uniforme de toute rouille, calamine et revêtements non adhérents.

Préparation des subjectiles en acier avant l’application de peintures et de produits assimilés

ISO 8501 Évaluation visuelle de la propreté d’une surface
ISO 8501-1:2007 Partie 1 : Degrés de rouille et degrés de préparation des subjectiles en acier non revêtus et des subjectiles en acier après enlèvement complet des revêtements précédents.
ISO 8501-2:1994 Partie 2 : Degrés de préparation des subjectiles en acier précédemment revêtus après enlèvement localisé des revêtements précédents.
ISO 8501-3:2006 Partie 3 : Degrés de préparation des soudures, arêtes et autres zones présentant des imperfections de surface.
ISO 8501-4:2006 Partie 4 : Conditions initiales de surface, degrés de préparation et degrés de rouille éclair en lien avec le jet d’eau à haute pression.

ISO 8502 Essais pour l’évaluation de la propreté d’une surface
ISO 8502-2:2017 Partie 2 : Détermination en laboratoire des chlorures sur des surfaces nettoyées.
ISO 8502-3:2017 Partie 3 : Évaluation de la poussière sur des surfaces d’acier préparées pour la mise en peinture (méthode du ruban adhésif sensible à la pression).
ISO 8502-4:2017 Partie 4 : Lignes directrices pour l’estimation de la probabilité de condensation avant application de peinture.
ISO 8502-5:1998 Partie 5 : Mesure des chlorures sur des surfaces d’acier préparées pour la mise en peinture (méthode du tube de détection d’ions).
ISO 8502-6:2006 Partie 6 : Extraction des contaminants solubles pour analyse – Méthode Bresle.
ISO 8502-9:1998 Partie 9 : Méthode sur site pour la détermination conductimétrique des sels solubles dans l’eau.
ISO 8502-11:2006 Partie 11 : Méthode sur site pour la détermination turbidimétrique des sulfates solubles dans l’eau.

ISO 8503-1:2012 Partie 1 : Spécifications et définitions des comparateurs de profil de surface ISO pour l’évaluation des surfaces nettoyées par projection abrasive.

ISO 8503 Caractéristiques de rugosité des subjectiles en acier nettoyés par projection
ISO 8503-2:2012 Partie 2 : Méthode de classement du profil de surface de l’acier nettoyé par projection abrasive – Procédure par comparateur.
ISO 8503-3:2012 Partie 3 : Méthode d’étalonnage des comparateurs de profil de surface ISO et détermination du profil de surface – Procédure au microscope à mise au point.
ISO 8503-4:2012 Partie 4 : Méthode d’étalonnage des comparateurs de profil de surface ISO et détermination du profil de surface – Procédure à l’instrument à palpeur.
ISO 8503-5:2017 Partie 5 : Méthode du ruban réplique pour la détermination du profil de surface.

ISO 8504 Méthodes de préparation de surface
ISO 8504-1:2000 Partie 1 : Principes généraux.
ISO 8504-2:2000 Partie 2 : Nettoyage par projection abrasive.
ISO 8504-3:1993 Partie 3 : Nettoyage à l’outil manuel et à l’outil mécanique.

Les prescripteurs de revêtements et de doublures, les responsables du contrôle qualité, les applicateurs et les inspecteurs utilisent ces normes pour définir si un procédé de nettoyage par projection a atteint son objectif ou ses exigences de procédé. Obtenir un nettoyage par projection de haute qualité, 100 % exempt de contaminants, n’est pas toujours nécessaire. En fait, cela peut être coûteux et exige un équipement finement réglé avec un contrôle complet du procédé. Les fabricants de peintures et de revêtements spécifient généralement la norme minimale requise pour que leurs produits adhèrent correctement. Lorsqu’une remise en revêtement haute performance n’est pas requise, les normes SSPC-SP14 / NACE 8 (industriel) ou SSPC-SP6 / NACE 3 (commercial) s’appliquent généralement. Assurez-vous de respecter les exigences de votre fournisseur de peinture ou de revêtement avant l’application – un procédé de nettoyage qui ne répond pas aux exigences minimales peut entraîner une défaillance prématurée de la peinture. Gardez à l’esprit qu’une fois le procédé de nettoyage terminé, les pièces doivent être complètement séchées et un revêtement de protection doit être appliqué immédiatement. Sinon, une surface projetée exposée aux sels, à l’humidité, à la contamination ou à un environnement corrosif peut rouiller très rapidement.

Comment évaluer si le nettoyage de la surface métallique répond aux exigences ?

En général, deux tests de mesure peuvent être utilisés pour évaluer la qualité d’une application de nettoyage par projection : le test des chlorures et le tableau de comparaison.

Test des chlorures

Il est extrêmement important d’éliminer tout résidu de sels chlorures à la surface d’une surface en acier avant l’application d’un revêtement. Les sels solubles – tels que les ions chlorure, sulfate ou nitrate – peuvent attirer l’humidité à travers la peinture et entraîner des défaillances prématurées du revêtement. À terme, le processus de corrosion se produira sur certaines zones de la surface d’acier non nettoyée si des résidus de sels solubles sont présents à des concentrations modérément élevées sur une surface en acier. Malheureusement, le sablage abrasif n’élimine pas la contamination par sels solubles. Pire encore, une contamination croisée peut se produire entre les travaux lors de la réutilisation du média abrasif pour différentes applications. La méthode la plus courante pour évaluer la présence de sels solubles sur une surface métallique est le test des chlorures au patch Bresle. Cette méthode est utilisée depuis plus de 20 ans pour mesurer la concentration de tous les sels solubles sur les surfaces d’acier conformément aux normes ISO 8502-6 et ISO 8502-9. Le test des chlorures au patch Bresle consiste à mesurer la concentration de sels solubles sur une zone échantillon de la surface d’acier à l’aide d’un patch, d’une seringue, d’une petite quantité d’eau distillée et d’un appareil de mesure. Étape 1 – Coller un compartiment de patch sur une zone échantillon de la surface d’acier. Étape 2 – Ajouter une petite quantité d’eau (3 ml) et retirer l’air du compartiment du patch. Étape 3 – Masser le compartiment d’eau pour dissoudre tous les sels solubles dans le mélange et laisser reposer 10 minutes. Pendant ce temps, une série répétée de retrait et de réinsertion de l’eau est recommandée afin de s’assurer que l’eau collecte tous les sels solubles. Étape 4 – Prélever l’eau du compartiment du patch et ajouter quelques gouttes dans l’appareil de mesure afin de mesurer la conductivité électrique du mélange (l’eau salée étant hautement conductrice, le niveau de conductivité est corrélé pour obtenir la concentration de sels solubles).

Tableau de comparaison

Une autre méthode largement utilisée pour mesurer la propreté d’une surface métallique est le tableau de comparaison – aussi appelé méthode de la loupe ou méthode du tableau visuel. Cette méthode consiste à comparer la surface métallique traitée à des photographies de référence. L’ISO 8501 est une norme illustrée présentant différents degrés de rouille et niveaux de propreté, bien qu’elle contienne aussi des descriptions textuelles des niveaux de propreté. La SSPC/NACE vend également des guides visuels pour une comparaison directe avec les surfaces. La méthode est très simple. Comme le titre l’indique, les applicateurs doivent simplement comparer la surface métallique à une image de référence contenue dans la norme. L’utilisation d’une loupe éclairée est requise afin d’obtenir des comparaisons cohérentes et reproductibles. Le résultat de cette méthode peut varier d’un inspecteur à l’autre et reste sujet à interprétation, mais c’est la meilleure méthode trouvée à ce jour.

Médias abrasifs utilisés en nettoyage par projection

En nettoyage par projection, on utilise généralement des médias abrasifs à faible dureté afin d’éviter d’arracher ou d’ébrécher la pièce. Pour le sablage de précision, on utilise généralement une granulométrie très fine (MESH) – tandis que des particules de plus grande taille tendent à être plus efficaces en termes de cadence de production, elles peuvent aussi endommager la surface projetée. Pour choisir l’abrasif adapté à votre application, gardez à l’esprit la composition du matériau, l’état de surface et les types de contaminants présents sur la surface.

Billes céramiques et Billes de verre sont les médias abrasifs les plus couramment utilisés pour le nettoyage par projection sur des surfaces métalliques présentant des niveaux de contamination moyens à faibles. Ces abrasifs ont la capacité d’éliminer efficacement les contaminants de la surface tout en préservant le matériau de base avec un minimum de dommages et de contamination. La forme sphérique de ces abrasifs est plus douce à l’impact que les médias anguleux, et ils se brisent généralement en poussière à l’impact – un compromis acceptable pour éviter d’endommager la surface de la pièce. Pour un nettoyage par projection plus agressif, des minéraux durs – tels que GMA Garnet et JetMag – peuvent être utilisés pour arracher efficacement et rapidement les contaminants des surfaces. Ces médias ont une forme anguleuse, ce qui entraîne une action plus agressive à l’impact. Toutefois, ils peuvent aussi décaper ou endommager la surface lorsqu’ils sont utilisés sur un matériau inapproprié. La fonte ou des alliages métalliques très durs peuvent être nettoyés avec des médias en acier tels que Steel Shot ou Steel Grit. En plus d’être très efficaces pour nettoyer une surface, les médias en acier ont aussi la capacité de résister aux impacts et de conserver leur forme, offrant une longue durée de vie dans un système en circuit fermé. En revanche, ils nécessitent un système puissant pour être utilisés correctement (les systèmes à vide ne sont généralement pas assez puissants pour traiter des médias abrasifs aussi lourds). L’oxyde d’aluminium, un autre média de type anguleux, est très bon pour un léger ébavurage. Il présente également une excellente recyclabilité puisqu’il peut être réutilisé 10 à 12 fois dans le système de projection. Pour le nettoyage par projection d’objets délicats tels que des pièces plastiques et des moules, des matrices, des connexions électroniques et des cartes de circuits imprimés, le média plastique de forme sphérique ou anguleuse est la meilleure option pour conserver les objets intacts. Notez que les médias plastiques sont généralement utilisés dans des procédés à relativement basse pression (30-50 psi). Les médias organiques, tels que la coquille de noix, peuvent être utilisés sur des alliages qui ne peuvent pas être contaminés par des particules d’acier pouvant provoquer de la rouille, pour décaper la première couche de revêtement sur les sous-marins et les avions sans endommager des sous-couches coûteuses, et pour nettoyer des turbines et d’autres pièces délicates de moteurs. Les médias organiques sont également respectueux de l’environnement, biodégradables et sans danger pour la santé. Consultez le guide de sélection des médias Kresco afin de choisir le média adapté à votre application.

Équipements de nettoyage par projection

Il existe plusieurs types d’équipements de projection pouvant être utilisés, selon la taille des pièces à nettoyer. Les cuves de sablage constituent une forme d’équipement efficace, avec un encombrement très réduit, pouvant être utilisée avec pratiquement tout type de média abrasif directement sur le site d’une installation de projection. Des équipements plus grands, tels que les chambres de sablage, peuvent également fournir un environnement contrôlé pour le grenaillage industriel. Les machines de projection automatisées peuvent également être utilisées pour obtenir des résultats et une productivité constants. Cet équipement est généralement alimenté par un compresseur d’air approprié capable de fournir une vitesse (CFM) suffisante à la sortie de la buse. L’utilisation d’équipements de sécurité tels que des masques respiratoires et des combinaisons de sablage est fortement recommandée afin de protéger l’opérateur contre les particules dangereuses en projection.