Existe-t-il des mesures anti-corrosion pour les tours utilisées dans les zones côtières ?

Pourquoi les tours côtières subissent-elles une corrosion accélérée

Mécanismes d’intrusion des chlorures : projection saline, éclaboussures marines et dépôt atmosphérique sur les structures de tours

Les problèmes de corrosion sur les tours côtières proviennent principalement de trois sources d'exposition aux chlorures : les embruns salins soulevés par les vagues qui se brisent, l'impact direct des projections marines lors des tempêtes violentes et l'humidité riche en chlorures transportée par le vent et déposée progressivement. Lorsque les embruns salins pénètrent dans les microfissures des revêtements protecteurs, ils forment des films conducteurs qui déclenchent les réactions électrochimiques que nous appelons « piles de corrosion ». La partie inférieure des tours subit de plein fouet les projections marines, étant régulièrement imbibée d'eau de mer, ce qui est particulièrement préjudiciable lors des ouragans ou des nor'easters. Parallèlement, les chlorures s'accumulent lentement sur toutes les surfaces exposées par dépôt atmosphérique. Ces effets combinés créent des conditions extrêmement sévères pour la résistance des matériaux. Selon les normes industrielles établies par NACE International, l'acier non protégé dans les zones où les vagues viennent frapper les structures corrode environ 3 à 5 fois plus rapidement que l'acier simplement exposé à des conditions atmosphériques normales. Pour les fondations en béton, dès que la teneur en chlorures dépasse 0,15 % du poids total, les armatures commencent à corroder à l'intérieur. La rouille qui se forme alors se dilate, affaiblissant l'ensemble de la structure, ce qui entraîne l'écaillage du béton et, à terme, la perte de sections structurales critiques.

Taux de corrosion réels dans les zones ISO 9223 C5-M par rapport aux durées de vie prévues pour les tours de transmission et de télécommunications

Les tours en acier installées dans ces zones marines sévères classées C5-M selon la norme ISO 9223 subissent une corrosion à des taux nettement supérieurs à ceux initialement prévus par les ingénieurs. Le problème est réellement grave : les pièces en acier au carbone s’érodent à raison de 80 à 200 microns par an, ce qui signifie qu’elles se corrodent environ huit fois plus rapidement que des structures similaires situées dans des environnements classiques de catégorie C3. Que signifie cela pour la durée de vie des tours ? La plupart des tours sont conçues pour durer de 30 à 50 ans, mais la réalité raconte une autre histoire. Des éléments essentiels, tels que les assemblages boulonnés, doivent être remplacés tous les 7 à 12 ans. Et lorsqu’on examine la situation dans son ensemble, la maintenance des infrastructures de transport électrique côtières coûte environ 40 % de plus que celle des installations situées à l’intérieur des terres. Les ingénieurs ont bien entendu pris conscience de ce phénomène. Des organismes de normalisation tels que l’IEEE, avec ses lignes directrices 1242, et NACE, via sa recommandation SP0106, exigent désormais des mesures de protection contre la corrosion plus performantes. Celles-ci comprennent notamment l’ajout d’une épaisseur supplémentaire de matériau, la création de chemins structurels de secours et la réalisation d’évaluations détaillées des sites avant l’installation de nouvelles tours le long des côtes, où l’air salin attend patiemment de ronger les métaux.

Systèmes de revêtements protecteurs éprouvés pour les applications sur tours côtières

Primaire époxy-zinc + couche de finition polyuréthane : performances, coût sur le cycle de vie et intervalles d’entretien sur les tours en acier

Associer des primaires époxy riches en zinc à des couches de finition polyuréthanes offre une protection renforcée aux tours en acier situées à proximité des côtes. La primaire riche en zinc agit comme un bouclier sacrificiel grâce à la protection cathodique, tandis que le polyuréthane stable aux UV forme une barrière résistante empêchant le sel de pénétrer la surface métallique. Des essais réalisés dans des conditions environnementales sévères de classe C5-M montrent que ces revêtements conservent leur efficacité pendant 20 à 25 ans, soit près du double de la durée de vie des revêtements industriels standards actuellement disponibles sur le marché. L’application du système de revêtement dans la plage d’épaisseur sèche recommandée de 120 à 150 microns fait une grande différence en termes d’économies de coûts à long terme. Par rapport aux calendriers habituels de repeinture, cette approche réduit les coûts globaux sur l’ensemble du cycle de vie d’environ 40 %. La plupart des travaux d’entretien peuvent ainsi être reportés jusqu’après 15 à 18 ans de fonctionnement. Toutefois, si le revêtement est appliqué trop finement — même avec un déficit de seulement 30 microns par rapport à l’épaisseur cible — la durée de vie prévue diminue d’environ 35 %. C’est pourquoi le respect strict des normes SSPC PA2 lors de l’application demeure essentiel pour tirer un bénéfice maximal de ces systèmes de protection.

Revêtements cimentaires et hybrides pour les fondations de tours en béton dans les zones intertidales et d’embruns

Les fondations en béton exposées aux vagues bénéficient grandement des revêtements cimentaires modifiés par polymère, qui pénètrent profondément et permettent l’évacuation de la vapeur dans les zones soumises aux marées et aux projections d’eau. Ce revêtement agit en obstruant les fissures d’une largeur allant jusqu’à 0,5 mm grâce à la formation de cristaux, empêchant ainsi la pénétration des chlorures tout en autorisant naturellement l’évacuation de l’humidité. Cette perméabilité à la vapeur contribue à éviter des problèmes tels que le gonflement (formation de cloques) ou le décollement lors de l’immersion. Des essais montrent que les mélanges hybrides époxy-siloxane réduisent l’entrée de chlorures de près de 92 % par rapport au béton non traité, dans les conditions de la zone d’éclaboussure. Pour obtenir de bons résultats, les surfaces doivent être correctement préparées conformément à la norme industrielle SSPC SP13 ou NACE 6, et l’épaisseur du revêtement doit être d’au moins 2,5 à 3 mm afin de résister à l’usure provoquée par le sable et les débris. Des inspections régulières tous les deux ans, complétées par des évaluations complètes tous les cinq ans, permettent de détecter précocement d’éventuels problèmes. Une attention particulière doit être portée aux zones les plus exposées aux vagues rapides, où l’usure a tendance à se concentrer.

Matériaux résistants à la corrosion et traitements de surface pour les composants des tours

Acier inoxydable (316, 2205) et acier corten : lignes directrices d’application et compatibilité structurelle pour les charpentes de tours côtières et les équipements associés

Le choix des matériaux appropriés fait toute la différence en ce qui concerne la durée de vie des tours côtières. L'acier inoxydable de grade 316 contient environ 2 à 3 % de molybdène, ce qui lui confère une bonne résistance aux piqûres et aux crevasses qui se forment lors de la corrosion. Cela en fait un matériau idéal pour des composants essentiels tels que les boulons, les supports et les liaisons entre éléments structurels. Pour les structures porteuses principales exposées à la fois aux vagues et à l’accumulation de sel, l’acier inoxydable duplex 2205 s’avère plus performant, car il résiste bien mieux à la fissuration sous contrainte liée à la corrosion et présente des propriétés mécaniques en traction supérieures. L’acier corten développe, au fil du temps et sous l’effet de cycles d’humidité, une couche protectrice superficielle ; il peut donc être utilisé pour les parties de la tour situées au-dessus de l’eau, où l’exposition au sel n’est pas continue. Toutefois, il convient d’être vigilant dans les zones fréquemment arrosées par l’eau de mer, car l’exposition prolongée aux chlorures finira par dégrader ce matériau, conformément aux normes telles que l’ISO 9223 classe C5-M. Un autre point important consiste à éviter tout contact direct entre métaux différents. Lors de la liaison de métaux hétérogènes, une isolation électrique est indispensable. Par ailleurs, lors des opérations de soudage, le contrôle précis de la température revêt une grande importance pour préserver la résistance à la corrosion. Parfois, après le soudage, un traitement complémentaire appelé passivation permet également de restaurer la protection superficielle.

Stratégies de protection cathodique pour les fondations de tours ancrées en milieu côtier

La protection cathodique électrochimique (PC) constitue une défense essentielle pour les fondations de tours ancrées en milieu côtier — notamment celles immergées dans l’eau de mer ou intégrées dans des sols salins. Deux approches principales sont mises en œuvre, chacune adaptée à des contextes opérationnels spécifiques :

• Protection cathodique par anodes sacrificielles : Des anodes en zinc, en aluminium ou en magnésium sont reliées électriquement à l’acier de la fondation. Ces anodes se corrodent préférentiellement, prolongeant ainsi la durée de vie utile de la structure de 15 à 20 ans dans des environnements marins agressifs. Cette méthode s’avère particulièrement efficace pour les fondations auxquelles l’accès est limité en ce qui concerne la maintenance ou la surveillance.

• La protection cathodique par courant imposé (PCCI, abrégé en anglais ICCP) fonctionne lorsqu’un redresseur envoie un courant continu contrôlé vers des anodes spéciales fabriquées à partir de matériaux tels que l’oxyde mixte métallique (MMO) ou des combinaisons de platine et de niobium. Cela permet d’assurer une protection uniforme de toute structure enterrée ou immergée. Ce système est devenu très populaire pour les grands projets destinés à durer plusieurs décennies, notamment les fondations massives supportant les éoliennes offshore. Pourquoi ? Parce que les systèmes PCCI peuvent être ajustés selon les besoins, surveillés à distance sans avoir à envoyer régulièrement des équipes sur site, et ils sont connus pour fonctionner correctement pendant plus de 25 ans dans de nombreuses installations réelles. Ces caractéristiques les rendent idéaux pour les infrastructures critiques où l’accès à la maintenance peut être difficile ou coûteux.

Les systèmes de protection cathodique hybrides — combinant des anodes sacrificielles placées près de la ligne de boue avec une protection cathodique à courant imposé (PCCI) pour les sections plus profondes des pieux — sont de plus en plus adoptés dans les zones de transition marée-éclaboussure, où les taux de corrosion dépassent 0,5 mm/an. Une répartition uniforme du courant dépend essentiellement d’un positionnement stratégique des anodes, de la cartographie de la résistivité du sol et de relevés périodiques de potentiel conformément aux normes NACE SP0169 et ISO 15257.

FAQ

1. Pourquoi les tours côtières se corrodent-elles plus rapidement que les tours situées à l’intérieur des terres ?

Les tours côtières subissent une corrosion accélérée en raison de leur exposition aux embruns salins, aux éclaboussures marines et aux dépôts atmosphériques de chlorures, tous facteurs qui accélèrent le processus de corrosion.

2. Quelles sont les mesures de protection courantes pour les tours côtières ?

Les mesures de protection courantes comprennent l’application de primaires époxy-zinc accompagnées de couches de finition polyuréthane, l’utilisation de matériaux en acier inoxydable tels que les nuances 316 ou l’acier inoxydable duplex 2205, ainsi que le recours à des systèmes de protection cathodique, notamment la protection cathodique par anodes sacrificielles et la protection cathodique à courant imposé (PCCI).

3. À quelle fréquence les inspections d’entretien des revêtements des tours côtières doivent-elles être effectuées ?

Des vérifications régulières doivent être effectuées tous les deux ans, avec des évaluations complètes tous les cinq ans, afin de détecter précocement les problèmes, en particulier dans les zones exposées à des vagues rapides.

4. Quelle est la protection cathodique et comment fonctionne-t-elle pour les tours côtières ancrées au sol ?

La protection cathodique utilise des anodes sacrificielles ou des systèmes à courant imposé pour prévenir la corrosion en redirigeant les courants corrosifs loin des structures en acier.