Tout savoir sur
la construction métallique
L’acier à résistance améliorée à la corrosion atmosphérique, souvent appelé acier auto-patinable, est un matériau pouvant être utilisé dans la construction métallique pour les structures exposées aux conditions atmosphériques. Grâce à la formation naturelle d’une couche de patine protectrice, il offre une bonne résistance à la corrosion tout en limitant les besoins en entretien. Cet article constitue une synthèse des principales caractéristiques de l’acier auto-patinable. Il présente sa composition, ses domaines d’utilisation ainsi que quelques précautions essentielles à prendre lors de sa mise en œuvre.
La norme NF EN 10025-5 [1] définit l’acier à résistance améliorée à la corrosion atmosphérique comme un acier auquel un certain nombre d’éléments, tels que le phosphore, le cuivre, le chrome, le nickel et le molybdène, ont été ajoutés afin d’accroître sa résistance à la corrosion atmosphérique par la formation d’une couche auto-protectrice d’oxydes sur le métal de base sous l’influence des conditions atmosphériques. Parmi ces éléments, le cuivre joue un rôle prépondérant dans le développement de cette patine protectrice.
Du fait de sa couleur marron orange, cet acier est très apprécié des architectes et même des sculpteurs. Un exemple de l’utilisation de l’acier auto-patinable est représentée à la Figure 1.
Grâce à sa résistance à la corrosion atmosphérique et à son aspect esthétique, l’acier auto-patinable est utilisé dans plusieurs domaines de la construction :
L’absence de protection anticorrosion (peinture) permet de réduire les coûts de maintenance sur la durée de vie de l’ouvrage.
La composition chimique de l’acier auto-patinable est donnée dans le Tableau 2 de la NF EN 10025-5 [1]. Il existe deux types d’acier auto-patinable [2] :
La désignation des aciers est semblable à celle des aciers de construction ordinaires. Elle utilise comme suffixes WP ou W selon qu’il s’agit d’acier auto-patinable à forte teneur ou à faible teneur en phosphore.
La limite d’élasticité minimale et la résistance à la traction sont données dans le Tableau 4 de la NF EN 10025-5.
L’efficacité de l’acier auto-patinable dépend fortement des conditions environnementales et de la conception de l’ouvrage.
La formation correcte de la patine nécessite une alternance de cycles d’humidification et de séchage. Plusieurs sinistres ont ainsi été observés sur des structures en acier auto-patinable, dont l’effondrement d’un pont à Pittsburgh [3], où l’impossibilité d’assurer des cycles humidification-séchage adéquats a contribué à la dégradation de l’ouvrage.
L’utilisation de l’acier auto-patinable est déconseillée dans certains environnements : zones maritimes fortement exposées aux chlorures, environnements industriels très pollués, zones constamment humides ou mal ventilées, zones où l’eau peut stagner durablement. Dans ces situations, la patine protectrice peut ne pas se stabiliser et la corrosion peut se poursuivre.
Lors de la conception des structures, il est recommandé d’éviter les pièges à eau, d’assurer un bon drainage des eaux de pluie, de favoriser la ventilation des surfaces métalliques et d’éviter les zones de contact prolongé avec l’humidité. Durant la phase initiale de formation de la patine, des coulures de rouille peuvent apparaître et tacher les matériaux adjacents (béton, pierre…). Des dispositifs d’écoulement adaptés doivent être prévus.
Il est recommandé d’appliquer une protection anticorrosion classique des surfaces lorsque l’air présente une teneur significative en substances chimiques particulières. Une telle protection est absolument nécessaire lorsque la structure se trouve en contact avec l’eau pendant des périodes prolongées, est exposée en permanence à l’humidité ou est utilisée en atmosphère marine.
Lors de la conception et de l’assemblage de la structure, il convient de prévoir des dispositions susceptibles de permettre à la couche auto‐protectrice d’oxyde de se former et de se régénérer sans entrave. Il incombe au concepteur de tenir compte de la corrosion des aciers non protégés dans ses calculs et, autant que possible, de compenser celle‐ci en accroissant l’épaisseur du produit.
Par mesure de précaution, une surépaisseur d’acier est demandée pour les aciers structurels compte tenu des vitesses de dégradation qui peuvent être élevées lorsque l’ouvrage se trouve dans un environnement agressif. La surépaisseur doit être de 1,0 mm par face exposée [4].
Les aciers auto-patinables sont définis dans plusieurs normes internationales :
[1] NF EN 10025-5 : Produits laminés à chaud en aciers de construction. Partie 5 : Conditions techniques de livraison pour les aciers de construction à résistance améliorée à la corrosion atmosphérique. AFNOR. Août 2019.
[2] PAUL G., WIM H., CAROLINE C., Acier auto-patinable – Guide technique. Centre Information Acier (Infosteel), 37 p. 2006.
[3] MARTIN P.O., Analyse de sinistre – Effondrement d’un pont à Pittsburgh. CMI 3-2023, pp.6-7.
[4] Cerema – Ouvrages d’art – Fiche n°2 – Acier autopatinables : Recommandations pour leur utilisation en structure des tabliers des ponts et passerelles. Cerema, 28 p. 2023.
[5] ASTM A588 : Acier de construction faiblement allié à haute résistance avec résistance à la corrosion atmosphérique. ASTM International. 2019.
[6] ASTM A242 : Acier de construction faiblement allié à haute résistance avec résistance à la corrosion atmosphérique. ASTM International. 2019.
Cong Viet Phan, chef de projets recherche construction métallique, CTICM