Nettoyage au jet de sable

Sommaire

Le nettoyage au jet de sable est une technique largement utilisée dans une variété d’industries et qui consiste à éliminer toute saleté et écaille à la surface d’un objet métallique en y projetant un média abrasif à haute vélocité.

Bien que cela semble très facile à faire, un nettoyage au jet de sable efficace implique une combinaison d’actions agressives et douces afin d’éliminer rapidement les saletés tenaces, sans toutefois en modifier sa structure ou son apparence.

Il ne faut pas confondre nettoyage et préparation de surface ou autres applications de sablage au jet qui implique de modifier la structure de la surface en la formant, en la martelant ou en y induisant une force compressive.

Qu’est-ce que le nettoyage au jet de sable?

Le nettoyage par jet de sable ou le nettoyage par jet d’abrasif est un procédé qui consiste à éliminer toute saleté visible – par exemple, poussière tenace, rouille, accumulation de carbone, oxydation, peinture, revêtement fonctionnel, écailles de laminage, et autres résidus tenaces – à la surface d’un objet métallique en y projetant, de manière contrôlée, un jet de média d’abrasif.

Les contaminants humides, tels que la graisse et les huiles, doivent préalablement être nettoyés par des solvants et autres agents chimiques et les pièces doivent être complètement sèches avant d’entrer dans le système de sablage au jet à sec. Autrement, les contaminants humides peuvent se mélanger au média d’abrasif et former une pâte qui risque de bloquer ou d’endommager le système, ses conduits et ses valves. Une alternative au sablage en milieu sec est le sablage en milieu humide peut être envisagé pour un nettoyage de pièces contaminées par des agents humides puisque ces systèmes sont conçus pour gérer un mélange d’eau et de média sans danger.

Le nettoyage par jet de sablage est une application très courante du sablage au jet et peut être pertinent à différents stades de vie d’un produit, de sa fabrication initiale, à son entretien ou à son reconditionnement pour lui redonner plusieurs autres années de fonction. Les manufacturiers et entrepreneurs en construction ont recours à cette technique sur des pièces ou des structures en métal, fonte, plastiques, béton, composite et autres matériaux.

Le nettoyage par jet de sable consiste à propulser un média d’abrasif à très haute vélocité en utilisant de l’air comprimé ou des roues centrifugeuses sur la surface d’un matériau afin de déloger efficacement les résidus de saletés de sa surface et de ses cavités. Dans certaines circonstances, le média explosera sur l’impact et se transformera en poussière, mais il peut également demeurer intact et être utilisé à nouveau dans le procédé lorsque le système est doté d’un récupérateur de média. L’équipement de sablage requiert un dépoussiéreur afin de contenir les poussières avant qu’elles ne s’échappent dans l’environnement de travail.

Malgré que le nettoyage par jet de sable ne vise pas nécessairement à modifier la surface de l’objet, un nettoyage particulièrement agressif ou utilisant un abrasif de type angulaire pourrait générer des pics et des vallées qui sont plutôt associés à la préparation de surface. Selon l’application visée, la création de pics et vallées lors du nettoyage par jet de sable peut être acceptable ou entraîner le rejet de la pièce selon le résultat recherché.

Quel type de contaminants retrouve-t-on sur une surface?

Les surfaces métalliques sont assujetties à différentes sources de contamination chimique. La rouille, par exemple, est un phénomène très connu. Cependant, d’autres contaminants ne sont pas nécessairement visibles à l’œil nu, mais doivent néanmoins être retirés de la surface afin d’assurer une bonne adhérence de revêtement.

Rouille et corrosion – Les structures d’acier sont chauffées à des températures de plus de 1 000ºC lors de leur fabrication. Lorsque l’acier commence à refroidir, la surface réagit très rapidement avec l’air ambiant (en particulier l’oxygène présent en grande concentration) et, aussitôt, on peut constater l’apparition de calamine. La calamine créée de microfissures en surface et lorsque l’humidité présente dans l’air commence à s’incruster dans les fissures, le phénomène de corrosion débute. Avec le temps, si la corrosion n’est pas traitée, la structure métallique commencera à rouiller et à écailler, laissant la surface instable pour une adhésion acceptable de revêtement fonctionnel ou de matériau de recouvrement tel que la peinture. Même lors des phases initiales du processus de détérioration par la rouille, les traces de contaminants tels que la calamine peuvent affecter l’adhésion à long terme de la peinture. Dans tous les cas, la surface doit être exempte de tous contaminants afin d’assurer un revêtement durable dans le temps.

Sel soluble – La présence de sel soluble sur une structure peut également affecter l’adhésion de revêtement sur un objet métallique. Les vieilles structures d’acier qui présentent des signes de corrosion sont plus assujetties de contenir des sels d’ammonium (chlorures et sulfates). Dans plusieurs cas, ces sels doivent également être éliminés de la surface pour assurer une adhésion optimale de revêtements lors de travaux de maintenance.

Contaminants humides – L’huile de coupe, les lubrifiants, les huiles, les graisses et les autres contaminants de nature semi-liquide générés lors de la fabrication d’un objet doivent être complètement éliminés de la surface préalablement à l’application d’un revêtement. Bien que ce type de contaminant n’ait pas d’effet négatif sur la structure métallique – au contraire, ils agissent comme couche protectrice pour empêcher la contamination chimique et la corrosion – ils doivent être complètement éliminés afin d’assurer une adhésion adéquate d’un matériau de revêtement.

Applications

Les applications les plus courantes du nettoyage au jet de sable sont :

Fabrication

  • Ébavurage et ébarbage de nouvelles pièces moulées
  • Nettoyage de l’agent liant dans les moules
  • Nettoyage des graisses, huiles de coupe et autres substances sur des pièces machinées
  • Éliminer les tâches et imperfections sur des pièces soudées ou machinées
  • Éliminer les imperfections sur des gravures et objets d’art en verre, minéral, plastique ou autre matériau

Reconditionnement

  • Décapage de la peinture et autres revêtements fonctionnels sur une surface avant d’appliquer un nouveau revêtement
  • Éliminer la rouille, la corrosion et les accumulations de carbone sur des pièces métalliques
  • Nettoyer et restaurer les bombonnes de propane, silos et autres contenants confinés
  • Reconditionnement de moteurs d’avions et d’hélicoptères

Construction et génie civil

  • Effacer les graffitis et signes de vieillissement sur des façades et structures vieillissantes en brique, métal ou béton
  • Travaux d’entretien sur des ponts et ouvrages de génie civil pour éliminer le calcaire, les taches tenaces, etc.

Normes et standards du nettoyage au jet de sable

Les standards de qualité pour le nettoyage au jet de sable ont été définis et écrits conjointement par les organismes Society for Protective Coatings (SSPC), NACE International Standard et International Organization for Standardization (ISO).

La plupart des standards définissent le niveau de propreté requis sur des surfaces métalliques ou de béton en utilisant un procédé de nettoyage à sec ou par jet d’eau avant l’application d’une couche protectrice. Le niveau de propreté requis est exprimé selon la quantité de contaminants tolérés sur une région donnée.

Les standards les plus utilisés dans le domaine du nettoyage au jet de sable sont décrits dans le tableau ci-dessous (disponibles en anglais seulement).

Standards de préparation de surface métallique par la méthode de nettoyage au jet de sable *

StandardsNiveau de propreté requisSurface exempte de contaminants
White Metal Blast Cleaning

  • SSPC SP5
  • NACE 1
  • ISO Sa3
Lorsque vu sans lentille grossissante, la surface doit être exempte de toutes formes visibles d’huiles, de graisse, de saleté, écailles de laminage, de rouille, de peinture, d’oxydation, de produits de corrosion et autres contaminants étrangers (Métal blanc).100%
Near-White Metal Blast Cleaning

  • SSPC SP10
  • NACE 2
  • ISO Sa 2½
Les mêmes standards que ceux du Métal blanc s’appliquent sur au moins 95% de la surface à traiter. Les taches visibles ne doivent pas couvrir plus de 5% de chaque surface et peuvent représenter des ombrages légers, traces légères ou des décolorations mineures causées par la rouille ou des traces du revêtement antérieur. La surface doit représenter une superficie d’environ 3″ X 3″ (9 pouces carrés).95%
Industrial Blast Cleaning

  • SSPC SP14
  • NACE 8
Disparition complète des huiles, graisses, rouilles et autres contaminants, lorsque vus sans lentille grossissante. Les formations précaires d’écailles de laminage, rouilles et résidus de revêtement antérieur sont tolérées sur un maximum de 10% de la surface. Des ombrages, taches et décolorations mineures causés par des tâches de rouille, écailles de laminage ou revêtement antérieur sont tolérés sur le reste de la surface.90%
Commercial Blast Cleaning

  • SSPC SP6
  • NACE 3
  • ISO Sa 2
Les spécifications du Métal blanc s’appliquent sur au moins les deux tiers (2/3) d’une surface d’au moins 3″ X 3″ (9 pouces carrés). Des ombrages légers, formations précaires d’écailles de laminage et décolorations mineures causées par des taches de rouille, écailles de laminage ou revêtement antérieur sont tolérés sur moins de 33-1/3% de la surface.66%

* Standards développés conjointement par les trois détenteurs de droits d’auteur

Certains standards concernent des procédés de nettoyage autres que par projection de jet de sable. Le nettoyage au jet de sable est généralement la technique la plus efficace pour éliminer l’écaille, les taches tenaces ainsi que la rouille sur des pièces métalliques, alors que les méthodes de nettoyage au solvant s’avèrent sont généralement utilisées pour éliminer les agents chimiques, les graisses et les sels solubles sur les surfaces métalliques. Une combinaison de plusieurs méthodes peut être employée pour atteindre le niveau de propreté requis par une application visée.

Standards de préparation de surface en utilisant d’autres méthodes que le nettoyage au jet de sable

StandardsNiveau de propreté requis
Solvent Cleaning

  • SSPC SP1
Éliminer toutes traces visibles d’huile, graisse, saleté, matrices de coupe, agents de découpe et sels solubles sur des surfaces d’acier à l’aide de solvants, vapeur, agents nettoyants, alcali, agents émulsifiants ou jet.
Hand Tool Cleaning

  • SSPC SP2
Éliminer toutes particules détachables de rouille, écailles de laminage, peinture, et autres contaminants externes à l’aide d’outils à main de sablage, déchiquetage, meulage et de brosses.
Power Tool Cleaning

  • SSPC SP3
Éliminer toutes particules détachables de rouille, écailles de laminage, peinture, et autres contaminants externes à l’aide d’outils alimentés de sablage, déchiquetage, détartrage, meulage et de brosses.
Brush-Off Blast Cleaning

  • SSPC SP7
  • NACE 4
  • Sa 1
Lorsque vue sans lentille grossissante, la surface doit être exempte de toutes formes visibles d’huile, de graisse, de la saleté, écailles de laminage, de rouille ou de peinture. Les écailles de laminage, la rouille et les revêtements tenaces sont tolérés sur la surface. Ces contaminants sont considérés tenaces s’ils ne peuvent être éliminés à l’aide d’un grattoir.
Power Tool Cleaning for Bare Metal

  • SSPC SP11
Lorsque vue sans lentille grossissante, la surface doit être exempte de toutes formes visibles d’huiles, de graisse, de saleté, écailles de laminage, de rouille, de peinture, d’oxydation, de produits de corrosion et autres contaminants étrangers. Des résidus de rouille et peinture peuvent être tolérés dans les creux des vallées lorsque la surface originale dispose d’un profil d’encrage. Le profil de surface ne doit être de moins de 1 mil (25 microns).
Surface Preparation and Cleaning of Steel and Other Hard Materials by High- and Ultra High- Pressure Water Jetting Prior to Recoating

  • SSPC SP12
  • NACE 5
Ce standard concerne le nettoyage par jet d’eau à haute ou à ultra-haute pression de plus de 10 000 psi. Le nettoyage par jet d’eau ne produit pas de profil d’encrage, mais permet plutôt de revenir au profil d’encrage original de la surface sablée. Le nettoyage par jet d’eau peut être pratiqué dans le but d’atteindre quatre conditions: WJ-1, WJ-2, WJ-3, et WJ-4, ainsi que la surface doit être exempte de toutes particules détachables de rouille, écailles de laminage, et revêtements antérieurs.

 

Préparation de surface d’acier avant l’application d’une peinture ou autres matériaux de revêtement

ISO 8501 Visual assessment of surface cleanliness
ISO 8501-1:2007 Part 1: Rust grades and preparation grades of uncoated steel substrates and steel substrates after overall removal of previous coatings.
ISO 8501-2:1994 Part 2: Preparation grades of previously coated steel substrates after localized removal of previous coatings.
ISO 8501-3:2006 Part 3: Preparation grades of welds, edges, and other areas with surface imperfections.
ISO 8501-4:2006 Part 4: Initial surface conditions, preparation grades, and flash rust grades in connection with high-pressure water jetting.

 

ISO 8502 Tests for the assessment of surface cleanliness
ISO 8502-2:2017 Part 2: Laboratory determination of chloride on cleaned surfaces.
ISO 8502-3:2017 Part 3: Assessment of dust on steel surfaces prepared for painting (pressure-sensitive tape method).
ISO 8502-4:2017 Part 4: Guidance on the estimation of the probability of condensation prior to paint application.
ISO 8502-5:1998 Part 5: Measurement of chloride on steel surfaces prepared for painting (ion detection tube method).
ISO 8502-6:2006 Part 6: Extraction of soluble contaminants for analysis – The Bresle method.
ISO 8502-9:1998 Part 9: Field method for the conductometric determination of water-soluble salts.
ISO 8502-11:2006 Part 11: Field method for the turbidimetric determination of water-soluble sulfate.

 

ISO 8503 Surface roughness characteristics of blast-cleaned steel substrates
ISO 8503-1:2012 Part 1: Specifications and definitions for ISO surface profile comparators for the assessment of abrasive blast-cleaned surfaces.
ISO 8503-2:2012 Part 2: Method for the grading of surface profile of abrasive blast-cleaned steel – Comparator procedure.
ISO 8503-3:2012 Part 3: Method for the calibration of ISO surface profile comparators and the determination of surface profile – Focusing microscope procedure.
ISO 8503-4:2012 Part 4: Method for the calibration of ISO surface profile comparators and the determination of surface profile – Stylus instrument procedure.
ISO 8503-5:2017 Part 5: Replica tape method for the determination of the surface profile.

 

ISO 8504 Surface preparation methods
ISO 8504-1:2000 Part 1: General principles.
ISO 8504-2:2000 Part 2: Abrasive blast-cleaning.
ISO 8504-3:1993 Part 3: Hand- and power-tool cleaning.

Les prescripteurs de peinture et autres matériaux de revêtement, les responsables de contrôle qualité, les applicateurs ainsi que les inspecteurs ont recours à ces standards pour évaluer la performance du procédé de nettoyage au jet de sable en relation avec le niveau de propreté acceptable pour une application visée.

L’atteinte du niveau de propreté optimal Métal blanc qui implique une surface exempte de tous contaminants n’est pas toujours requise. En fait, atteindre ce standard de propreté peut être très dispendieux et exiger des équipements hautement calibrés et des processus entièrement contrôlés. Pour ces raisons, les manufacturiers de peinture et revêtement définissent généralement le standard minimal que doit atteindre la propreté d’une surface pour que leurs produits adhèrent adéquatement à la surface métallique. Lorsqu’un revêtement de haute performance n’est pas requis, le standard de nettoyage au jet de sable industriel SSPC-SP14 / NACE 8 ou commercial SSPC-SP6 / NACE est généralement suffisant. Il est impératif de suivre les recommandations du fournisseur de peinture ou autres matériaux de revêtement avant d’appliquer une couche protectrice sur une surface. Autrement, les surfaces qui ne rencontrent pas le standard minimal exigé par le manufacturier risquent de se détériorer prématurément.

Il est également important de savoir que les surfaces fraîchement sablées doivent être complètement séchées et qu’une couche de revêtement doit être appliquée immédiatement après le procédé de sablage au jet de sable. Autrement, les surfaces métalliques exposées aux sels solubles, à l’humidité et autres contaminants présents dans l’air risquent de commencer à rouiller très rapidement.

Comment déterminer si une surface métallique rencontre le standard de propreté minimal requis?

Il existe deux méthodes de mesures courantes pour évaluer la qualité de la surface sablée : le test de chlorure et la charte de comparaison.

Test de chlorure

Il est extrêmement important d’éliminer tout résidu de sel de chlorure sur une surface métallique préalablement à l’application d’un revêtement. Les sels solubles – tels que le chlorure, le sulfate et le ion nitrate – peuvent retenir de l’humidité et empêcher la peinture d’adhérer correctement. Éventuellement, les régions contaminées par des sels solubles corrosion provoqueront de la corrosion si ces sels sont présents en concentration importante. Malheureusement, le sablage au jet ne retire pas les résidus de sels solubles. Pire encore, le contact entre le média d’abrasif et les sels solubles risquent de contaminer les autres projets si l’abrasif est réutilisé sans être nettoyé.

La méthode la plus répandue pour détecter la présence et la concentration de sels solubles sur une surface métallique est le Bresle Patch Chloride Test. Cette méthode est utilisée depuis plus de 20 ans pour mesurer la concentration de sels solubles sur une surface métallique selon les normes ISO 8502-6 et ISO 8502-9.

Le Bresle Patch Chloride Test consiste à mesurer la concentration en sel soluble d’un échantillon de la surface en utilisant une patch, une seringue, une petite quantité d’eau distillée et un appareil de mesure électrochimique.

Étape 1 – Collez une patch sur un échantillon de la surface métallique.

Test de chlorure - Première étape

Étape 2 – Ajoutez une petite quantité d’eau distillée (3ml) et retirer l’eau du compartiment de la patch.

Test de chlorure - Deuxième étape

Étape 3 – Massez délicatement le compartiment d’eau pour y dissoudre les sels solubles et laissez reposer environ 10 minutes. Entretemps, retirez une petite quantité d’eau à l’aide de la seringue et réinsérez-la dans le compartiment pour s’assurer de récolter la totalité des sels solubles.

Test de chlorure - Troisième étape

Étape 4 – Collectez l’eau du compartiment et déposez quelques gouttes dans l’appareil de mesure électrochimique pour mesurer la conductivité électrique du mélange (puisque le sel est hautement conductible, le niveau de conductibilité est corrélé afin d’obtenir la concentration de sels solubles).

Test de chlorure - Quatrième étape

Charte de comparaison

Une autre méthode largement utilisée pour évaluer la propreté d’une surface métallique est la charte de comparaison – également appelée la méthode de la lentille grossissante ou la charte visuelle. Cette méthode consiste à comparer la surface métallique nettoyée avec des références photographiques.

La norme ISO 8501 est une norme graphique qui présente différents stades de corrosion et de propreté qui contient également quelques textes explicatifs concernant les signes à observer. SSPC/NACE revendent également des guides visuels permettant d’effectuer des comparaisons de surface.

Cette méthode est très simple. Comme son nom l’indique, le peintre doit simplement comparer la surface métallique de sa pièce à traiter avec la charte afin d’identifier l’image de la norme qui se rapproche le plus visuellement. L’usage d’une loupe grossissante illuminée est requis pour cette méthode afin d’obtenir des comparaisons fiables d’un test à l’autre. Le résultat de cette méthode peut varier d’un inspecteur à l’autre et est ouvert à l’interprétation, mais il s’agit de la meilleure méthode trouvée à ce jour.

SSPC/NACE Charte de comparaison du métal

Média d’abrasif utilisé dans le nettoyage par jet de sable

Dans le nettoyage au jet de sable, les médias d’abrasif de faible degré de dureté sont généralement utilisés afin d’éviter de décaper ou d’ébrécher la surface de la pièce. Dans le sablage de précision, des abrasifs de très petite granulométrie (MESH) sont habituellement préférés – bien que les médias de plus grande granulométrie soient réputés être plus efficaces en termes de production, ils peuvent parfois abîmer la surface de la pièce. Lorsque vient le temps de choisir le média idéal pour une application visée, il faut prendre en considération la composition de la pièce, la condition de la surface à traiter ainsi que les types de contaminants présents.

Les billes de verre ou de céramique sont les médias les plus couramment utilisés pour nettoyer efficacement les surfaces métalliques avec un niveau de contamination modéré. Ces abrasifs ont la capacité de déloger efficacement les contaminants de la surface tout en préservant le matériel de base avec un minimum de damage. La forme sphérique produit un impact plus doux que les abrasifs de type angulaire et explose généralement en éclat lors de l’impact – ce qui est un prix à payer raisonnable pour éviter d’abîmer la pièce.

Pour un nettoyage plus agressif, les minéraux durs – tels que le GMA Garnet et le JetMag – peuvent être utilisés pour décaper rapidement les contaminants de la surface. Ces médias de type angulaire rendent l’impact plus agressif. Toutefois, ils peuvent également arracher des petits morceaux de la surface lorsqu’ils sont projetés sur des pièces trop fragiles.

La fonte ou les alliages de métaux très durs peuvent être nettoyés avec des médias d’acier tels que la bille d’acier ou la grenaille d’acier. En plus d’être très efficace pour nettoyer ce type de surface, les médias en acier ont également la capacité à résister à l’impact et de conserver leurs formes afin d’être réutilisés à plusieurs reprises lorsqu’ils sont utilisés dans un système en boucle fermée. En revanche, ils requièrent un système de projection et de collection très performant pour être propulsés adéquatement – les systèmes à succion sont généralement incapables de traiter avec des abrasifs aussi lourds.

L’oxyde d’aluminium, un autre média de type angulaire, est très efficace pour l’ébavurage léger. Ils ont également un niveau de recyclabilité élevé et peuvent être réutilisés environ 10 à 12 fois avant d’éclater en poussière.

Pour le nettoyage au jet de sable de pièces relativement délicates telles que les pièces et les moules en plastique, les encres, les pièces électroniques et les circuits imprimés, le média de plastique de type sphérique ou angulaire est la meilleure option afin de garder ces types de pièces intacts. Il faut cependant noter que ces types d’applications requièrent une projection à très faible pression (30-50 psi).

Les médias organiques tels que les coquilles de noix sont utilisés sur des alliages qui ne peuvent être contaminés par de l’acier pour éviter la création de corrosion, pour décaper la première couche de revêtement des sous-marins et des avions sans abîmer les couches de revêtement internes qui sont très coûteuses, ainsi que pour nettoyer les turbines ou les composantes de moteur délicates. Les médias organiques sont également respectueux de l’environnement, biodégradables et sécuritaires pour la santé humaine.

Référez-vous au Guide de sélection des médias pour choisir le média qui convient le mieux à votre application.

Équipement de nettoyage au jet de sable

Il existe une multitude d’équipements qui de nettoyage au jet de sable, selon la grosseur de la pièce à traiter. Les sableuses portatives (pots de sablage) sont des équipements pressurisés très puissants et ayant une très faible empreinte au sol qui peuvent être utilisés avec pratiquement tous les types d’abrasifs disponibles sur le marché, dans des chambres de sablage ou directement sur le chantier. Les équipements plus larges, tels que les chambres de sablage, peuvent également procurer un environnement contrôlé pour le nettoyage au jet de sable industriel. Les systèmes de sablage automatisés peuvent également être utilisés afin de fournir un procédé stable et constant ainsi que d’augmenter la productivité pour les lots relativement importants. Ces équipements sont alimentés par de l’air comprimé avec suffisamment de volume d’air (CFM) permettant d’augmenter la vélocité du média à sa sortie de la buse. L’usage d’équipements de sécurité tels que des systèmes respiratoires, des masques protecteurs et des habits de sablage est fortement recommandé afin de protéger les employés des débits volants dangereux et des particules fines générés dans l’air.

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