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92. Construction et réparation de navires et de bateaux

Éditeur de chapitre : James R. Thornton


Table des matières

Figures

Profil général
Chester Matthews

Construction et réparation de navires et de bateaux
James R. Thornton

Questions environnementales et de santé publique
Frank H. Thorn, Page Ayres et Logan C. Shelman

Figures

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Lundi, Mars 07 2011 18: 39

Profil général

Les navires marchands complexes, les paquebots et les navires de guerre des années 1990 comprennent des tonnes d'acier et d'aluminium ainsi qu'une variété de matériaux allant des plus courants aux plus exotiques. Chaque navire peut contenir des centaines, voire des milliers de kilomètres de tuyaux et de câbles équipés des centrales électriques et des équipements électroniques les plus sophistiqués disponibles. Ils doivent être construits et entretenus pour survivre dans les environnements les plus hostiles, tout en offrant confort et sécurité aux équipages et aux passagers à bord et en accomplissant leurs missions de manière fiable.

La construction et la réparation de navires figurent parmi les industries les plus dangereuses au monde. Selon le Bureau américain des statistiques du travail (BLS), par exemple, la construction et la réparation navales sont l'une des trois industries les plus dangereuses. Si les matériaux, les méthodes de construction, les outils et les équipements ont changé, se sont radicalement améliorés au fil du temps et continuent d'évoluer, et si la formation et l'accent mis sur la sécurité et la santé ont considérablement amélioré le sort du travailleur des chantiers navals, il n'en reste pas moins que partout dans le monde, chaque année, les travailleurs décèdent ou sont grièvement blessés alors qu'ils sont employés à la construction, à l'entretien ou à la réparation de navires.

Malgré les progrès technologiques, de nombreuses tâches et conditions associées à la construction, au lancement, à l'entretien et à la réparation des navires d'aujourd'hui sont essentiellement les mêmes que lors de la pose de la toute première quille il y a des milliers d'années. La taille et la forme des composants d'un navire et la complexité du travail nécessaire pour les assembler et les équiper empêchent largement tout type de processus automatisé, bien qu'une certaine automatisation ait été rendue possible par les récentes avancées technologiques. Les travaux de réparation restent largement résistants à l'automatisation. Le travail dans l'industrie est très intensif en main-d'œuvre, nécessitant des compétences hautement spécialisées, qui doivent souvent être utilisées dans des circonstances moins qu'idéales et dans une situation physiquement difficile.

L'environnement naturel en lui-même pose un défi important pour le travail des chantiers navals. Bien qu'il existe quelques chantiers navals qui ont la capacité de construire ou de réparer des navires sous couverture, dans la plupart des cas, la construction et la réparation de navires se font en grande partie à l'extérieur. Il existe des chantiers navals situés dans toutes les régions climatiques du monde, et tandis que les chantiers les plus extrêmes du nord sont confrontés à l'hiver (c'est-à-dire les conditions glissantes dues à la glace et à la neige, les courtes heures de clarté et les effets physiques sur les travailleurs des longues heures passées sur des surfaces d'acier froides , souvent dans des postures inconfortables), les chantiers des climats plus au sud sont confrontés au risque de stress thermique, de coups de soleil, de surfaces de travail suffisamment chaudes pour cuisiner, d'insectes et même de morsures de serpent. Une grande partie de ce travail est effectué sur, dans, sous ou autour de l'eau. Souvent, les courants de marée rapides peuvent être fouettés par le vent, provoquant une surface de travail tangente et roulante sur laquelle les travailleurs doivent effectuer des tâches très exigeantes dans une variété de positions, avec des outils et des équipements susceptibles d'infliger des blessures physiques graves. Ce même vent souvent imprévisible est une force avec laquelle il faut compter lors du déplacement, de la suspension ou du placement d'unités pesant souvent plus de 1,000 XNUMX tonnes avec une seule ou plusieurs grues de levage. Les défis présentés par l'environnement naturel sont multiples et offrent une combinaison apparemment infinie de situations pour lesquelles les praticiens de la sécurité et de la santé doivent concevoir des mesures préventives. Une main-d'œuvre bien informée et formée est essentielle.

Au fur et à mesure que le navire grandit à partir des premières plaques d'acier qui composent la quille, il devient un environnement en constante évolution et de plus en plus complexe avec un sous-ensemble en constante évolution de dangers potentiels et de situations dangereuses nécessitant non seulement des procédures bien fondées pour accomplir le travail, mais des mécanismes pour reconnaître et traiter les milliers de situations imprévues qui surviennent invariablement au cours du processus de construction. Au fur et à mesure que le navire grandit, des échafaudages ou des passerelles sont continuellement ajoutés pour permettre l'accès à la coque. Bien que la construction même de cette plateforme soit un travail hautement spécialisé et parfois intrinsèquement dangereux, son achèvement signifie que les travailleurs sont soumis à des risques de plus en plus grands à mesure que la hauteur de la plateforme au-dessus du sol ou de l'eau augmente. Alors que la coque commence à prendre forme, l'intérieur du navire prend également forme car les méthodes de construction modernes permettent d'empiler de grands sous-ensembles les uns sur les autres, et des espaces clos et confinés se forment.

C'est à ce stade du processus que la nature à forte intensité de main-d'œuvre du travail est la plus apparente. Les mesures de sécurité et de santé doivent être bien coordonnées. La sensibilisation des travailleurs (pour la sécurité à la fois du travailleur individuel et des personnes à proximité) est fondamentale pour un travail sans accident.

Chaque espace dans les limites de la coque est conçu dans un but très spécialisé. La coque peut être un vide qui contiendra du lest, ou elle peut abriter des réservoirs, des cales à cargaison, des compartiments de couchage ou un centre de contrôle de combat hautement sophistiqué. Dans tous les cas, la construction nécessitera un certain nombre de travailleurs spécialisés pour effectuer diverses tâches à proximité les uns des autres. Un scénario typique peut trouver des tuyauteurs brasant des vannes en position, des électriciens tirant des câbles métalliques et installant des cartes de circuits imprimés, des peintres au pinceau effectuant des retouches, des monteurs de navires positionnant et soudant des plaques de pont, des équipes d'isolateurs ou de charpentiers et une équipe de test vérifiant qu'un système est activé dans le même zone au même moment. De telles situations, et d'autres encore plus complexes, se produisent toute la journée, tous les jours, selon un schéma en constante évolution dicté par des changements d'horaire ou d'ingénierie, la disponibilité du personnel et même la météo.

L'application de revêtements présente un certain nombre de risques. Les opérations de peinture au pistolet doivent être réalisées, souvent dans des espaces confinés et avec des peintures et des solvants volatils et/ou une variété de revêtements de type époxy, connus pour leurs caractéristiques sensibilisantes.

D'énormes progrès dans le domaine de la sécurité et de la santé des travailleurs des chantiers navals ont été réalisés au fil des ans grâce au développement d'équipements et de méthodes de construction améliorés, d'installations plus sûres et d'une main-d'œuvre hautement qualifiée. Cependant, les gains les plus importants ont été réalisés et continuent d'être réalisés alors que nous portons notre attention sur le travailleur individuel et que nous nous concentrons sur l'élimination des comportements qui contribuent de manière si importante aux accidents. Bien que cela puisse être dit de presque toutes les industries, le caractère à forte intensité de main-d'œuvre du travail dans les chantiers navals le rend particulièrement important. Au fur et à mesure que nous nous dirigeons vers des programmes de sécurité et de santé qui impliquent plus activement le travailleur et intègrent ses idées, non seulement le travailleur est-il plus conscient des risques inhérents au travail et de la manière de les éviter, mais il commence à se sentir responsable de la programme. C'est avec cette propriété que le véritable succès en matière de sécurité et de santé peut être réalisé.

 

Noir

Construction navale

La construction d'un navire est un processus très technique et compliqué. Il implique le mélange de nombreux métiers spécialisés et d'employés contractuels travaillant sous le contrôle d'un entrepreneur principal. La construction navale est réalisée à des fins militaires et commerciales. Il s'agit d'une entreprise internationale, avec de grands chantiers navals du monde entier en concurrence pour une quantité de travail assez limitée.

La construction navale a radicalement changé depuis les années 1980. Auparavant, la plupart des constructions se déroulaient dans un bâtiment ou une cale sèche, le navire étant construit presque pièce par pièce à partir de zéro. Cependant, les progrès de la technologie et une planification plus détaillée ont permis de construire le navire en sous-unités ou modules intégrant des services publics et des systèmes. Ainsi, les modules peuvent être connectés relativement facilement. Ce processus est plus rapide, moins coûteux et offre un meilleur contrôle de la qualité. De plus, ce type de construction se prête à l'automatisation et à la robotique, non seulement en économisant de l'argent, mais en réduisant l'exposition aux risques chimiques et physiques.

Aperçu du processus de construction de navires

La figure 1 donne un aperçu de la construction navale. La première étape est la conception. Les considérations de conception pour les différents types de navires varient considérablement. Les navires peuvent transporter des matériaux ou des personnes, peuvent être des navires de surface ou souterrains, peuvent être militaires ou commerciaux et peuvent être à propulsion nucléaire ou non nucléaire. Dans la phase de conception, non seulement les paramètres de construction normaux doivent être pris en compte, mais les risques pour la sécurité et la santé associés au processus de construction ou de réparation doivent être pris en compte. De plus, les questions environnementales doivent être abordées.

Figure 1. Organigramme de la construction navale.  

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  Construction navale de Newport News

L'élément de base de la construction navale est la tôle d'acier. Les plaques sont coupées, façonnées, pliées ou autrement fabriquées selon la configuration souhaitée spécifiée par la conception (voir figure 2 et figure 3). En règle générale, les plaques sont découpées par un processus de découpe automatique à la flamme en différentes formes. Ces formes peuvent ensuite être soudées ensemble pour former des poutres en I et en T et d'autres éléments structuraux (voir figure 4).

Figure 2. Découpage automatique à la flamme d'une plaque d'acier dans un atelier de fabrication. 

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Eileen Mirsch

Figure 3. Pliage d'une tôle d'acier.

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Construction navale de Newport News

Figure 4. Tôle d'acier soudée faisant partie de la coque d'un navire.

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Construction navale de Newport News

Les plaques sont ensuite envoyées aux ateliers de fabrication, où elles sont assemblées en différents ensembles et sous-ensembles (voir figure 5). À ce stade, la tuyauterie, les systèmes électriques et autres systèmes utilitaires sont assemblés et intégrés dans les unités. Les unités sont assemblées par soudage automatique ou manuel ou une combinaison des deux. Plusieurs types de procédés de soudage sont employés. Le plus courant est le soudage à la baguette, dans lequel une électrode consommable est utilisée pour joindre l'acier. D'autres procédés de soudage utilisent des arcs sous protection gazeuse inerte et même des électrodes non consommables.

Figure 5. Travail sur un sous-ensemble de navire

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 Construction navale de Newport News

Les unités ou sous-ensembles sont généralement ensuite transférés sur un plateau à ciel ouvert ou une zone de dépôt où le montage ou l'assemblage d'ensembles se produit pour former des unités ou des blocs encore plus grands (voir figure 6). Ici, des soudures et des ajustements supplémentaires ont lieu. De plus, les unités et les soudures doivent subir des inspections et des tests de contrôle de la qualité tels que la radiographie, les ultrasons et d'autres tests destructifs ou non destructifs. Les soudures jugées défectueuses doivent être enlevées par meulage, groupement arc-air ou burinage puis remplacées. À ce stade, les unités sont décapées à l'abrasif pour assurer un profilage correct et peintes (voir figure 7). La peinture peut être appliquée au pinceau, au rouleau ou au pistolet. La pulvérisation est le plus souvent utilisée. Les peintures peuvent être inflammables ou toxiques ou constituer une menace pour l'environnement. Le contrôle des opérations de décapage à l'abrasif et de peinture doit être effectué à ce moment.

Figure 6. Combinaison de sous-ensembles de navires en blocs plus grands

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Construction navale de Newport News

Figure 7. Décapage à l'abrasif des éléments du navire avant peinture.

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 Judi Baldwin

Les plus grandes unités terminées sont ensuite déplacées vers la cale sèche, la voie navigable ou la zone d'assemblage final. Ici, les plus grandes unités sont assemblées pour former le navire (voir figure 8). Encore une fois, beaucoup de soudure et d'ajustement se produisent. Une fois que la coque est structurellement complète et étanche, le navire est mis à l'eau. Cela peut impliquer de le faire glisser dans l'eau depuis la voie maritime sur laquelle il a été construit, d'inonder le quai dans lequel il a été construit ou de descendre le navire dans l'eau. Les lancements sont presque toujours accompagnés de grandes célébrations et de fanfare.

Figure 8. Ajout de la proue du navire au reste du navire.

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Construction navale de Newport News

Une fois le navire lancé, il entre dans la phase d'armement. Beaucoup de temps et de matériel sont nécessaires. Les travaux comprennent la pose du câblage et de la tuyauterie, l'aménagement des cuisines et des logements, les travaux d'isolation, l'installation des équipements électroniques et des aides à la navigation et l'installation des machines de propulsion et auxiliaires. Ce travail est effectué par une grande variété de métiers spécialisés.

Après l'achèvement de la phase d'équipement, le navire subit à la fois des essais à quai et en mer, au cours desquels tous les systèmes du navire s'avèrent pleinement fonctionnels et opérationnels. Enfin, une fois tous les tests et les travaux de réparation associés effectués, le navire est livré au client.

Fabrication d'acier

Une discussion détaillée du processus de fabrication de l'acier suit. Il est abordé dans le contexte du découpage, du soudage et de la peinture.

Coupe

La « chaîne de montage » du chantier naval commence dans la zone de stockage de l'acier. Ici, de grandes plaques d'acier de différentes résistances, tailles et épaisseurs sont stockées et préparées pour la fabrication. L'acier est ensuite sablé avec de l'abrasif et apprêté avec un apprêt de construction qui préserve l'acier pendant les différentes phases de construction. La plaque d'acier est ensuite transportée vers une installation de fabrication. Ici, la plaque d'acier est découpée par des brûleurs automatiques à la taille souhaitée (voir figure 2). Les bandes résultantes sont ensuite soudées ensemble pour former les composants structurels du navire (figure 4).

Soudage

La charpente de la plupart des navires est constituée de différentes qualités d'acier doux et à haute résistance. L'acier offre la formabilité, l'usinabilité et la soudabilité requises, combinées à la résistance nécessaire aux navires océaniques. Diverses qualités d'acier prédominent dans la construction de la plupart des navires, bien que l'aluminium et d'autres matériaux non ferreux soient utilisés pour certaines superstructures (par exemple, les roufs) et d'autres zones spécifiques à l'intérieur du navire. D'autres matériaux trouvés sur les navires, comme l'acier inoxydable, l'acier galvanisé et l'alliage cuivre-nickel, sont utilisés à diverses fins de résistance à la corrosion et pour améliorer l'intégrité structurelle. Cependant, les matériaux non ferreux sont utilisés en quantité beaucoup moins importante que l'acier. Les systèmes de bord (par exemple, la ventilation, le combat, la navigation et la tuyauterie) sont généralement ceux où les matériaux les plus « exotiques » sont utilisés. Ces matériaux sont nécessaires pour remplir une grande variété de fonctions, y compris les systèmes de propulsion des navires, l'alimentation de secours, les cuisines, les stations de pompage pour le transfert de carburant et les systèmes de combat.

L'acier utilisé pour la construction peut être subdivisé en trois types : acier doux, à haute résistance et fortement allié. Les aciers doux ont des propriétés précieuses et sont faciles à produire, à acheter, à former et à souder. D'autre part, les aciers à haute résistance sont légèrement alliés pour fournir des propriétés mécaniques supérieures aux aciers doux. Des aciers à très haute résistance ont été développés spécifiquement pour une utilisation dans la construction navale. En général, les aciers à haute résistance et à haut rendement sont appelés HY-80, HY-100 et HY-130. Ils ont des propriétés de résistance supérieures à celles des aciers à haute résistance de qualité commerciale. Des procédés de soudage plus compliqués sont nécessaires pour les aciers à haute résistance afin d'éviter la détérioration de leurs propriétés. Des baguettes de soudure spécifiques sont nécessaires pour l'acier à haute résistance, et le chauffage du joint de soudure (préchauffage) est généralement nécessaire. Une troisième classe générale d'aciers, les aciers fortement alliés, sont fabriqués en incluant des quantités relativement importantes d'éléments d'alliage tels que le nickel, le chrome et le manganèse. Ces aciers, parmi lesquels les aciers inoxydables, possèdent des propriétés de résistance à la corrosion intéressantes et nécessitent également des procédés de soudage particuliers.

L'acier est un excellent matériau pour la construction navale, et le choix de l'électrode de soudage est essentiel dans toutes les applications de soudage pendant la construction. L'objectif standard est d'obtenir une soudure avec des caractéristiques de résistance équivalentes à celles du métal de base. Étant donné que des défauts mineurs sont susceptibles de se produire lors du soudage de production, les soudures sont souvent conçues et les électrodes de soudage choisies pour produire des soudures avec des propriétés supérieures à celles du métal de base.

L'aluminium a trouvé une application accrue en tant que métal de construction navale en raison de son rapport résistance / poids élevé par rapport à l'acier. Bien que l'utilisation de l'aluminium pour les coques ait été limitée, les superstructures en aluminium sont de plus en plus courantes pour la construction de navires militaires et marchands. Les navires fabriqués uniquement à partir d'aluminium sont principalement des bateaux de plus petite taille, tels que des bateaux de pêche, des bateaux de plaisance, des petits bateaux à passagers, des canonnières et des hydroptères. L'aluminium utilisé pour la construction et la réparation navale est généralement allié au manganèse, au magnésium, au silicium et/ou au zinc. Ces alliages offrent une bonne solidité, résistance à la corrosion et soudabilité.

Les processus de soudage des chantiers navals, ou plus précisément le soudage par fusion, sont effectués à presque tous les endroits de l'environnement du chantier naval. Le processus consiste à assembler des métaux en portant les surfaces adjacentes à des températures extrêmement élevées pour les fusionner avec un matériau de remplissage fondu. Une source de chaleur est utilisée pour chauffer les bords du joint, leur permettant de fusionner avec le métal d'apport fondu (électrode, fil ou tige). La chaleur requise est généralement générée par un arc électrique ou une flamme de gaz. Les chantiers navals choisissent le type de procédé de soudage en fonction des spécifications du client, des taux de production et d'une variété de contraintes d'exploitation, y compris les réglementations gouvernementales. Les normes pour les navires militaires sont généralement plus strictes que pour les navires commerciaux.

Un facteur important en ce qui concerne les processus de soudage par fusion est le blindage contre l'arc pour protéger le bain de soudure. La température du bain de soudure est nettement supérieure au point de fusion du métal adjacent. À des températures extrêmement élevées, une réaction avec l'oxygène et l'azote dans l'atmosphère est rapide et a des effets négatifs sur la résistance de la soudure. Si l'oxygène et l'azote de l'atmosphère sont piégés dans le métal fondu et la tige en fusion, une fragilisation de la zone de soudure se produira. Pour protéger contre cette impureté de soudure et garantir la qualité de la soudure, une protection contre l'atmosphère est nécessaire. Dans la plupart des procédés de soudage, le blindage est réalisé par l'ajout d'un flux, d'un gaz ou d'une combinaison des deux. Lorsqu'un matériau de flux est utilisé, les gaz générés par la vaporisation et la réaction chimique à la pointe de l'électrode entraînent une combinaison de flux et de protection contre les gaz qui protègent la soudure du piégeage d'azote et d'oxygène. Le blindage est abordé dans les sections suivantes, où des procédés de soudage spécifiques sont décrits.

Dans le soudage à l'arc électrique, un circuit est créé entre la pièce et une électrode ou un fil. Lorsque l'électrode ou le fil est maintenu à une courte distance de la pièce, un arc à haute température est créé. Cet arc génère suffisamment de chaleur pour faire fondre les bords de la pièce et la pointe de l'électrode ou du fil pour produire un système de soudage par fusion. Il existe un certain nombre de procédés de soudage à l'arc électrique adaptés à une utilisation dans la construction navale. Tous les procédés nécessitent une protection de la zone de soudage vis-à-vis de l'atmosphère. Ils peuvent être subdivisés en procédés sous protection contre les flux et sous protection contre les gaz.

Les fabricants d'équipements de soudage et de produits consommables et non consommables associés rapportent que le soudage à l'arc avec des électrodes consommables est le procédé de soudage le plus universel.

Soudage à l'arc sous protection (SMAW). Les procédés de soudage à l'arc électrique sous flux protégé se distinguent principalement par leur caractère manuel ou semi-automatique et le type d'électrode consommable utilisée. Le procédé SMAW utilise une électrode consommable (30.5 à 46 cm de longueur) avec un revêtement de flux sec, maintenue dans un support et alimentée par le soudeur sur la pièce à usiner. L'électrode est constituée de l'âme de la tige d'apport en métal solide, fabriquée à partir d'un matériau étiré ou coulé recouvert d'une gaine de poudres métalliques. Le SMAW est aussi fréquemment appelé "soudage à la baguette" et "soudage à l'arc". Le métal de l'électrode est entouré d'un flux qui fond au fur et à mesure que le soudage progresse, recouvrant le métal fondu déposé de laitier et enveloppant la zone immédiate dans une atmosphère de gaz protecteur. Le SMAW manuel peut être utilisé pour le soudage à plat (à plat), horizontal, vertical et au plafond. Les procédés SMAW peuvent également être utilisés de manière semi-automatique grâce à l'utilisation d'une machine de soudage par gravité. Les machines à gravité utilisent le poids de l'électrode et du support pour produire un déplacement le long de la pièce.

Soudage à l'arc submergé (SAW) est un autre procédé de soudage à l'arc électrique sous protection contre le flux utilisé dans de nombreux chantiers navals. Dans ce processus, une couverture de flux granulé est déposée sur la pièce à usiner, suivie d'une électrode en fil métallique nu consommable. Généralement, l'électrode sert de matériau de remplissage, bien que dans certains cas, des granulés métalliques soient ajoutés au flux. L'arc, immergé dans la couverture de flux, fait fondre le flux pour produire un écran fondu protecteur isolé dans la zone de soudure. Une concentration de chaleur élevée permet des dépôts de soudure importants à des vitesses relativement élevées. Après soudage, le métal en fusion est protégé par une couche de flux fondu, qui est ensuite retirée et peut être récupérée. Le soudage à l'arc submergé doit être effectué à la main et convient parfaitement au soudage bout à bout de plaques ensemble sur des lignes de panneaux, des zones de plateaux et des zones de montage. Le processus SAW est généralement entièrement automatique, avec un équipement monté sur un chariot mobile ou une plate-forme automotrice au-dessus de la pièce à usiner. Étant donné que le processus SAW est principalement automatique, une bonne partie du temps est consacrée à l'alignement du joint de soudure avec la machine. De même, étant donné que l'arc SAW fonctionne sous une couverture de flux granulé, le taux de génération de fumées (FGR) ou le taux de formation de fumées (FFR) est faible et restera constant dans diverses conditions de fonctionnement à condition qu'il y ait une couverture de flux adéquate.

Soudage à l'arc sous gaz et métal (GMAW). Une autre grande catégorie de soudage à l'arc électrique comprend les procédés sous protection gazeuse. Ces procédés utilisent généralement des électrodes à fil nu avec un gaz de protection fourni de l'extérieur qui peut être inerte, actif ou une combinaison des deux. GMAW, aussi communément appelé métal gaz inerte (MIG), utilise un fil-électrode de petit diamètre consommable, alimenté automatiquement, et une protection contre les gaz. GMAW est la réponse à une méthode recherchée depuis longtemps pour pouvoir souder en continu sans l'interruption du changement d'électrodes. Un dévidoir automatique est nécessaire. Un système d'enroulement de fil fournit un taux de remplissage d'électrode/fil qui est à une vitesse constante, ou la vitesse fluctue avec un capteur de tension. Au point où l'électrode rencontre l'arc de soudage, l'argon ou l'hélium utilisé comme gaz de protection est fourni par le pistolet de soudage. Il a été constaté que pour le soudage de l'acier, une combinaison de CO2 et/ou un gaz inerte pourrait être utilisé. Souvent, une combinaison de gaz est utilisée pour optimiser le coût et la qualité de la soudure.

Soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW). Un autre type de procédé de soudage sous protection gazeuse est le soudage à l'arc sous gaz tungstène, parfois appelé gaz inerte de tungstène (TIG) ou le nom commercial Heliarc, car l'hélium était initialement utilisé comme gaz de protection. Il s'agissait du premier des «nouveaux» procédés de soudage, après le soudage à la baguette d'environ 25 ans. L'arc est généré entre la pièce et une électrode en tungstène, qui n'est pas consommée. Un gaz inerte, généralement de l'argon ou de l'hélium, fournit le blindage et permet un processus propre et à faible dégagement de fumée. De plus, l'arc de procédé GTAW ne transfère pas le métal d'apport, mais fait simplement fondre le matériau et le fil, ce qui donne une soudure plus propre. Le GTAW est le plus souvent utilisé dans les chantiers navals pour souder l'aluminium, la tôle et les tuyaux et tubes de petit diamètre, ou pour déposer la première passe sur une soudure multipasse dans des tuyaux et raccords plus gros.

Soudage à l'arc avec noyau de flux (FCAW) utilise un équipement similaire à GMAW en ce que le fil est alimenté en continu vers l'arc. La principale différence est que l'électrode FCAW est un fil d'électrode tubulaire avec un centre de noyau de flux qui aide à un blindage localisé dans l'environnement de soudage. Certains fils fourrés fournissent un blindage adéquat avec le noyau de flux seul. Cependant, de nombreux procédés FCAW utilisés dans l'environnement de la construction navale nécessitent l'ajout d'une protection contre les gaz pour les exigences de qualité de l'industrie de la construction navale.

Le procédé FCAW fournit une soudure de haute qualité avec des taux de production et une efficacité de soudeur plus élevés que le procédé SMAW traditionnel. Le procédé FCAW permet de répondre à une gamme complète d'exigences de production, telles que le soudage aérien et vertical. Les électrodes FCAW ont tendance à être un peu plus chères que les matériaux SMAW, bien que dans de nombreux cas, une qualité et une productivité accrues valent l'investissement.

Soudage à l'arc plasma (PAW). Le dernier des procédés de soudage sous protection gazeuse est le soudage plasma-métal sous gaz inerte. PAW est très similaire au processus GTAW, sauf que l'arc est forcé de passer par une restriction avant d'atteindre la pièce à usiner. Le résultat est un jet de plasma extrêmement chaud et rapide. Le plasma est un courant de gaz ionisant qui transporte l'arc, qui est généré en resserrant l'arc pour qu'il passe à travers un petit orifice de la torche. Le PAW produit un arc à haute température plus concentré, ce qui permet un soudage plus rapide. Mis à part l'utilisation de l'orifice pour accélérer le gaz, PAW est identique à GTAW, utilisant une électrode de tungstène non consommable et un écran de gaz inerte. Le PAW est généralement manuel et a une utilisation minimale dans la construction navale, bien qu'il soit parfois utilisé pour des applications de pulvérisation à la flamme. Il est principalement utilisé pour la découpe de l'acier dans l'environnement de la construction navale (voir figure 9).

Figure 9. Découpe à l'arc plasma sous l'eau d'une tôle d'acier

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Caroline Kiehner

Soudage au gaz, brasage et soudure. Le soudage au gaz utilise la chaleur générée par la combustion d'un combustible gazeux et utilise généralement une tige de remplissage pour le métal déposé. Le combustible le plus courant est l'acétylène, utilisé en combinaison avec l'oxygène (soudage au gaz oxyacétylène). Une torche à main dirige la flamme vers la pièce à usiner tout en fondant simultanément le métal d'apport qui se dépose sur le joint. La surface de la pièce à usiner fond pour former une flaque d'eau fondue, avec un matériau de remplissage utilisé pour combler les lacunes ou les rainures. Le métal en fusion, principalement du métal d'apport, se solidifie au fur et à mesure que la torche progresse le long de la pièce à usiner. Le soudage au gaz est relativement lent et ne convient pas à une utilisation avec un équipement automatique ou semi-automatique. Par conséquent, il est rarement utilisé pour le soudage de production normal dans les chantiers navals. L'équipement est petit et portable, et il peut être utile pour le soudage de tôles minces (jusqu'à environ 7 mm), ainsi que pour les tuyaux de petit diamètre, les troncs de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) (tôle), les câbles électriques manières et pour le brasage ou le brasage. Un équipement identique ou similaire est utilisé pour la découpe.

Le soudage et le brasage sont des techniques permettant de lier deux surfaces métalliques sans faire fondre le métal de base. Un liquide est amené à s'écouler et à remplir l'espace entre les deux surfaces, puis à se solidifier. Si la température du métal d'apport est inférieure à 450 °C, le processus est appelé brasage ; si elle est supérieure à 450°C, le processus est appelé brasage. La soudure est généralement effectuée à l'aide de la chaleur d'un fer à souder, d'une flamme, d'une résistance électrique ou d'une induction. Le brasage utilise la chaleur d'une flamme, d'une résistance ou d'une induction. Le brasage peut également être effectué en trempant les pièces dans un bain. Les joints soudés et brasés n'ont pas les propriétés de résistance des joints soudés. Par conséquent, le brasage et le soudage trouvent une application limitée dans la construction et la réparation navales, à l'exception principalement des joints de tuyaux de petit diamètre, de la fabrication de tôles, des petits travaux de menuiserie peu fréquents et des fonctions de maintenance.

Autres procédés de soudage. Il existe d'autres types de soudage qui peuvent être utilisés dans l'environnement du chantier naval en petites quantités pour diverses raisons. Soudage sous laitier électroconducteur transfère la chaleur à travers le laitier fondu, qui fait fondre la pièce et le métal d'apport. Bien que l'équipement utilisé soit similaire à celui utilisé pour le soudage à l'arc électrique, le laitier est maintenu à l'état fondu par sa résistance au courant passant entre l'électrode et la pièce à usiner. Il s'agit donc d'une forme de soudage par résistance électrique. Souvent, une plaque d'appui refroidie est utilisée derrière la pièce pour contenir le bain de fusion. Soudage électrogaz utilise une configuration similaire mais utilise une électrode enrobée de flux et du CO2 protection contre les gaz. Ces deux procédés sont très efficaces pour réaliser automatiquement des soudures bout à bout verticales et sont très avantageux pour les tôles plus épaisses. Ces techniques devraient recevoir une application considérablement plus large dans la construction navale.

Soudage thermite est un processus qui utilise du métal liquide surchauffé pour faire fondre la pièce et le métal d'apport fourni. Le métal liquide résulte d'une réaction chimique entre un oxyde fondu et de l'aluminium. Le métal liquide est versé dans la cavité à souder, et la cavité est entourée d'un moule en sable. Le soudage aluminothermique est quelque peu similaire au moulage et est principalement utilisé pour réparer les pièces moulées et les pièces forgées ou pour souder de grandes sections structurelles telles qu'un cadre de poupe.

La soudure au laser est une nouvelle technologie qui utilise un faisceau laser pour fondre et assembler la pièce. Bien que la faisabilité du soudage au laser ait été prouvée, le coût a empêché son application commerciale à ce jour. Le potentiel d'un soudage efficace et de haute qualité pourrait faire du soudage au laser une technique importante pour la construction navale à l'avenir.

Une autre technique de soudage relativement nouvelle est appelée soudage par faisceau d'électrons. La soudure est réalisée en lançant un flux d'électrons à travers un orifice vers la pièce à usiner, qui est entourée d'un gaz inerte. Le soudage par faisceau d'électrons ne dépend pas de la conductivité thermique du matériau pour faire fondre le métal. Par conséquent, les besoins énergétiques inférieurs et les effets métallurgiques réduits sur l'acier sont des avantages significatifs de cette technique. Comme pour le soudage au laser, le coût élevé est un problème majeur.

Goujons soudés est une forme de soudage à l'arc électrique dans lequel le goujon lui-même est l'électrode. Un pistolet de soudage de goujons maintient le goujon pendant que l'arc se forme et que la plaque et l'extrémité du goujon fondent. Le pistolet force alors le goujon contre la plaque et le goujon est soudé à la plaque. Le blindage est obtenu par l'utilisation d'une férule en céramique entourant le plot. Le soudage des goujons est un processus semi-automatique couramment utilisé dans la construction navale pour faciliter l'installation de matériaux non métalliques, tels que l'isolation, sur des surfaces en acier.

Peinture et revêtement de finition

La peinture est effectuée à presque tous les endroits du chantier naval. La nature de la construction et de la réparation navales nécessite l'utilisation de plusieurs types de peintures pour diverses applications. Les types de peinture vont des revêtements à base d'eau aux revêtements époxy haute performance. Le type de peinture nécessaire pour une certaine application dépend de l'environnement auquel le revêtement sera exposé. Les équipements d'application de peinture vont des simples pinceaux et rouleaux aux pulvérisateurs sans air et aux machines automatiques. En général, les exigences en matière de peinture à bord existent dans les domaines suivants :

  • sous l'eau (fond de coque)
  • ligne de flottaison
  • superstructures de surface
  • espaces intérieurs et réservoirs
  • ponts météorologiques
  • équipement en vrac.

 

De nombreux systèmes de peinture différents existent pour chacun de ces emplacements, mais les navires de la marine peuvent nécessiter un type de peinture spécifique pour chaque application via une spécification militaire (Mil-spec). Il existe de nombreuses considérations lors du choix des peintures, y compris les conditions environnementales, la gravité de l'exposition environnementale, les temps de séchage et de durcissement, l'équipement et les procédures d'application. De nombreux chantiers navals disposent d'installations et d'emplacements spécifiques où la peinture a lieu. Les installations fermées sont coûteuses, mais offrent une qualité et une efficacité supérieures. La peinture à l'air libre a généralement une efficacité de transfert plus faible et est limitée à de bonnes conditions météorologiques.

Systèmes de revêtement de peinture pour chantier naval. Les peintures sont utilisées à diverses fins à divers endroits sur les navires. Aucune peinture ne peut remplir toutes les fonctions souhaitées (par exemple, prévention de la rouille, antisalissure et résistance alcaline). Les peintures sont composées de trois ingrédients principaux : un pigment, un véhicule et un solvant. Les pigments sont de petites particules qui déterminent généralement la couleur ainsi que les nombreuses propriétés associées au revêtement. Des exemples de pigments sont l'oxyde de zinc, le talc, le carbone, le goudron de houille, le plomb, le mica, l'aluminium et la poussière de zinc. Le véhicule peut être considéré comme la colle qui maintient les pigments de peinture ensemble. De nombreuses peintures sont désignées par leur type de liant (par exemple, époxy, alkyde, uréthane, vinyle, phénolique). Le liant est également très important pour déterminer les caractéristiques de performance du revêtement (par exemple, la flexibilité, la résistance chimique, la durabilité, la finition). Le solvant est ajouté pour diluer la peinture et permettre une application fluide sur les surfaces. La partie solvant de la peinture s'évapore lorsque la peinture sèche. Certains solvants typiques comprennent l'acétone, l'essence minérale, le xylène, la méthyléthylcétone et l'eau. Les peintures anticorrosives et antisalissures sont généralement utilisées sur les coques des navires et sont les deux principaux types de peinture utilisés dans l'industrie de la construction navale. Le peintures anticorrosives sont soit des systèmes de revêtement à base de vinyle, de laque, d'uréthane ou plus récents à base d'époxy. Les systèmes époxy sont aujourd'hui très appréciés et présentent toutes les qualités requises par le milieu marin. Peintures anti-salissures sont utilisés pour empêcher la croissance et la fixation d'organismes marins sur les coques des navires. Les peintures à base de cuivre sont largement utilisées comme peintures antisalissures. Ces peintures libèrent d'infimes quantités de substances toxiques à proximité immédiate de la coque du navire. Pour obtenir des couleurs différentes, du noir de fumée, de l'oxyde de fer rouge ou du dioxyde de titane peuvent être ajoutés à la peinture.

Revêtements d'apprêt pour chantier naval. Le premier système de revêtement appliqué sur les tôles d'acier brutes et les pièces est généralement un apprêt de préconstruction, parfois appelé « apprêt d'atelier ». Cette couche est importante pour maintenir l'état de la pièce tout au long du processus de construction. L'apprêt de préconstruction est effectué sur des plaques d'acier, des profilés, des sections de tuyauterie et des conduits de ventilation. L'apprêt d'atelier a deux fonctions importantes : (1) préserver le matériau en acier pour le produit final et (2) contribuer à la productivité de la construction. La plupart des primaires de préconstruction sont riches en zinc, avec des liants organiques ou inorganiques. Les silicates de zinc sont prédominants parmi les primaires de zinc inorganiques. Les systèmes de revêtement de zinc protègent les revêtements de la même manière que la galvanisation. Si le zinc est enduit sur de l'acier, l'oxygène réagira avec le zinc pour former de l'oxyde de zinc, qui forme une couche étanche qui ne permet pas à l'eau et à l'air d'entrer en contact avec l'acier.

Matériel d'application de peinture. Il existe de nombreux types d'équipements d'application de peinture utilisés dans l'industrie de la construction navale. Deux méthodes couramment utilisées sont les pulvérisateurs à air comprimé et sans air. Les systèmes à air comprimé pulvérisent à la fois de l'air et de la peinture, ce qui provoque l'atomisation (séchage) rapide de la peinture avant qu'elle n'atteigne la surface prévue. L'efficacité de transfert des systèmes de pulvérisation assistée par air peut varier de 65 à 80 %. Cette faible efficacité de transfert est principalement due à la surpulvérisation, à la dérive et aux inefficacités du pulvérisateur pneumatique ; ces pulvérisateurs deviennent obsolètes en raison de leur faible capacité de transfert.

La forme d'application de peinture la plus largement utilisée dans l'industrie de la construction navale est le pulvérisateur sans air. Le pulvérisateur sans air est un système qui comprime simplement la peinture dans une conduite hydraulique et possède une buse de pulvérisation à son extrémité ; la pression hydrostatique, au lieu de la pression atmosphérique, véhicule la peinture. Pour réduire la quantité de surpulvérisation et de déversement, les chantiers navals maximisent l'utilisation de pulvérisateurs de peinture sans air. Les pulvérisateurs sans air sont beaucoup plus propres à utiliser et ont moins de problèmes de fuite que les pulvérisateurs à air comprimé car le système nécessite moins de pression. Les pulvérisateurs sans air ont une efficacité de transfert proche de 90 %, selon les conditions. Une nouvelle technologie qui peut être ajoutée au pulvérisateur sans air est appelée haut volume, basse pression (HVLP). HVLP offre une efficacité de transfert encore plus élevée, dans certaines conditions. Les mesures de l'efficacité de transfert sont des estimations et incluent des tolérances pour les gouttes et les déversements qui peuvent se produire lors de la peinture.

Projection thermique, également connu sous le nom de pulvérisation de métal ou de flamme, est l'application de revêtements d'aluminium ou de zinc sur l'acier pour une protection à long terme contre la corrosion. Ce procédé de revêtement est utilisé dans une grande variété d'applications commerciales et militaires. Il est très différent des pratiques de revêtement conventionnelles en raison de son équipement spécialisé et de ses taux de production relativement lents. Il existe deux types de base de machines de revêtement thermique : le fil de combustion et la pulvérisation à l'arc. Le type de fil de combustion se compose de gaz combustibles et d'un système de flamme avec un contrôleur d'alimentation en fil. Les gaz combustibles font fondre le matériau à pulvériser sur les pièces. Le machine de pulvérisation à arc électrique utilise à la place un arc d'alimentation pour faire fondre le matériau pulvérisé à la flamme. Ce système comprend un système de compression et de filtration d'air, une alimentation et un contrôleur d'arc électrique et un pistolet pulvérisateur à flamme d'arc. La surface doit être correctement préparée pour une bonne adhérence des matériaux pulvérisés à la flamme. La technique de préparation de surface la plus courante est le sablage à l'air avec un grain fin (par exemple, l'oxyde d'aluminium).

Le coût initial de la projection thermique est généralement élevé par rapport à la peinture, bien que lorsque le cycle de vie est pris en compte, la projection thermique devient plus intéressante économiquement. De nombreux chantiers navals ont leurs propres machines de projection thermique, et d'autres chantiers navals sous-traitent leurs travaux de revêtement thermique. La projection thermique peut être effectuée en magasin ou à bord du navire.

Pratiques et méthodes de peinture. La peinture est effectuée dans presque toutes les zones du chantier naval, de l'apprêt initial de l'acier aux détails de peinture finaux du navire. Les méthodes de peinture varient considérablement d'un processus à l'autre. Le mélange de peinture est effectué à la fois manuellement et mécaniquement et se fait généralement dans une zone entourée de bermes ou de palettes de confinement secondaires ; certaines d'entre elles sont des zones couvertes. La peinture extérieure et intérieure est effectuée dans le chantier naval. Les clôtures enveloppantes, faites d'acier, de plastique ou de tissu, sont fréquemment utilisées pour aider à contenir les éclaboussures de peinture ou pour bloquer le vent et attraper les particules de peinture. La nouvelle technologie aidera à réduire la quantité de particules en suspension dans l'air. La réduction de la quantité de surpulvérisation réduit également la quantité de peinture utilisée et économise ainsi de l'argent au chantier naval.

Zones de préparation de surface et de peinture dans le chantier naval

Pour illustrer les pratiques de peinture et de préparation de surface dans l'industrie de la construction et de la réparation navales, les pratiques peuvent être décrites de manière générique dans cinq domaines principaux. Les cinq domaines suivants aident à illustrer comment la peinture se produit dans le chantier naval.

Coque La peinture. La peinture de la coque se produit à la fois sur les navires de réparation et sur les nouveaux navires de construction. La préparation et la peinture de la surface de la coque sur les navires de réparation sont normalement effectuées lorsque le navire est entièrement en cale sèche (c'est-à-dire sur la cale sèche d'une cale sèche flottante). Pour une nouvelle construction, la coque est préparée et peinte à un emplacement de construction en utilisant l'une des techniques décrites ci-dessus. Le sablage à l'air et/ou à l'eau avec des grains minéraux est le type de préparation de surface le plus courant pour les coques. La préparation de surface consiste à dynamiter la surface à partir de plates-formes ou d'ascenseurs. De même, la peinture est appliquée à l'aide de pulvérisateurs et d'équipements à grande portée tels que des monte-personnes, des nacelles à ciseaux ou des échafaudages portables. Les systèmes de peinture de coque varient selon le nombre de couches requises.

Peinture superstructure. La superstructure du navire se compose des ponts exposés, des roufs et d'autres structures au-dessus du pont principal. Dans de nombreux cas, des échafaudages seront utilisés à bord du navire pour atteindre les antennes, les maisons et autres superstructures. S'il est probable que de la peinture ou des matériaux de grenaillage tomberont dans les eaux adjacentes, une protection est mise en place. Sur les navires en réparation, la superstructure du navire est peinte principalement à quai. La surface est préparée à l'aide d'outils manuels ou d'un sablage à l'air comprimé. Une fois que la surface est préparée et que les matériaux de surface et les gravillons associés sont nettoyés et éliminés, la peinture peut commencer. Les systèmes de peinture sont généralement appliqués avec des pulvérisateurs de peinture sans air. Les peintres accèdent aux superstructures avec les échafaudages existants, les échelles et divers équipements de levage qui ont été utilisés lors de la préparation des surfaces. Le système de protection (le cas échéant) qui a été utilisé pour le confinement du souffle restera en place pour aider à contenir toute surpulvérisation de peinture.

Peinture intérieure cuve et compartiment. Les réservoirs et les compartiments à bord des navires doivent être revêtus et recouverts pour maintenir la longévité du navire. Le revêtement des citernes des navires de réparation nécessite une grande quantité de préparation de surface avant la peinture. La majorité des réservoirs se trouvent au fond du navire (p. ex. ballasts, cales, réservoirs de carburant). Les réservoirs sont préparés pour la peinture en utilisant des solvants et des détergents pour éliminer les accumulations de graisse et d'huile. Les eaux usées formées lors du nettoyage du réservoir doivent être correctement traitées et éliminées. Une fois les réservoirs séchés, ils sont décapés à l'abrasif. Pendant l'opération de sablage, le réservoir doit avoir de l'air recyclé et le sable doit être aspiré. Les systèmes de vide utilisés sont soit à anneau liquide, soit à vis rotative. Ces aspirateurs doivent être très puissants pour enlever le sable du réservoir. Les systèmes d'aspiration et les systèmes de ventilation sont généralement situés à la surface du quai et l'accès aux réservoirs se fait par des trous dans la coque. Une fois la surface sablée et le sable enlevé, la peinture peut commencer. Une ventilation adéquate et des respirateurs sont requis pour toute préparation et peinture de la surface des réservoirs et des compartiments (c'est-à-dire dans des espaces clos ou confinés).

Peindre la préparation de la surface selon les étapes de la construction. Une fois que les blocs, ou les unités multiples, quittent la zone d'assemblage, ils sont fréquemment transportés vers une zone de sablage où le bloc entier est préparé pour la peinture. À ce stade, le bloc est généralement dynamité jusqu'au métal nu (c'est-à-dire que l'apprêt de construction est retiré) (voir la figure 7 ). La méthode la plus fréquente pour la préparation de la surface des blocs est le sablage à la buse d'air. L'étape suivante est l'étape d'application de la peinture. Les peintres utilisent généralement un équipement de pulvérisation sans air sur les plates-formes d'accès. Une fois le système de revêtement du bloc appliqué, le bloc est transporté à l'étape sur bloc, où les matériaux d'équipement sont installés.

Zones de peinture de petites pièces. De nombreuses pièces composant un navire doivent être recouvertes d'un système de revêtement avant l'installation. Par exemple, les bobines de tuyauterie, les conduits de ventilation, les fondations et les portes sont peints avant d'être installés sur le bloc. Les petites pièces sont généralement préparées pour la peinture dans une zone désignée du chantier naval. La peinture de petites pièces peut être effectuée dans un autre endroit désigné du chantier naval qui correspond le mieux aux besoins de production. Certaines petites pièces sont peintes dans les différents ateliers, tandis que d'autres sont peintes dans un endroit standard exploité par le service de peinture.

Préparation de surface et peinture sur bloc et sur planche

La peinture finale du navire est effectuée à bord et des retouches de peinture sont fréquemment effectuées sur le bloc (voir figure 10). La peinture de retouche sur bloc se produit pour plusieurs raisons. Dans certains cas, les systèmes de peinture sont endommagés sur le bloc et doivent être refaits, ou peut-être que le mauvais système de peinture a été appliqué et doit être remplacé. La peinture sur bloc implique l'utilisation d'équipement portatif de sablage et de peinture dans toutes les zones d'équipement sur bloc. La peinture à bord consiste à préparer et à peindre les sections d'interface entre les blocs de construction et à repeindre les zones endommagées par la soudure, les retouches, l'équipement à bord et d'autres processus. Les surfaces peuvent être préparées à l'aide d'outils manuels, de ponçage, de brossage, de nettoyage au solvant ou de toute autre technique de préparation de surface. La peinture est appliquée avec des pulvérisateurs portables sans air, des rouleaux et des pinceaux.

Figure 10. Peinture de retouche sur la coque d'un navire.

SHP20F10

Construction navale de Newport News

Aménagement

L'équipement de pré-montage des blocs de construction est la méthode de construction navale actuelle utilisée par tous les constructeurs navals concurrents dans le monde. L'équipement est le processus d'installation de pièces et de divers sous-ensembles (par exemple, systèmes de tuyauterie, équipement de ventilation, composants électriques) sur le bloc avant de joindre les blocs ensemble lors des érections. L'équipement de blocs dans tout le chantier naval se prête à la formation d'une approche de chaîne de montage pour la construction navale.

Un équipement à chaque étape de la construction est prévu pour que le processus se déroule sans heurts dans tout le chantier naval. Pour simplifier, l'équipement peut être divisé en trois grandes étapes de construction une fois la structure métallique du bloc assemblée :

  1. équipement de l'unité
  2. équipement sur bloc
  3. équipement à bord.

 

Aménagement de l'unité est l'étape où les raccords, les pièces, les fondations, les machines et autres matériaux d'équipement sont assemblés indépendamment du bloc de coque (c'est-à-dire que les unités sont assemblées séparément des blocs structurels en acier). L'équipement des unités permet aux travailleurs d'assembler des composants et des systèmes de bord au sol, où ils ont un accès facile aux machines et aux ateliers. Les unités sont installées à l'étape de construction à bord ou sur bloc. Les unités sont de tailles, de formes et de complexités variées. Dans certains cas, les unités sont aussi simples qu'un moteur de ventilateur connecté à un plénum et à un serpentin. Les grandes unités complexes sont principalement composées de composants dans les locaux des machines, les chaudières, les salles des pompes et d'autres zones complexes du navire. L'équipement de l'unité consiste à assembler des bobines de tuyauterie et d'autres composants ensemble, puis à connecter les composants en unités. Les locaux des machines sont des zones du navire où se trouvent les machines (par exemple, les salles des machines, les stations de pompage et les génératrices) et où l'équipement y est intensif. L'équipement des unités au sol augmente la sécurité et l'efficacité en réduisant les heures de travail qui seraient autrement allouées au travail sur bloc ou à bord dans des espaces plus confinés où les conditions sont plus difficiles.

Aménagement sur bloc est l'étape de la construction où la plupart des matériaux d'équipement sont installés sur les blocs. Les matériaux d'équipement installés sur le bloc comprennent des systèmes de ventilation, des systèmes de tuyauterie, des portes, des lumières, des échelles, des garde-corps, des ensembles électriques, etc. De nombreuses unités sont également installées à l'étape sur bloc. Tout au long de l'étape d'équipement sur bloc, le bloc peut être soulevé, tourné et déplacé pour faciliter efficacement l'installation des matériaux d'équipement sur les plafonds, les murs et les sols. Tous les ateliers et services du chantier naval doivent être en communication à l'étape du bloc pour s'assurer que les matériaux sont installés au bon moment et au bon endroit.

Equipement à bord est effectuée après que les blocs ont été soulevés sur le navire en construction (c'est-à-dire après l'érection). À ce moment, le navire est soit à une position de construction (voies de construction ou quai de construction), soit le navire peut être amarré au quai. Les blocs sont déjà équipés dans une large mesure, bien que beaucoup plus de travail soit encore nécessaire avant que le navire soit prêt à fonctionner. L'équipement à bord implique le processus d'installation de grandes unités et de blocs à bord du navire. L'installation comprend le levage des gros blocs et des unités à bord du nouveau navire et le soudage ou le boulonnage en place. L'équipement à bord comprend également la connexion des systèmes de bord (c'est-à-dire le système de tuyauterie, le système de ventilation et le système électrique). Tous les systèmes de câblage sont tirés dans tout le navire à l'étape embarquée.

Essais

L'étape d'exploitation et de test de la construction évalue la fonctionnalité des composants et des systèmes installés. À ce stade, les systèmes sont exploités, inspectés et testés. Si les systèmes échouent aux tests pour une raison quelconque, le système doit être réparé et retesté jusqu'à ce qu'il soit pleinement opérationnel. Tous les systèmes de tuyauterie à bord du navire sont pressurisés pour localiser les fuites qui peuvent exister dans le système. Les réservoirs nécessitent également des tests structurels, qui sont accomplis en remplissant les réservoirs avec des fluides (c'est-à-dire, de l'eau salée ou de l'eau douce) et en inspectant la stabilité structurelle. La ventilation, l'électricité et de nombreux autres systèmes sont testés. La plupart des tests et des opérations du système ont lieu pendant que le navire est amarré au quai. Cependant, il existe une tendance croissante à effectuer des tests à des stades précoces de la construction (par exemple, des tests préliminaires dans les ateliers de production). La réalisation de tests à des stades précoces de la construction facilite la résolution des défaillances en raison de l'accessibilité accrue aux systèmes, bien que des tests de systèmes complets devront toujours être effectués à bord. Une fois que tous les tests préliminaires à quai sont effectués, le navire est envoyé en mer pour une série de tests pleinement opérationnels et d'essais en mer avant que le navire ne soit livré à son propriétaire.

Réparation de navires

Pratiques et processus de réparation de navires en acier

La réparation navale comprend généralement toutes les conversions de navires, les révisions, les programmes d'entretien, les réparations de dommages majeurs et les réparations mineures d'équipement. La réparation navale est une partie très importante de l'industrie du transport maritime et de la construction navale. Environ 25 % de la main-d'œuvre de la plupart des chantiers navals privés effectuent des travaux de réparation et de conversion. Actuellement, de nombreux navires ont besoin d'être modernisés et/ou convertis pour répondre aux exigences de sécurité et d'environnement. Avec des flottes mondiales vieillissantes et inefficaces, et avec le coût élevé des nouveaux navires, la situation met à rude épreuve les compagnies maritimes. En général, les travaux de conversion et de réparation dans les chantiers navals américains sont plus rentables que les nouvelles constructions. Dans les chantiers navals de nouvelle construction, les contrats de réparation, les révisions et les conversions aident également à stabiliser la main-d'œuvre pendant les périodes de construction neuve limitée, et la nouvelle construction augmente la charge de travail de la main-d'œuvre de réparation. Le processus de réparation des navires ressemble beaucoup au processus de construction neuve, sauf qu'il est généralement à plus petite échelle et exécuté à un rythme plus rapide. Le processus de réparation nécessite une coordination plus rapide et un processus d'appel d'offres agressif pour les contrats de réparation de navires. Les clients des travaux de réparation sont généralement la marine, les propriétaires de navires commerciaux et d'autres propriétaires de structures maritimes.

Le client fournit généralement les spécifications contractuelles, les dessins et les articles standard. Les contrats peuvent être prix fixe ferme (FFP), frais d'attribution à prix fixe ferme (FFPAF), coût plus frais fixes (CPFF), coût plus frais d'attribution (CPAF) ou réparation urgente contrats. Le processus commence dans la zone de commercialisation lorsque le chantier naval est sollicité pour un demande de proposition (RFP) ou un appel d'offre (IFB). Le prix le plus bas remporte généralement un contrat IFB, tandis qu'une attribution d'appel d'offres peut être basée sur des facteurs autres que le prix. Le groupe d'estimation des réparations prépare l'estimation des coûts et la proposition de contrat de réparation. Les estimations des offres comprennent généralement les heures de travail et les taux de salaire, les matériaux, les frais généraux, les coûts des services spéciaux, les dollars des sous-traitants, les heures supplémentaires et les primes de quart, d'autres frais, le coût des installations et, sur cette base, le prix estimé du contrat. Une fois le contrat attribué, un plan de production doit être élaboré.

Planification des réparations, ingénierie et production

Bien qu'une certaine planification préliminaire soit effectuée à l'étape de la proposition du contrat, il reste encore beaucoup de travail à faire pour planifier et exécuter le contrat en temps opportun. Les étapes suivantes doivent être accomplies : lire et comprendre toutes les spécifications du contrat, catégoriser le travail, intégrer le travail dans un plan de production logique et déterminer le chemin critique. Les départements de planification, d'ingénierie, de matériaux, de sous-traitance et de production de réparation doivent travailler en étroite collaboration pour effectuer la réparation de la manière la plus rapide et la plus rentable. La préfabrication de la tuyauterie, de la ventilation, des machines électriques et autres est effectuée, dans de nombreux cas, avant l'arrivée du navire. Le pré-équipement et le pré-emballage des unités de réparation nécessitent une coopération avec les ateliers de production pour effectuer le travail en temps opportun.

Types courants de travaux de réparation

Les navires sont similaires à d'autres types de machines en ce sens qu'ils nécessitent un entretien fréquent et, parfois, des révisions complètes pour rester opérationnels. De nombreux chantiers navals ont des contrats de maintenance avec des compagnies maritimes, des navires et/ou des classes de navires qui identifient des travaux de maintenance fréquents. Voici des exemples de tâches d'entretien et de réparation :

  • dynamitage et peinture de la coque, du franc-bord, de la superstructure, des réservoirs intérieurs et des zones de travail du navire
  • reconstruction et installation de machinerie majeure (p. ex., moteurs diesel, turbines, génératrices et stations de pompage)
  • les révisions, l'entretien et l'installation des systèmes (p. ex., rinçage, essai et installation d'un système de tuyauterie)
  • l'installation d'un nouveau système, soit en ajoutant de nouveaux équipements, soit en remplaçant des systèmes obsolètes (par exemple, des systèmes de navigation, des systèmes de combat, des systèmes de communication ou des systèmes de tuyauterie mis à jour)
  • réparations, modifications et alignement de l'hélice et du gouvernail
  • création de nouveaux espaces de machines sur le navire (par exemple, découpe de la structure en acier existante et ajout de nouveaux murs, raidisseurs, supports verticaux et sangles).

 

Dans de nombreux cas, les contrats de réparation sont une situation d'urgence avec très peu d'avertissement, ce qui fait de la réparation navale un environnement en évolution rapide et imprévisible. Les navires de réparation normaux resteront dans le chantier naval de 3 jours à 2 mois, tandis que les réparations et conversions majeures peuvent durer plus d'un an

Grands projets de réparation et de conversion

Les gros contrats de réparation et les conversions majeures sont courants dans l'industrie de la réparation navale. La plupart de ces grands contrats de réparation sont exécutés par des chantiers navals qui ont la capacité de construire des navires, bien que certains chantiers de réparation effectuent principalement des réparations et des conversions importantes.

Voici des exemples de contrats de réparation majeure :

  • conversion de navires de ravitaillement en navires-hôpitaux
  • couper un navire en deux et installer une nouvelle section pour allonger le navire (voir figure 11)
  • remplacer les segments d'un navire qui s'est échoué (voir figure 12)
  • arrachement complet, reconfiguration structurelle et équipement des systèmes de combat
  • remodelage majeur de l'intérieur ou de l'extérieur du navire (par exemple, révision complète des navires de croisière à passagers).

 

La plupart des réparations et conversions majeures nécessitent un effort important de planification, d'ingénierie et de production. Dans de nombreux cas, une grande quantité de travaux d'acier devra être accomplie (par exemple, découpe majeure de la structure existante du navire et installation de nouvelles configurations). Ces projets peuvent être divisés en quatre grandes étapes : l'enlèvement, la construction d'une nouvelle structure, l'installation des équipements et les essais. Des sous-traitants sont nécessaires pour la plupart des réparations et conversions majeures et mineures. Les sous-traitants apportent leur expertise dans certains domaines et contribuent à équilibrer la charge de travail du chantier naval.

Figure 11. Couper un navire en deux afin d'installer une nouvelle section.

SHP20F11

Construction navale de Newport News

Figure 12. Remplacement de la proue d'un navire échoué.

SHP20F12

Construction navale de Newport News

 Certains des travaux effectués par les sous-traitants sont les suivants :

  • aide à la réparation navale

  • installations de systèmes de combat majeurs (techniques)

  • retubage et reconstruction de chaudière

  • révisions de compresseurs d'air

  • désamiantage et désamiantage

  • nettoyage du réservoir

  • grenaillage et peinture

  • révisions du système de pompage

  • petite fabrication structurelle

  • révisions de treuil

  • modifications du système de vapeur principal

  • fabrications du système (c.-à-d. tuyauterie, ventilation, fondations, etc.).

 

Comme pour les nouvelles constructions, tous les systèmes installés doivent être testés et opérationnels avant que le navire ne soit rendu à son propriétaire. Les exigences de test proviennent généralement du contrat, bien qu'il existe d'autres sources d'exigences de test. Les tests doivent être programmés, suivis pour une bonne exécution et contrôlés par les groupes appropriés (qualité interne du chantier naval, exploitation du navire, agences gouvernementales, armateurs, etc.). Une fois que les systèmes sont en place et correctement testés, la zone, le compartiment et/ou le système peuvent être considérés comme vendus au navire (c'est-à-dire terminés).

Il existe de nombreuses similitudes entre les processus de construction neuve et de réparation. Les principales similitudes sont qu'ils utilisent tous deux l'application des mêmes pratiques de fabrication, processus, installations et ateliers de soutien. La réparation navale et les travaux de construction neuve nécessitent une main-d'œuvre hautement qualifiée car de nombreuses opérations ont un potentiel d'automatisation limité (en particulier la réparation navale). Les deux nécessitent une planification, une ingénierie et des communications interministérielles excellentes. Le déroulement du processus de réparation est généralement le suivant : estimer, planifier et concevoir le travail ; travaux d'arrachement; réaménagement de structures en acier; fabrication de réparations; tests et essais; et livrer le navire. À bien des égards, le processus de réparation des navires est similaire à la construction navale, bien que la nouvelle construction nécessite une plus grande organisation en raison de la taille de la main-d'œuvre, de la taille de la charge de travail, du nombre de pièces et de la complexité des communications (c'est-à-dire les plans de production et les calendriers ) entourant le flux de travail de la construction navale.

Dangers et précautions

La construction et la réparation navales sont l'une des industries les plus dangereuses. Le travail doit être effectué dans une variété de situations très dangereuses, telles que des espaces confinés et des hauteurs considérables. De nombreux travaux manuels sont effectués avec de l'équipement et du matériel lourds. Étant donné que le travail est tellement interdépendant, les résultats d'un processus peuvent mettre en danger le personnel impliqué dans un autre processus. De plus, une grande partie du travail est effectuée à l'extérieur et les effets des conditions météorologiques extrêmes peuvent causer ou aggraver des conditions dangereuses. De plus, un certain nombre de produits chimiques, de peintures, de solvants et de revêtements doivent être utilisés, ce qui peut présenter des risques importants pour les employés.

Dangers pour la santé

Risques chimiques qui présentent des risques pour la santé des employés dans les chantiers navals comprennent :

  • poussières provenant des opérations de sablage
  • exposition à l'amiante et aux fibres minérales dans les travaux d'isolation
  • vapeurs et brouillards de pulvérisation de peintures, revêtements, solvants et diluants
  • fumées provenant de diverses opérations de soudage, de brûlage, de brasage et de brasage
  • exposition aux gaz utilisés dans divers procédés de soudage, de brûlage et de chauffage
  • exposition à des produits chimiques toxiques spécifiques dans les résines époxy, les peintures antisalissures organo-étain et cuivre, la peinture au plomb, les huiles, les graisses, les pigments et autres.

    Dangers physiques en raison de la nature manuelle du travail comprennent :

    • températures et conditions météorologiques extrêmes associées au travail effectué à l'extérieur
    • risques électriques
    • problèmes liés à l'ergonomie causés par la manipulation répétitive de matériaux volumineux et volumineux
    • rayonnement ionisant et non ionisant
    • bruit et vibrations
    • potentiel de carence en oxygène et autres dangers liés aux espaces confinés associés aux réservoirs, aux doubles fonds, etc.
    • les chutes et les trébuchements du travail au même niveau ainsi que les travaux en hauteur.

    Mesures préventives

    Bien que la construction et la réparation navales soient une industrie très dangereuse, les risques pour le personnel liés à ces dangers peuvent et doivent être minimisés. La base de la réduction des risques est un programme de santé et de sécurité bien fondé qui repose sur un bon partenariat entre la direction et les syndicats ou les employés. Il existe un certain nombre d'approches qui peuvent être utilisées pour prévenir ou minimiser les dangers dans les chantiers navals une fois qu'ils sont identifiés. Ces approches peuvent être globalement divisées en plusieurs stratégies. Contrôles d'ingénierie sont employés pour éliminer ou contrôler les dangers à leur point de génération. Ces contrôles sont les plus souhaitables des différents types car ils sont les plus fiables :

    • Remplacement ou élimination. Dans la mesure du possible, les procédés qui produisent des dangers ou des matières toxiques doivent être éliminés ou remplacés par des procédés ou des matières moins dangereux. C'est la forme de contrôle la plus efficace. Un exemple est l'utilisation de matériaux non cancérigènes au lieu de l'isolant en amiante. Un autre exemple est l'utilisation de tables élévatrices hydrauliques pour la manutention de matériaux lourds, au lieu d'un levage manuel. Le remplacement des peintures à base de solvants par des revêtements à base d'eau est souvent possible. L'automatisation ou la robotique peuvent être utilisées pour éliminer les risques liés au processus.

    • Isolement. Les processus qui ne se prêtent pas à la substitution ou à l'élimination peuvent parfois être isolés des employés pour minimiser les expositions. Souvent, les sources de bruit élevé peuvent être déplacées pour placer plus de distance entre les travailleurs et la source de bruit, réduisant ainsi l'exposition.

    • Enceinte. Les processus ou le personnel peuvent parfois être confinés pour éliminer ou réduire les expositions. Les opérateurs d'équipement peuvent disposer de cabines fermées pour minimiser l'exposition au bruit, à la chaleur, au froid ou même aux risques chimiques. Les processus peuvent également être inclus. Les cabines de peinture au pistolet et les cabines de soudage sont des exemples d'enceintes de procédé qui réduisent les expositions à des matériaux potentiellement toxiques.

    • Ventilation. Les procédés qui produisent des matières toxiques peuvent être ventilés pour capturer les matières à leur point de génération. Cette technique est largement utilisée dans les chantiers navals et les chantiers navals, en particulier pour contrôler les fumées et les gaz de soudage, les vapeurs de peinture, etc. De nombreux ventilateurs et soufflantes sont situés sur les ponts des navires et l'air est soit évacué soit soufflé dans les espaces pour réduire l'exposition aux dangers. Des ventilateurs sont fréquemment utilisés en mode soufflage pour diriger l'air frais dans les compartiments afin de maintenir des niveaux d'oxygène acceptables.


    Contrôles administratifs sont utilisés pour minimiser les expositions en limitant administrativement le temps passé par le personnel dans des situations potentiellement dangereuses. Ceci est généralement accompli en faisant passer le personnel d'un travail à risque relativement faible à un travail à risque plus élevé. Bien que la durée totale d'exposition de la personne ne soit pas modifiée, l'exposition de chaque travailleur individuel est réduite.

    Les contrôles administratifs ne sont pas sans aspects négatifs. Cette technique nécessite une formation supplémentaire car les travailleurs doivent connaître les deux emplois et davantage de travailleurs sont potentiellement exposés à un danger. De plus, étant donné que le nombre de personnes exposées aux risques a doublé d'un point de vue légal, les responsabilités potentielles peuvent être augmentées. Cependant, le contrôle administratif peut être une méthode efficace s'il est correctement appliqué.

    Contrôles de protection individuelle. Les chantiers navals doivent s'appuyer fortement sur les différentes formes de protection individuelle. La nature de la construction et de la réparation des navires ne se prête pas aux approches d'ingénierie traditionnelles. Les navires sont des espaces très confinés avec un accès limité. Un sous-marin en réparation comporte de 1 à 3 écoutilles de 76 m de diamètre, par lesquelles doivent passer les personnes et le matériel. La quantité de tubes de ventilation qui peut passer à travers est sévèrement limitée. De même, sur les grands navires, le travail est effectué en profondeur à l'intérieur du navire, et bien qu'une certaine ventilation puisse être fumée à travers les différents niveaux pour atteindre l'opération souhaitée, la quantité est limitée. De plus, les ventilateurs poussant ou tirant l'air à travers le tube de ventilation sont généralement situés à l'air frais, généralement sur un pont principal, et eux aussi ont une capacité quelque peu limitée.

    De plus, la construction et la réparation des navires ne sont pas effectuées sur une chaîne de montage, mais sur des sites de travail séparés, de sorte que les contrôles techniques fixes ne sont pas pratiques. En outre, un navire peut être en réparation pendant quelques jours, et la mesure dans laquelle le contrôle technique peut être utilisé est à nouveau limitée. Les équipements de protection individuelle sont largement utilisés dans ces situations.

    Dans les ateliers, une utilisation plus étendue peut être faite des approches de contrôle d'ingénierie traditionnelles. La plupart des équipements et des machines dans les ateliers et les plateaux d'assemblage se prêtent très bien à la protection traditionnelle, à la ventilation et à d'autres approches d'ingénierie. Cependant, certains équipements de protection individuelle doivent également être utilisés dans ces situations.

    Voici une discussion des diverses applications des équipements de protection individuelle utilisés dans les chantiers navals :

    Soudage, découpage et meulage. Le processus de base de la construction et de la réparation des navires consiste à couper, façonner et assembler l'acier et d'autres métaux. Au cours du processus, des fumées métalliques, des poussières et des particules sont générées. Bien que la ventilation puisse parfois être utilisée, les soudeurs doivent plus fréquemment utiliser des respirateurs pour se protéger des particules et des fumées de soudage. De plus, ils doivent utiliser une protection oculaire appropriée pour l'éclairage ultraviolet et infrarouge et d'autres risques physiques pour les yeux et le visage. Afin de fournir une protection contre les étincelles et autres formes de métal en fusion, le soudeur doit être protégé par des gants de soudage, des vêtements à manches longues et d'autres protections physiques.

    Sablage et peinture à l'abrasif. Une grande partie de la peinture est réalisée dans la construction et la réparation des navires. Dans de nombreux cas, les peintures et les revêtements sont spécifiés par le propriétaire du navire. Avant de peindre, l'équipement doit être sablé avec un abrasif à un certain profil qui assure une bonne adhérence et protection.

    Le sablage de petites pièces peut être effectué dans un système fermé tel qu'une boîte à gants. Cependant, la plupart des gros composants sont sablés manuellement. Certains dynamitages sont effectués à l'air libre, certains dans de grandes baies d'un bâtiment ou d'un atelier désigné à cet effet et d'autres à l'intérieur des navires ou des sections de navire eux-mêmes. Dans tous les cas, le personnel effectuant le décapage au jet d'abrasif doit porter une protection intégrale, une protection auditive et une protection respiratoire à adduction d'air. Ils doivent bénéficier d'une alimentation adéquate en air respirable (c'est-à-dire au moins en air respirable de classe D).

    Dans certains pays, l'utilisation de la silice cristalline a été interdite. Son utilisation est généralement déconseillée. Si des matériaux contenant de la silice sont utilisés pour le dynamitage, des mesures de protection préventives doivent être prises.

    Après le décapage à l'abrasif, les matériaux doivent être peints rapidement afin d'éviter la « rouille instantanée » de la surface. Bien que le mercure, l'arsenic et d'autres métaux très toxiques ne soient plus utilisés dans les peintures, les peintures utilisées dans les chantiers navals contiennent généralement des solvants ainsi que des pigments comme le zinc. Les autres peintures sont de type époxy. Les peintres qui appliquent ces revêtements doivent être protégés. La plupart des peintres doivent utiliser un respirateur à pression négative ou positive pour leur protection, ainsi qu'une combinaison intégrale, des gants, des couvre-chaussures et une protection oculaire. Parfois, la peinture doit être effectuée dans des espaces confinés ou fermés. Dans ces cas, une protection respiratoire à adduction d'air et une protection complète du corps doivent être utilisées, et il doit y avoir un programme d'espaces confinés adéquat et nécessitant un permis.

    Dangers aériens. Les chantiers navals ont de nombreuses grues et une grande quantité de travaux aériens est effectuée. La protection par casque est généralement requise dans toutes les zones de production des chantiers navals.

    Itravaux d'isolation. Les systèmes de tuyauterie et autres composants doivent être isolés pour maintenir la température des composants et réduire la chaleur à l'intérieur du navire ; dans certains cas, une isolation est nécessaire pour réduire le bruit. Lors de la réparation navale, l'isolation existante doit être retirée de la tuyauterie pour effectuer les travaux de réparation ; dans ces cas, l'amiante est fréquemment rencontrée. Dans les travaux neufs, la fibre de verre et les fibres minérales sont fréquemment utilisées. Dans les deux cas, une protection respiratoire appropriée et une protection intégrale doivent être portées.

    Sources de bruit. Le travail dans les chantiers navals est notoirement bruyant. La plupart des processus impliquent de travailler avec du métal; cela produit généralement des niveaux de bruit supérieurs aux limites de sécurité acceptables. Toutes les sources de bruit ne peuvent pas être contrôlées à des niveaux sûrs en utilisant des contrôles techniques. Ainsi, une protection personnelle doit être utilisée.

    Dangers pour les pieds. Les chantiers navals ont un certain nombre d'opérations et de processus qui présentent des risques pour les pieds. Il est souvent difficile et peu pratique de séparer l'installation en zones dangereuses pour les pieds et sans danger pour les pieds ; des chaussures/bottes de sécurité sont généralement nécessaires pour toute la zone de production des chantiers navals.

    Dangers pour les yeux. Il existe de nombreuses sources potentielles de risques pour les yeux dans les chantiers navals. Les exemples sont divers risques de lumière ultraviolette et infrarouge provenant des arcs de soudage, les risques physiques de diverses poussières et particules de travail des métaux, le sablage abrasif, le travail avec divers bains de décapage et de métal, les caustiques et les aérosols de peinture. En raison de la nature omniprésente de ces dangers, des lunettes de sécurité sont fréquemment requises dans les zones de production des chantiers navals pour une simplicité pratique et administrative. Une protection oculaire spéciale est requise pour des processus individuels spécifiques.

    Conduire. Au fil des ans, les apprêts et revêtements à base de plomb ont été largement utilisés dans la construction navale. Bien que les peintures et revêtements contenant du plomb soient rarement utilisés aujourd'hui, une quantité importante de plomb élémentaire est utilisée dans les chantiers navals nucléaires comme matériau de protection contre les rayonnements. De plus, les travaux de réparation navale impliquent souvent l'enlèvement d'anciens revêtements qui contiennent fréquemment du plomb. En effet, les travaux de réparation demandent beaucoup de sensibilité et de souci des matériaux qui ont été appliqués ou utilisés antérieurement. Le travail avec du plomb nécessite une protection complète du corps, y compris une combinaison, des gants, un chapeau, des couvre-chaussures et une protection respiratoire.

    Construction de bateaux

    À certains égards, les bateaux peuvent être considérés comme des navires relativement petits dans la mesure où de nombreux processus utilisés pour construire et réparer des bateaux sont très similaires à ceux utilisés pour construire et réparer des navires, mais à plus petite échelle. Généralement, l'acier, le bois et les composites sont choisis pour la construction des coques de bateaux.

    Composites comprennent, en général, des matériaux tels que les métaux renforcés de fibres, le ciment renforcé de fibres, le béton armé, les plastiques renforcés de fibres et les plastiques renforcés de verre (GRP). Le développement au début des années 1950 de méthodes de stratification à la main utilisant une résine polyester durcissable à froid avec un renfort en verre a conduit à une expansion rapide de la construction de bateaux en PRV, de 4% dans les années 1950 à plus de 80% dans les années 1980 et même plus actuellement.

    Dans les navires de plus de 40 m de longueur, l'acier plutôt que le bois est la principale alternative au GRP. À mesure que la taille de la coque est réduite, le coût relatif de la construction en acier augmente, devenant généralement non compétitif pour les coques de moins de 20 m de longueur. Le besoin d'une marge de corrosion tend également à entraîner un poids excessif dans les petits bateaux en acier. Pour les navires de plus de 40 m, cependant, le faible coût de la construction lourde en acier soudé est normalement un avantage décisif. À moins qu'une conception imaginative, des matériaux améliorés et une fabrication automatisée ne puissent entraîner une réduction substantielle des coûts, cependant, les plastiques renforcés de verre ou de fibres semblent peu susceptibles de devenir compétitifs avec l'acier pour la construction de navires de plus de 40 m de longueur, sauf lorsqu'il existe des exigences particulières ( par exemple, pour le transport de marchandises en vrac corrosives ou cryogéniques, lorsqu'une coque non magnétique est requise ou lorsqu'un gain de poids substantiel est nécessaire pour des raisons de performances).

    Les GRP sont maintenant utilisés dans une très large gamme d'applications de coques de bateaux, y compris les vedettes rapides, les yachts côtiers et océaniques, les bateaux de travail, les vedettes de pilotage et de passagers et les bateaux de pêche. Son succès dans les bateaux de pêche, où le bois a été le matériau traditionnel, est attribuable à :

    • coût initial compétitif, en particulier lorsque de nombreuses coques sont construites selon la même conception, renforcée par le coût croissant du bois et la rareté des menuisiers qualifiés

    • performances sans problème et faibles coûts de maintenance résultant des qualités étanches et imputrescibles des coques en PRV, de leur résistance aux organismes marins foreurs et du faible coût de réparation

    • la facilité avec laquelle des formes complexes, qui peuvent être nécessaires à des fins hydrodynamiques et structurelles ou pour des raisons esthétiques, peuvent être fabriquées.

    Méthodes de fabrication

    La forme de construction la plus courante pour les coques, les ponts et les cloisons dans les grandes et petites coques en PRV est le stratifié à simple peau renforcé si nécessaire par des raidisseurs. Diverses méthodes de fabrication sont employées dans la construction des coques simple peau et sandwich.

    Contacter le moulage. La méthode de fabrication de loin la plus courante pour les coques en GRP à simple peau de toutes tailles est le moulage par contact dans un moule ouvert ou négatif utilisant une résine polyester durcissant à froid et un renfort en verre E.

    La première étape du processus de fabrication est la préparation du moule. Pour les coques de petite et moyenne taille, les moules sont généralement fabriqués en GRP, auquel cas un bouchon positif, généralement de construction en bois fini en GRP, est d'abord assemblé, dont la surface externe définit avec précision la forme de coque requise. La préparation du moule est généralement complétée par un polissage à la cire et l'application d'un film d'alcool polyvinylique (PVA) ou d'un agent de démoulage équivalent. Le laminage commence généralement par l'application d'un gel coat pigmenté de résine de bonne qualité. La stratification est ensuite poursuivie, avant que le gel coat ne soit complètement durci, en utilisant l'un des procédés suivants :

    • Vaporisez. Des stratifils ou des renforts en fibres de verre sont pulvérisés simultanément avec de la résine polyester, cette dernière étant mélangée avec du catalyseur et de l'accélérateur au niveau du pistolet de pulvérisation.

    • Pose à la main. La résine mélangée au catalyseur et à l'accélérateur est déposée généreusement sur le gel coat ou sur un pli précédent de renfort imprégné au pinceau, au rouleau-doseur ou au pistolet.

     

    Le processus décrit ci-dessus permet d'obtenir une application efficace de renforts très lourds (tissu jusqu'à 4,000 XNUMX g/m2 a été utilisé avec succès, bien que pour la production à grande échelle, un poids de tissu de 1,500 2,000 à XNUMX XNUMX g/m2 a été préféré), donnant un taux de laminage rapide avec de faibles coûts de main-d'œuvre. Un processus similaire peut être appliqué pour la pose rapide de panneaux de pont et de cloison plats ou presque plats. La production en série de certaines coques de 49 m, y compris l'installation des ponts et des cloisons, a été réalisée avec un délai de réalisation de 10 semaines par coque.

    Moulage par compression. Le moulage par compression implique l'application d'une pression, éventuellement accompagnée de chaleur, à la surface d'un stratifié non durci, pour augmenter la teneur en fibres et réduire les vides en expulsant l'excès de résine et d'air.

    Moulage de sacs sous vide. Ce processus, qui peut être considéré comme une élaboration de moulage par contact, consiste à placer sur le moule une membrane souple, séparée du stratifié non durci par un film de PVA, de polyéthylène ou d'un matériau équivalent, à sceller les bords et à évacuer l'espace sous la membrane afin que le stratifié est soumis à une pression allant jusqu'à XNUMX bar. Le durcissement peut être accéléré en plaçant le composant ensaché dans un four ou en utilisant un moule chauffé.

    Moulage en autoclave. Des pressions plus élevées (par exemple, 5 à 15 bars) combinées à une température élevée, produisant une teneur accrue en fibres et donc des propriétés mécaniques supérieures, peuvent être obtenues en réalisant le processus de moulage du sac dans un autoclave (four sous pression).

    Moulage assorti. Le matériau de moulage non durci, qui dans un grand composant tel qu'une coque de bateau est susceptible d'être un prémélange pulvérisé de résine et de verre à brins coupés ou une préforme sur mesure de tissu de verre pré-imprégné, est comprimé entre des moules positifs et négatifs appariés, généralement de construction métallique, avec application de chaleur si nécessaire. En raison du coût initial élevé des moules, ce procédé n'est susceptible d'être économique que pour les grandes séries de production et est rarement utilisé pour la fabrication de coques de bateaux.

    Enroulement filamentaire. La fabrication dans ce procédé est réalisée par enroulement de fibres de renforcement, sous forme d'une mèche continue qui peut être imprégnée de résine juste avant l'enroulement (enroulement humide) ou peut être pré-imprégnée de résine partiellement polymérisée (enroulement à sec), sur un mandrin qui définit la géométrie interne.

    Construction sandwich. Les coques, les ponts et les cloisons en sandwich peuvent être fabriqués par moulage au contact, en utilisant une résine polyester durcissant à température ambiante, à peu près de la même manière que les structures à simple peau. La peau extérieure en PRV est d'abord posée sur le moule négatif. Des bandes de matériau d'âme sont incrustées sur une couche de polyester ou de résine époxy. La fabrication est ensuite complétée par la pose de la peau interne en PRV.

    Résines polyester et époxy. Les résines de polyester insaturé sont de loin les matériaux de matrice les plus couramment utilisés pour les stratifiés structuraux marins. Leur efficacité découle de leur coût modéré, de leur facilité d'utilisation dans les processus de fabrication à la main ou par pulvérisation et généralement de bonnes performances dans un environnement marin. Trois types principaux sont disponibles :

    1. Polyester orthophtalique, constitué d'une combinaison d'anhydrides maléique et phtalique avec un glycol (généralement du propylène glycol), est le matériau de matrice le moins cher et le plus largement utilisé pour la construction de petits bateaux.

    2. Polyester isophtalique, contenant de l'acide isophtalique à la place de l'anhydride phtalique, est plus cher, a des propriétés mécaniques et une résistance à l'eau quelque peu supérieures et est généralement spécifié pour la construction de bateaux plus performants et les gelcoats marins.

    3. Systèmes époxy bisphénol, dans lequel l'acide ou l'anhydride phtalique est partiellement ou complètement remplacé par le bisphénol A, offre (à un coût sensiblement plus élevé) une résistance à l'eau et aux produits chimiques bien améliorée.

    Dangers pour la sécurité et la santé

    Bien que de nombreux risques chimiques, physiques et biologiques dans la construction navale soient communs à la construction de bateaux, une préoccupation majeure est l'exposition à diverses vapeurs de solvants et poussières époxy provenant du processus de fabrication des bateaux. Une exposition incontrôlée à ces dangers peut entraîner des troubles du système nerveux central, des lésions hépatiques et rénales et des réactions de sensibilisation, respectivement. Les contrôles de ces dangers potentiels sont essentiellement les mêmes que ceux décrits précédemment dans la section sur la construction navale, à savoir les contrôles techniques, les contrôles administratifs et les contrôles de protection individuelle.

     

    Noir

    Le principe primordial de la réglementation des émissions atmosphériques, des rejets d'eau et des déchets est la protection de la santé publique et le bien-être général de la population. Habituellement, la « population » est considérée comme étant les personnes vivant ou travaillant dans la zone générale de l'établissement. Cependant, les courants de vent peuvent transporter des polluants atmosphériques d'une zone à une autre et même au-delà des frontières nationales ; les rejets dans les masses d'eau peuvent également voyager à l'échelle nationale et internationale ; et les déchets peuvent être expédiés à travers le pays ou dans le monde.

    Les chantiers navals mènent une grande variété d'opérations dans le processus de construction ou de réparation de navires et de bateaux. Bon nombre de ces opérations émettent des polluants de l'eau et de l'air qui sont connus ou soupçonnés d'avoir des effets néfastes sur les humains par des dommages physiologiques et/ou métaboliques directs, tels que le cancer et l'empoisonnement au plomb. Les polluants peuvent également agir indirectement comme mutagènes (qui endommagent les générations futures en affectant la biochimie de la reproduction) ou tératogènes (qui endommagent le fœtus après la conception).

    Les polluants de l'air et de l'eau peuvent avoir des effets secondaires sur les humains. Les polluants atmosphériques peuvent tomber dans l'eau, affectant la qualité du cours d'eau récepteur ou affectant les cultures et donc le public consommateur. Les polluants rejetés directement dans les cours d'eau récepteurs peuvent dégrader la qualité de l'eau au point que boire ou même nager dans l'eau présente un risque pour la santé. La pollution de l'eau, du sol et de l'air peut également affecter la vie marine dans le cours d'eau récepteur, ce qui peut finalement affecter les humains.

    Qualité de l'air

    Les émissions atmosphériques peuvent résulter de pratiquement n'importe quelle opération impliquée dans la construction, l'entretien ou la réparation de navires et de bateaux. Les polluants atmosphériques réglementés dans de nombreux pays comprennent les oxydes de soufre, les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone, les particules (fumée, suie, poussière, etc.), le plomb et les composés organiques volatils (COV). Les activités de construction et de réparation navales qui produisent des polluants de critères « oxydes » comprennent les sources de combustion telles que les chaudières et la chaleur pour le traitement des métaux, les générateurs et les fours. Les particules sont considérées comme la fumée de combustion, ainsi que la poussière provenant des opérations de travail du bois, de sablage ou de sablage, de sablage, de meulage et de polissage.

    Les lingots de plomb peuvent, dans certains cas, devoir être partiellement fondus et reformés pour prendre des formes destinées à la radioprotection sur les navires à propulsion nucléaire. De la poussière de plomb peut être présente dans la peinture retirée des navires en cours de révision ou de réparation.

    Les polluants atmosphériques dangereux (HAP) sont des composés chimiques connus ou soupçonnés d'être nocifs pour l'homme. Les HAP sont produits dans de nombreux chantiers navals, tels que les opérations de fonderie et de galvanoplastie, qui peuvent émettre du chrome et d'autres composés métalliques.

    Certains COV, tels que le naphta et l'alcool, utilisés comme solvants pour les peintures, les diluants et les nettoyants, ainsi que de nombreuses colles et adhésifs, ne sont pas des HAP. D'autres solvants utilisés principalement dans les opérations de peinture, tels que le xylène et le toluène, ainsi que plusieurs composés chlorés le plus souvent utilisés comme solvants et nettoyants, notamment le trichloroéthylène, le chlorure de méthylène et le 1,1,1-trichloroéthane, sont des HAP.

    La qualité d'eau

    Étant donné que les navires et les bateaux sont construits sur des voies navigables, les chantiers navals doivent respecter les critères de qualité de l'eau de leurs permis délivrés par le gouvernement avant de rejeter des eaux usées industrielles dans les eaux adjacentes. La plupart des chantiers navals américains, par exemple, ont mis en place un programme appelé « Meilleures pratiques de gestion » (BMP), considéré comme une compilation majeure de technologies de contrôle pour aider les chantiers navals à respecter les exigences de rejet de leurs permis.

    Une autre technologie de contrôle utilisée dans les chantiers navals qui ont des cales sèches est un barrage et déflecteur système. Le barrage empêche les solides d'atteindre le puisard et d'être pompés vers les eaux adjacentes. Le système de déflecteur maintient l'huile et les débris flottants hors du puisard.

    La surveillance des eaux pluviales a récemment été ajoutée à de nombreux permis de chantiers navals. Les installations doivent avoir un plan de prévention de la pollution des eaux pluviales qui met en œuvre différentes technologies de contrôle pour empêcher les polluants de pénétrer dans les eaux adjacentes en cas de pluie.

    De nombreuses installations de construction de navires et de bateaux rejettent également une partie de leurs eaux usées industrielles dans le système d'égouts. Ces installations doivent répondre aux critères de qualité de l'eau de leurs réglementations locales sur les égouts chaque fois qu'elles rejettent dans les égouts. Certains chantiers navals construisent leurs propres usines de prétraitement conçues pour répondre aux critères locaux de qualité de l'eau. Il existe généralement deux types différents d'installations de prétraitement. Une installation de prétraitement est conçue principalement pour éliminer les métaux toxiques des eaux usées industrielles, et le deuxième type d'installation de prétraitement est conçu principalement pour éliminer les produits pétroliers des eaux usées.

    Gestion des déchets

    Les différents segments du processus de construction navale produisent leurs propres types de déchets qui doivent être éliminés conformément à la réglementation. La coupe et le façonnage de l'acier génèrent des déchets tels que la ferraille provenant de la coupe et du façonnage des tôles d'acier, la peinture et le solvant provenant du revêtement de l'acier et l'abrasif usé provenant de l'élimination de l'oxydation et des revêtements indésirables. La ferraille ne pose aucun risque environnemental inhérent et peut être recyclée. Cependant, les déchets de peinture et de solvant sont inflammables et l'abrasif usé peut être toxique selon les caractéristiques du revêtement indésirable.

    Au fur et à mesure que l'acier est fabriqué en modules, des tuyaux sont ajoutés. La préparation de la tuyauterie pour les modules génère des déchets tels que des eaux usées acides et caustiques provenant du nettoyage des tuyaux. Ces eaux usées nécessitent un traitement spécial pour éliminer leurs caractéristiques corrosives et les contaminants tels que l'huile et la saleté.

    Parallèlement à la fabrication de l'acier, les composants électriques, de machinerie, de tuyauterie et de ventilation sont préparés pour la phase d'équipement de la construction du navire. Ces opérations génèrent des déchets tels que des lubrifiants et des liquides de refroidissement pour la coupe des métaux, des dégraissants et des eaux usées de galvanoplastie. Les lubrifiants et liquides de refroidissement pour la coupe des métaux, ainsi que les dégraissants, doivent être traités pour éliminer la saleté et les huiles avant l'évacuation de l'eau. Les eaux usées de galvanoplastie sont toxiques et peuvent contenir des composés de cyanure qui nécessitent un traitement spécial.

    Les navires ayant besoin de réparations doivent généralement décharger les déchets qui ont été générés pendant la croisière du navire. Les eaux usées de fond de cale doivent être traitées pour éliminer la contamination par les hydrocarbures. Les eaux usées sanitaires doivent être rejetées dans un réseau d'égouts où elles subissent un traitement biologique. Même les ordures et les déchets peuvent faire l'objet d'un traitement spécial afin de se conformer aux réglementations empêchant l'introduction de plantes et d'animaux étrangers.

     

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