Le Bon Usage de l’Inox dans le Bâtiment

Le bon usage de l’inox dans le bâtiment

Euro Inox s’est efforcé de s’assurer que l’information présentée ici est techniquement correcte. Cependant, nous devons attirer l’attention du lecteur sur le fait que l’information donnée dans ce document n’a qu’une portée générale et n’est donc pas exhaustive. De ce fait, elle ne saurait en aucune façon engager la responsabilité d’Euro Inox qu’il s’agisse de ses membres, de son personnel ou des consultants ayant été associés à la réalisation de cet ouvrage.

ISBN 2-87997-063-6
© Euro Inox 2002, 2003


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SWISS INOX
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1. Introduction

Les architectes préconisent l'acier inoxydable notamment pour son excellente résistance à la corrosion et son aspect. La bonne qualité d’une fabrication est essentielle si l'on veut conserver ces deux caractéristiques. La mise en oeuvre des aciers inoxydables n’est pas plus difficile que celles des autres alliages métalliques mais les paramètres sont différents. Il convient de bien les prendre en compte: c’est là que repose la clef de la réussite.

Ce document s’adresse avant tout aux architectes, aux promoteurs, maîtres d'ouvrage, et plus généralement toutes les personnes concernées par le choix de matériaux et qui, sans pour autant entrer dans les détails techniques relatifs à leur fabrication, souhaitent disposer d’un aperçu des principaux points à prendre en considération.

Ce document a pour objectif de donner à ces personnes quelques repères et critères d’appréciation lors
• de la conception
• du choix du maître d’œuvre
• du suivi du chantier
• de la réception de travaux.

2. Choix des matériaux

L'acier inoxydable ou inox est le nom générique d’une famille composée de plus d'une centaine d'alliages métalliques. Leur point commun est d’avoir une teneur maximale de 1,2% de carbone et une teneur minimale de 10,5% de chrome. Au sein de cette famille, il existe des nuances dont le degré de résistance à la corrosion atmosphérique est différent selon que l’on se trouve à l’intérieur des immeubles ou en présence d’atmosphères plus corrosives telles qu’un environnement marin ou que l’on affaire à des parties d'immeubles exposées à des projections de sel de déneigement ou d'eau de mer.


Les austenitiques

Il faut savoir qu’un nombre limité de nuances permet de couvrir plus de 90% des applications dans le bâtiment. Il s'agit pour la plupart d'aciers inoxydables «austénitiques», c'est-à-dire d'alliages contenant principalement du chrome (Cr) et du nickel (Ni) et qui ne sont pas magnétiques à l'état de livraison.

X5CrNi18-10 / 1.4301
Cet alliage de base encore appelé communément «18/8» ou «18/10» est de loin le plus répandu. C'est un alliage à base de fer qui comporte environ 18% de chrome (Cr) et 8 à 10,5% de nickel (Ni). Conformément à la norme européenne EN 10088/1, il porte l'appellation de X5CrNi18-10 / 1.4301, l’équivalent américain s’appelle le «304». C'est la nuance utilisée habituellement pour les casseroles et les poêles, les ustensiles de cuisine et les équipements professionnels de restauration collective. C’est aussi celle couramment utilisée pour les extérieurs et les intérieurs de bâtiments dans un environnement urbain normal. Elle a aussi pour avantage de présenter d’excellentes propriétés de ductilité et de soudabilité, ce qui permet à l'architecte de créer des formes complexes, des lignes nettes et des joints invisibles.

X2CrNi18-9 / 1.4307
A la place du X5CrNi18-10 / 1.4301, les fabricants utilisent souvent le X2CrNi18-9 / 1.4307, à très bas carbone. Il permet d’éviter la corrosion des zones soudées qui apparaît parfois lors de la mise en oeuvre de produits épais. Cette possibilité s’applique évidemment pour les produits minces.


Les austenitiques au Molybdene

Dans des milieux plus agressifs, il conviendrait d'utiliser un alliage contenant en plus du molybdène (Mo). Même en petites quantités, le Mo améliore considérablement la résistance à la corrosion dite par piqûre. Les nuances contenant du Mo conviennent aux zones côtières, où des halogénures (principalement des chlorures) présents dans l'air se déposent sur les surfaces exposées. Lorsque l'humidité s’évapore, le sel reste sur la surface. Au fur et à mesure du renouvellement de ce processus, les concentrations de chlorures sur les surfaces peuvent devenir beaucoup plus élévées que celles contenues dans l'air ambiant.

D'autres chlorures provenant des sels de déneigement, peuvent se déposer sur les infrastructures routières et les soubassements des façades. Dans les zones industrielles, d'autres pollutions peuvent provenir des rejets par les usines d’anhydride sulfureux. Dans ces cas-là, il est impératif d'utiliser des nuances contenant du Mo. Ces mêmes nuances peuvent aussi être employées dans des milieux moins agressifs mais où un nettoyage occasionnel n'est pas toujours possible.

X5CrNiMo17-12-2 / 1.4401
Dans cette famille, des nuances au Molybdène le plus classique est le X5CrNiMo17-12-2 / 1.4401. De par sa teneur en chrome et en nickel, il est similaire au X5CrNi18-10 / 1.4301, avec en plus 2 à 2,5% de Mo. Son équivalent, dans la désignation américaine est le «316».

X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404
Tout comme pour la nuance de «base» ci-dessus, voici la variante X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404 (316L) à très bas carbone. Habituellement utilisée pour garantir la résistance à la corrosion (intergranulaire) des zones soudées lors de la mise en œuvre de produit épais (soudage multipasse ≥ 6mm). Cette nuances peut également remplacer sans aucun inconvénient le X5CrNiMo17-12-2 / 1.4401 pour des épaisseurs minces.

X6CrNiMoTi17-12-2 / 1.4571
Pour mémoire, nous citerons le X6CrNiMoTi17-12-2 / 1.4571. La présence au titane lui permet aussi de résister à la corrosion intergranulaire et donc de se substituer au X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404. Mais il faut savoir que la surface est plus difficile à polir et limite les applications décoratives.


Les ferritiques

Une seconde famille d'aciers inoxydables correspond à ce que l'on désigne par le terme nuances ferritiques. Ce sont des alliages de fer-chrome, avec addition éventuelle de Mo, et qu'il est parfaitement possible de stabiliser au moyen de titane (Ti) et / ou de niobium (Nb) pour rendre les soudures résistantes à la corrosion (intergranulaire).

X3CrTi17 / 1.4510
Cette nuance est par exemple utilisée pour les toitures. Pour des raisons esthétiques, elle est revêtue d’une fine couche d’étain. C'est un acier inoxydable ferritique stabilisé au Ti, dont la résistance à la corrosion est comparable à celle du X5CrNi18-10 / 1.4301 (304).

X6Cr17 / 1.4016
L’autre nuance de base ferritique mais non stabilisée est le X6Cr17 / 1.4016. Ses principales applications concernent les intérieurs avec des assemblages exempts des soudures.

Avec cette sélection de nuances, il est possible de concevoir et de mettre en oeuvre avec succès l'essentiel des composants architecturaux. D'autres nuances pourraient s'avérer nécessaires, mais uniquement pour des applications très particulières. Par exemple les fixations de plafonds de piscines couvertes sont exposées à une corrosion sévère. La combinaison des contraintes mécaniques et de condensations chlorées les rendent particulièrement sensibles à la corrosion. Le développement de nouvelles nuances austénitiques (tels le X1NiCrMoCuN25-20-7 / 1.4529 et le X1NiCrMoCu25-20-5 / 1.4539) et de nuances super duplex (comme le X2CrNiMoN25-7-4 / 1.4410) permet de faire face aux conditions les plus exceptionnelles.

Au début de la gamme des aciers inoxydables, on trouve les nuances ferritiques peu onéreuses contenant 10,5 à 12% de Cr, dont le X2CrNi12 / 1.4003. On peut les utiliser comme éléments structuraux à l’intérieur des bâtiments. Cependant, elles ne conviennent pas pour les applications architecturales générales pour lesquelles la pérennité de l’aspect est un impératif.

Lors de l'établissement d'un devis, il est donc important de faire référence à une nuance particulière désignée conformément à la norme EN 10088. Une expression comme «acier inoxydable», ou une appellation courante «18/10», peut se rapporter à des nuances sensiblement différentes, dont les prix peuvent varier dans des proportions notables. Si tel était le cas, il serait impossible de comparer valablement les offres émanant de différentes sources.



3. Finitions

En matière d'architecture, l'exigence de finitions de qualité est généralement beaucoup plus forte que pour d’autres applications purement techniques. Il est essentiel que le contact entre l'architecte et le producteur soit aussi étroit que possible.

Les finitions relatives à l'acier inoxydable sont définies par la norme EN 10088/2.
On trouvera une synthèse des finitions utilisées à des fins architecturaux dans le Guide des Finitions de Surface pour l’Acier Inoxydable d’Euro Inox.

On notera cependant que ces références n'ont qu'une valeur indicative et qu'elles peuvent varier sensiblement d’un producteur à l’autre. Par exemple, une finition 2B proposée par un fournisseur peut ne pas être exactement identique à une finition 2B proposée par un autre, voire sensiblement différente. De surcroît, chez un même fabricant, il peut exister des disparités entre différentes coulées ou différentes bobines d’acier inoxydable. Afin de se mettre à l’abri des difficultés lors d'une phase avancée de la construction, il est bon de prendre les précautions suivantes:
• Ne baser les spécifications que sur la norme EN 10088/2.
• Ces spécifications devront être accompagnées des échantillons définis d’un commun accord entre l'architecte et le fournisseur.
• Dans des applications délicates où l’aspect visuel joue un rôle important et où l’uniformité visuelle est requise, il faut impérativement utiliser de l’inox issu d’un même et unique lot de fabrication.
Les éléments fabriqués, notamment les panneaux ou les châssis en acier inoxydable, doivent être assemblés en respectant le sens de laminage. Dans le cas contraire, il peut en résulter des réflectivités différentes selon l’angle d’éclairage. Par conséquent, il conviendra de demander à l'usine d'indiquer le sens du laminage sur la face inférieure de la feuille d'inox. La même règle s'applique pour le sens du polissage, au cas où celui-ce serait repris dans les spécifications.

Il faut éviter d’assembler des panneaux en inox ferritique avec des panneaux en inox austénitique, même si ces deux catégories conviennent sur le plan technique. Les alliages ferritiques au Cr sont d'une teinte légèrement plus bleutée alors que les alliages austénitiques de Cr et de Ni sont d'une tonalité plus jaune. La différence de teinte entre les nuances austénitiques et ferritiques est visible dans les applications délicates.

Le CD ROM Euro Inox «Guide des Finitions de Surface pour l’Acier Inoxydable» donne un aperçu du large éventail des finitions de surface disponibles. Ce document existe également en version papier et sera envoyé gratuitement sur simple demande.



4. Conception

Dès la conception, il vaut mieux éviter de souder sur chantier. En tous cas, il faudra prévoir assez de place pour accéder aux joints avec une torche de soudage et une bande abrasive pour la finition.

Il faut également éviter les espaces et zones confinés qui peuvent favoriser une accumulation d'humidité et de salissures qui risquent d’engendrer de la corrosion.



5. Fabrication

Pour arriver à un bon résultat, le meilleur moyen est de sélectionner un fabricant qualifié et expérimenté. Une visite de ses ateliers et l’examen de ses travaux antérieurs réalisés en acier inoxydable donneront à l'architecte et/ou au maître d’œuvre une idée précise de la qualité du travail de ce fabricant.


5.1 Elimination des contaminations

Le contact avec l’acier au carbone, en particulier avec les particules projetées lors des opérations de découpage, polissage ou soudage, peut, par un phénomène dit de contamination, affecter la résistance à la corrosion des inox. C’est pourquoi, il est fortement recommandé de séparer les unités de fabrication d'acier au carbone et d'acier inoxydable dans l’entreprise. Il convient aussi de ne pas utiliser les mêmes outils. Si toutefois les outils utilisés (cisailles et presse d’emboutissage) servent à la fois aux aciers au carbone et aux aciers inoxydables, il convient de parfaitement les nettoyer avant de les utiliser pour l’acier inoxydable.

Lors du stockage et de la manutention en usine, il faudra éviter tout contact direct avec l'acier au carbone: par exemple, sur les fourches des chariots élévateurs, les bandes transporteuses, rayonnages de stockage ...


5.2 Soudage

Les architectes doivent s'efforcer, en tout premier lieu, de concevoir leurs composants de telle sorte que le soudage sur chantier soit réduit au minimum, car il est bien plus facile de maîtriser les techniques de soudage dans un atelier que sur le chantier.

La plupart des techniques de soudage utilisées pour l'acier au carbone conviennent également pour l'acier inoxydable. Toutefois, il est capital d’utiliser les bons produits d'apport ainsi que les procédures et paramètres adaptés.

La finition des soudures constitue un très bon indicateur de savoir-faire, et elle est essentielle.

Le soudage provoque généralement l’apparition d’oxydes caractéristiques formés sur et autour de la soudure, qui empêche le mécanisme naturel d'auto-réparation de l'acier inoxydable. Ces oxydes doivent donc être éliminés, soit par décapage chimique, soit mécaniquement par un meulage suivi d’un polissage.

Souvent la soudure risque d’altérer l'aspect de la surface ; elle doit donc être réparée par un meulage et par un polissage. Grâce à des bandes abrasives d'un grain similaire à celui du fini d'origine (souvent grain 180 ou 240), les soudures seront rendues invisibles.


5.3 Assemblages mécaniques

L'utilisation de vis et de boulons est une autre technique courante d’assemblage. On commet fréquemment l'erreur de fixer de l'acier inoxydable au moyen de vis ou de boulons en acier galvanisé. La fixation de l’alliage le plus noble (acier inoxydable) au moyen d'un matériau nettement moins noble (acier au carbone ou galvanisé ou aluminium), de vis ou de boulons, présenté sous forme, constitue une cellule galvanique en présence d’un électrolyte (eau, liquide, condensats). Même dans des endroits couverts, l'humidité de l'air ambiant peut produire cet électrolyte. Comme pour toute cellule galvanique, le courant va passer du matériau le moins noble (acier au carbone ou aluminium) vers le plus noble (acier inoxydable), et le matériau le moins noble va se corroder. C'est pour cette raison que les vis et boulons en acier galvanisé qui sont normalement faits pour durer des dizaines années, se corrodent très rapidement lorsqu'ils servent à fixer des éléments en acier inoxydable. Les produits provenant de corrosion peuvent par la suite contaminer l'acier inoxydable et le corroder. Dès lors, il est impératif d'utiliser des produits inoxydables pour fixer des pièces en acier inoxydable.


5.4 Influence des techniques de fixation sur la planéité visuelle

Un serrage excessif des vis peut provoquer une déformation des surfaces
en acier inoxydable. Un soudage des goujons peut être une solution de substitution appropriée. Les goujons sont alors soudés sur la feuille d'acier inoxydable (d'une épaisseur d'au moins 1,5 mm), et si le travail est réalisé correctement, les points de soudure ne sont pas visibles sur la surface extérieure.

Pour les épaisseurs fines en particulier, l'emploi de produits adhésifs se répand de plus en plus. Cette technique permet d'éviter les problèmes de déformation, mais ces joints collés sont moins résistants que des joints soudés.
Il n'est pas rare de voir les châssis et les panneaux métalliques se gondoler. Les aciers inoxydables (en particulier austénitiques) ont une conductivité thermique inférieure et une dilatation thermique supérieure à celles de l'acier au carbone. Il faut en tenir compte et il est donc conseillé de ne pas utiliser des panneaux d'acier inoxydable trop grands et de prévoir des joints de dilatation.


5.5 Nettoyage et entretien

Même d'excellents produits en inox risquent d'être endommagés si leur nettoyage initial n'est pas réalisé correctement. Pour toutes informations utiles, vous pouvez utilement vous reporter à notre document intitulé Nettoyage et Entretien des Surfaces Architecturales en Acier Inoxydable.

Lectures conseillées

- L'Architects' Guide to Stainless Steel, édité par le Steel Construction Institute (SCI), contient des informations complémentaires.

- Une description plus détaillée des procédés de fabrication de l'acier inoxydable est présentée dans le livre Working with Stainless Steel (en anglais) que l'on peut se procurer chez Euro Inox au prix de EUR 50. Ce livre existe également en version française sous le titre «Travailler les aciers inoxydables» (Edtions SIRPE, Paris)


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