Le plus long pont ferroviaire duplex en acier inoxydable de Suède

Stockholm, la capitale suédoise, comme de nombreuses colonies riveraines, ne pourrait fonctionner sans son réseau de ponts. Plus de 340 000 personnes traversent le Söderström  Ponts ferroviaires tous les jours. Mais après 60 ans d'utilisation intensive, ils avaient besoin d'un bon   Réparation . En 2013, le service local des transports a déterminé que même si les fondations étaient en bon état, les structures de support en acier au carbone situées sous les voies étaient gravement corrodées et les ponts avaient également dépassé leur durée de vie spécifiée en fatigue. Ainsi, en 2017, les travaux ont commencé pour remplacer les quatre structures vieillissantes en acier au carbone par de l'acier inoxydable duplex 2404. Chaque pont Soderstrom mesure 192 mètres de long et se compose de 12 sections préfabriquées. En termes de longueur totale, le nouveau pont ferroviaire est le plus long pont en acier inoxydable jamais construit.  

Structures duplex en acier inoxydable : bien plus que de l’esthétique

Lorsque les structures de ponts en acier inoxydable duplex sont apparues pour la première fois, elles ont été louées pour leur beauté et de nouvelles conceptions telles que le pont Helix à Singapour ont vu le jour. Aujourd'hui, les concepteurs recherchent de plus en plus que l'esthétique de l'acier inoxydable duplex, utilisant sa solidité et sa résistance à la corrosion dans de nombreuses applications, même cachées, pour créer des structures plus légères que l'acier au carbone du passé, utilisant moins de matériaux et nécessitant moins d'entretien. . Toutes les nuances duplex sont au moins deux fois plus résistantes que l'acier inoxydable 316 et possèdent de bonnes propriétés de soudage, ce qui les rend adaptées à une large gamme d'applications. Les structures de ponts duplex en acier inoxydable deviennent de plus en plus populaires dans le monde en raison de leur durée de vie plus longue et de leurs moindres besoins de maintenance.

Bien que l’acier inoxydable structurel duplex ait été incorporé dans les spécifications de conception du monde entier, l’acier au carbone domine toujours le marché de la construction de ponts. Les ponts en acier au carbone sont considérés comme moins chers que les ponts en acier inoxydable, et les ponts en acier au carbone existent depuis plus d'un siècle et sont très familiers à l'industrie de la construction et de l'entretien des ponts. En revanche, l’utilisation de l’acier inoxydable duplex pour construire des ponts en acier a commencé au début des années 2000 et est largement considérée comme coûteuse.

Söderström  Le pont ferroviaire, entouré d'eau, est un nœud clé pour les navetteurs du centre de Stockholm, avec un train passant toutes les 3 minutes, soit environ 500 trains par jour. ©Rolf52 | Dreamstime.com

Le coût réel d'un “solution à faible coût”  

L'archipel de Stockholm est situé dans un milieu marin et est soumis à la corrosion due aux eaux saumâtres de l'estuaire et aux sels de déglaçage en hiver. Les ponts en acier au carbone ne présentent pas les avantages de résistance à la corrosion offerts par le chrome, le molybdène et d'autres éléments d'alliage, ils doivent donc être peints ou autrement protégés pour résister aux conditions difficiles. À première vue, les quatre sous-structures construites en acier au carbone semblent coûter moins cher à &euros;2 millions, tandis que l'acier inoxydable duplex coûte deux fois plus cher à &euros;4 millions. Mais ces chiffres sont trompeurs car ils ne prennent en compte que les coûts de fabrication initiaux. En fait, le coût global des structures en acier au carbone tout au long de leur cycle de vie est beaucoup plus élevé car elles doivent être repeintes tous les 30 ans, soit trois fois au cours de leur durée de vie de 120 ans. Le coût des repeintures et des réparations (hors coûts indirects de la fermeture de la voie ferrée) est estimé à &euros, soit 60 millions d'euros sur cette période, soit 30 fois l'investissement initial en matériaux. Si l’on considère l’ensemble du coût du cycle de vie, le coût peut être considérablement réduit grâce à l’acier inoxydable duplex.

Bien que tout l'acier soit recyclable à 100 %, l'option en acier inoxydable duplex a une empreinte environnementale plus faible. Si l’acier inoxydable est correctement sélectionné, la structure du pont ne se détériorera pas avec le temps. Si les exigences du code sont respectées et que l’entretien est correct, l’acier inoxydable peut atteindre une durée de vie presque illimitée. Il ne nécessite également aucun traitement de surface nocif pour l’environnement pour prévenir la corrosion. De tels revêtements ou peintures se détériorent avec le temps et peuvent polluer l'environnement s'ils se décollent. Les ponts peints doivent être inspectés régulièrement, retouchés toutes les quelques années, puis complètement enlevés et repeints tous les 25 à 30 ans. Cela semble simple, mais cela signifie fermer le pont, installer des échafaudages, entourer complètement le pont, préparer la surface avant d'appliquer le nouveau revêtement, capturer les éclats de peinture retirés et jeter correctement l'ancienne peinture. De tels travaux de maintenance comportent également un certain risque de blessures pour les personnes concernées. Les aciers inoxydables duplex évitent en grande partie ces coûts potentiels pour la santé et l’environnement.

L'administration suédoise des transports a également estimé que sur une période de 120 ans, les coûts indirects pour le public dus à la perte temporaire de commodité des infrastructures lors de la réparation et de l'entretien des structures en acier au carbone augmenteront de &euros supplémentaires, soit 3 milliards d'euros. Cela met en valeur la région’s la dépendance à l’égard de ces ponts et les énormes perturbations causées par les fermetures pour entretien et réparation.  

La construction et l'installation  

T il SöLe pont Derstrom a été fabriqué en acier inoxydable duplex 2404, le premier pont conçu avec cette qualité d'acier inoxydable. Cette nuance contient 1,6 % de molybdène, ce qui contribue de manière significative à sa résistance à la corrosion caverneuse et à la corrosion par piqûres. En fait, l’acier inoxydable duplex 2404 a non seulement une limite d’élasticité deux fois supérieure à celle de l’acier inoxydable 316, mais il présente également une résistance améliorée à la corrosion atmosphérique.

Étant donné que l'utilisation de l'acier inoxydable dans les grandes applications structurelles est une pratique relativement nouvelle, les aciéries ne produisent généralement pas de poutres en I de tailles standard comme les produits en acier au carbone. Cependant, les poutres en I produites en série utilisent souvent plus de matériaux que nécessaire. La personnalisation permet aux ingénieurs et aux concepteurs de spécifier la taille exacte de la section requise, économisant ainsi du métal inutile. En conséquence, chaque section du SöLe pont Derstrom a été adapté aux conditions environnementales de l'archipel’s eaux saumâtres.

Les poutres en I d'un mètre de haut ont été fabriquées à Outokumpu’s Centre de service de plaques. Les pièces ont été découpées dans les plaques au jet d'eau, soudées à l'arc submergé puis décapées. Stal & Rormontage a ensuite soudé manuellement les sections de poutres en I préfabriquées par soudage TIG/MIG. Les 48 tronçons, d'une longueur de 16 à 24 mètres et pesant jusqu'à 18 tonnes, ont été transportés sur site par barge et installés. Pour minimiser les perturbations, les ponts ont été remplacés un par un, les navetteurs étant déplacés vers d'autres voies de maintenance. Le remplacement de chacune des 12 sections du pont a duré deux semaines, l'ancienne structure étant retirée la nuit et la nouvelle soudée le jour. Au total, ce sont 600 tonnes impressionnantes d'acier inoxydable duplex 2404 qui ont été utilisées dans les nouvelles sections.

Les sections de pont préfabriquées sont soudées manuellement en atelier © Ståje& Römontage AB

Une grue offshore soulève des sections de pont de la barge et les met en place © Ståje & Römontage AB

Nouvelle voie installée à quelques mètres du train en marche © Ståje & Römontage AB  

Les travaux de remplacement étant achevés en 2021, activité le long de Stockholm’La ligne ferroviaire la plus fréquentée est revenue à la normale. Ce vaste projet de restauration suédois n’est pas unique, car de nombreux ponts dans le monde atteignent la fin de leur durée de vie. La conception duplex avant-gardiste du Söderström Bridge met en évidence les avantages de l’utilisation de l’acier inoxydable structurel pour les ponts situés dans les zones côtières ou là où des sels de déglaçage sont utilisés. Les aciers inoxydables duplex contenant du molybdène joueront un rôle croissant dans la modernisation indispensable des infrastructures et dans les nouveaux projets de construction à travers le monde, pour le bénéfice de l'environnement et des personnes qui en dépendent.