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Contrôle et diagnostic mécanique en vue de réhabilitation des anciens pivots et rampes

Le marché du pivot en Europe est à 40 % un marché de renouvellement.
Des diagonales de tirants reprennent l’effort tranchant entre deux triangles en cornière. Le tube n’a à supporter que des efforts de compression et flexion.
this is the most popular model. V-shaped truss designs run the length of the span.

Le marché du pivot en Europe est à 40 % un marché de renouvellement. La Chambre d’agriculture, la CUMA d’Aquitaine (Coopérative d’utilisation de matériel agricole en commun), le GRCETA (Groupement régional des centres techniques agricoles) et certains constructeurs et installateurs ont mis au point des protocoles de vérification pour ces anciens appareils.

 

1. Contrôle des installations 

 
Le marché du pivot en Europe est à 40 % un marché de renouvellement.
En France, et dans la région des Landes en particulier, ont été installés les premiers pivots électriques dans les années 1974, 1975. Le terrain est plat, l’eau est facile­ment disponible dans la nappe phréatique située entre 7 et 10 m de profondeur – un forage à 20 m donne 30 m3/h. La Chambre d’agriculture, la CUMA d’Aquitaine (Coopé­rative d’utilisation de matériel agricole en commun), le GRCETA (Groupement régional des centres techniques agricoles) et certains constructeurs et Installateurs ont mis au point des protocoles de vérification pour ces anciens appareils : 
• Diagnostic hydraulique. Dose ; pression entrée, extrémité et contrôle de l’uniformité de la distribution avec des pluviomètres (Norme ISO 11545 : 2009)
• Diagnostic électrique. Bonne valeur de la mise à la terre, et fonctionnement des disjoncteurs « protection des travailleurs » (norme NF C15100 et HD384 du CENELEC).
• Diagnostic mécanique. En dehors de la motorisation et des transmissions, nous allons nous intéresser à la tenue dans le temps du tube de la charpente qui est plus difficile à observer et anticiper.
L’eau de cette région est ferrugineuse avec un pH de 4,5 soit relativement acide, ce qui, une fois partie la protection de zinc déposée par la galvanisation à chaud, va accélérer la diminution de l’épaisseur du tube (1⁄10e de mm par an en moyenne pour l’acier S235 et un peu moins pour le S275) et à terme provoquer la ruine du tube, et la chute de la travée du pivot. Le tube, en effet, conduit l’eau mais fait aussi parti de la charpente de la travée.
Les agriculteurs possédant des pivots anciens (le plus vieux en service semble être un « PIVOMATIC TS » de 1985) sont donc préoccupés de connaître l’état de leur appareil. Un effondrement sur une culture peut coûter très cher, sans parler des risques humains liés à la chute brutale et ensuite au démontage et à l’évacuation de l’appareil. 
La tempête de 2009 avec des vents violents de 150 à 170 km/h a malheureusement renforcé cette prise de conscience chez les agriculteurs. 
Le tube principal qui est donc l’ossature de la travée, est suivant les modèles, soumis à des efforts de compression, traction et flambement. Ces forces vont provoquer une « corrosion sous contrainte » ou en certains points fissurés et écaillés la « consommation » de la couche protectrice de zinc va être accélérée.
Les appareils européens de cette époque datant de 15 à 35 ans étaient conçus avec le tube en acier E24 épaisseur 3,2 mm, avec un pourcentage de silicium (Si) inférieur à 0,035 % (si trop de Si, il y aura excès de zinc à la galvanisation or une couche trop épaisse est fragile et a tendance à s’écailler). 
La galvanisation se faisait et se fait toujours à chaud « au trempé » suivant NF EN  ISO 1461; soit une épaisseur de 80 microns pour le tube. Une vitesse d’eau supérieure à 3 m/s entraînera aussi la couche de zinc (attention aux débits trop importants dans les petits diamètres). 
 

 2. Rappel des efforts mécaniques dans la structure des travées

 
Il existait deux types de structure :
• TYPE 1 (TS). Des diagonales de tirants reprennent l’effort tranchant entre deux triangles en cornière. Le tube n’a à supporter que des efforts de compression et flexion. Il y a moins de contraintes et donc moins d’usure, ce qui augmente la durée de vie de ce type d’appareil. Plus plat, son centre de gravité est abaissé d’où une meilleure résistance aux vents violents. Mais coûteux à fabriquer et plus long à monter, il a été abandonné dans les années 90. Les points rouges au centre, indiquent au minimum les endroits où il faut mesurer l’épaisseur. 
• TYPE 2 (VS). C’est le modèle le plus répandu. Des V en cornière sont répartis le long de la travée, des tubes reliés à la tour reprennent les efforts de ripage et traction. Le tube principal d’extrémité, en plus de la compression et flexion, supporte aussi l’effort tranchant. Les points rouges aux extrémités indiquent au minimum les endroits où il faut mesurer l’épaisseur.
 

3. Mesure de l’épaisseur des tubes

 
• Appareils de mesure par Ultrasons
-  KRAUTKRAMER : 
DM4DL, DMS2, DM5E         
Ge Measurement & Control France SAS
geit.fr@ge.com 
- MEPUS : MEPS3-UC13-00
BLET Measurement Group
contact@blet-mesure.fr
• Mode Opératoire
Le contrôle se fait à la demande de l’agri­culteur, dans les champs, avec une échelle pour accéder aux tubes de la travée du pivot ou de la rampe, ou au sol si l’appareil s’est écroulé et qu’on veut en connaître la cause (responsabilité civile ou assurances…). 
La température pour les mesures doit être entre 0 et 40 degrés. Pour le modèle DMS2, elle peut se situer entre - 10 ° et + 50 °. 
Les principes de la mesure d’épaisseur par ultrasons sont définis dans la Norme : NF EN ISO 16809 (juin 2019).
Pour l’appareil, l’utilisation de « traducteurs » Emission/ Réception séparés, permettent une meilleure détection de la corrosion, tout en étant indépendant de l’état de surface. Les appareils les plus complets vont faire la différence entre l’acier et le zinc de la galvanisation qui pourrait encore rester sur le tube. 
Il est conseillé de re-étalonner l’appareil à l’aide d’une plaquette acier de référence avant chaque mesure. 
Nous avons vu dans le paragraphe 2 qu’il existait des endroits critiques où mesurer l’épaisseur. Mais en général, les contrôleurs vont mesurer les tubes d’extrémité et du centre de la travée, et même, tous les tubes de la travée. La mesure sous le tube est la plus difficile, car il y a des attaques par la rouille stagnante, même en l’absence d’eau. Si des écarts sont observés entre les mesures à un même endroit : il est conseillé d’en faire plusieurs et de calculer la moyenne. 
La Chambre d’agriculture, la CUMA d’Aquitaine avec l’association TOP Machine 40 et le GRCETA, interviennent à la demande chez l’agriculteur. Leur indépendance commerciale est pour eux un avantage. 
Les fabricants de pivots ont aussi leurs appareils et soit, interviennent chez le client via le distributeur, soit font la mesure eux même, ou commercialisent les appareils de contrôle (pour les grandes exploitations agricoles). 
Un compte rendu est remis au client. Il va également comporter des préconisations de changement des tubes ; conseillé lorsque l’épaisseur résiduelle est entre 2 et 2,5 mm suivant : la topographie ; la zone ventée (voir la nouvelle carte des vents Eurocode 1 NF EN 1991-1-4, qui a remplacé la Norme Neige et Vent NV657) ; la hauteur sous travée par rapport à la hauteur maxi de la culture ; 
la présence de butte (pommes de terre…). Un mauvais réglage ou une dégradation du système d’alignement, provoque un ripage qu’il faudra corriger à cause des fortes contraintes qu’il entraîne dans les tubes. 
Le contrôle doit se faire à 20 ou à 25 ans pour la structure « type 1 » et à 10 ou à 15 ans pour la structure de « type 2 ». 
La qualité de l’eau influe beaucoup sur ce délai. 
Coût d’un appareil de contrôle au champ : il faut compter en moyenne 300 euros pour un appareil de 9 travées, hors frais de déplacement, qui sont très variables. 
 

4. Préconisations de réparations

 
Les tubes de remplacement, comme pour les appareils neufs, sont plutôt maintenant en épaisseur 4 mm et de qualité acier S275 haute résistance) et même S355 pour les constructeurs qui s’impliquent dans les zones très difficiles (eau, terrain, vent). Ces qualités sont encore compatibles avec une bonne prise de galvanisation. 
Auparavant l’acier utilisé était le E24 2 épaisseurs 3,2 mm et on faisait le calcul de résistance entre 2 et 2,5 mm pour se donner une marge de sécurité. Ce qui explique que l’organisme de contrôle conseille le changement lorsque l’épaisseur résiduelle est entre 2 et 2,5 mm. 
Quand cela est possible, la meilleure façon de protéger les tubes de la corrosion est d’employer des tubes chemisés par du polyéthylène (Polychem, Polyline…) Mais attention, ce tube interne en polyéthylène doit fortement adhérer au tube acier car s’il n’a, ne serait-ce qu’un tout petit espace : « où il y a de l’air, il y a de l’eau et donc de la corrosion ».
Un autre avantage de ces tubes chemisés en PE est que l’on pourra y faire passer des engrais et des produits de traitement, sans problèmes.