Par Nicolas Cunningham, Ph.D., ing.
Les pièces en laiton sont couramment utilisées dans le domaine de la plomberie et jouissent généralement d’une bonne réputation de qualité et de durabilité. Cependant, des bris spontanés surviennent assez régulièrement, même pour les fabricants reconnus. Nous vous offrons ce bref tour d’horizon sur ces composants de laiton et sur les défaillances qu’ils peuvent subir.
D’abord, notons qu’il existe plusieurs alliages de laiton et qu’ils sont typiquement classés en fonction de leur teneur en zinc. Cette proportion donne une teinte à l’alliage variant du rougeâtre au jaune lorsque le pourcentage de zinc dépasse approximativement 20 %. La figure 1 présente la couleur de différents alliages de laiton comparativement à un tuyau de cuivre.
Figure 1 – Teinte du laiton en fonction de sa teneur en zinc en comparaison avec le cuivre
Deux principaux mécanismes de bris
Deux mécanismes de bris sont généralement impliqués lors du bris des composants de plomberie : la dézincification et la fissuration sous contrainte. En résumé, la dézincification signifie la perte du zinc dans l’alliage, ce qui rend une pièce poreuse et plus faible (figure 2).
Figure 2 – Phénomène de dézincification
La fissuration sous contrainte (FSC), pour sa part, provient de la propagation de fissures dans un alliage métallique sensible à ce type de fissuration et est causée par l’application de stress (tension, flexion, cisaillement, etc.) en présence d’un environnement favorable, par exemple, un endroit où l’on retrouve des composés à base d’ammoniaque. La FSC implique typiquement un mode de rupture associé à une minime, voire à aucune déformation de la pièce avec des surfaces d’apparence granulaire.
Figure 3 – Phénomène de fissuration sous contrainte
Dans les grandes villes canadiennes et québécoises, la plupart des pertes reliées à la fissuration sous contrainte ou à la dézincification surviennent principalement sur les réseaux alimentés avec de l’eau provenant d’un puits ou d’une source. Presque toutes les pièces de plomberie en laiton (spécialement celles en laiton jaune) sont sujettes à la fissuration sous contrainte, mais les connecteurs NPT (de l’anglais National Pipe Thread (Tapered)) femelles, les valves à bille et les pièces filetées sont les éléments plus couramment impliqués. En effet, bien qu’il existe certaines incertitudes quant à la sensibilité de certains alliages de laiton à la FSC, la littérature scientifique tend généralement à démontrer qu’un laiton jaune contenant plus de 15 %, voire 20 % de zinc, est significativement plus sensible à la FSC qu’un laiton rouge à plus faible teneur en zinc.
Combinaison de facteurs
Les forces appliquées sur les composants de plomberie incluent les contraintes résiduelles provenant de la production, les contraintes causées par la pression d’eau interne et, finalement, celles résultant de l’installation/l’assemblage. La fissuration sous contrainte provient le plus souvent de défauts de fabrication, soit d’un usinage trop agressif, d’un traitement thermique défectueux ou d’un assemblage inadéquat. La sélection d’un alliage à haute teneur en zinc peut aussi être un facteur contributif.
De plus, dans certains cas complexes, il est possible de noter la présence des deux types de mécanismes de bris simultanément. En effet, la dézincification superficielle peut se produire simultanément à la fissuration, comme montré à la figure 4. Dans ce dernier cas, il faut éviter de sauter aux conclusions et seulement établir le mode de rupture principal à la suite d’une étude métallographique complète.
Figure 4 – Fissuration sous contrainte et dézincification en simultané
CEP Forensique et ses experts spécialisés en matériaux et en métallurgie peuvent procéder à ces études métallographiques pour déterminer la cause principale d’un bris et ainsi faciliter la gestion de votre dossier de réclamation.