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COURS CORROSION
LES DIFFERENTES FORMES DE
CORROSION AU TRAVERS DE
L’EXPERTISE D’AVARIE
⇒
⇒
⇒
⇒ Différentes FORMES et APPARENCES
QU ’EST-CE QU’UNE AVARIE EN CORROSION ?



 Une avarie en corrosion peut se manifester de différentes manières, soit par des
percements, des fuites, des fissures, des ruptures, des porosités, ou par le gonflement
ou la disparition du matériau,, etc…
Perforation d’un tube inox
COURS CORROSION
COURS CORROSION
LES DIFFERENTES FORMES (OU MODES) DE CORROSION :
LA CORROSION GENERALISEE :
La surface métallique hétérogène qui présente une multitude de sites anodiques et
cathodiques, forme des micro-piles qui sont le siège de réactions électrochimiques.
COURS CORROSION
LES DIFFERENTES FORMES (OU MODES) DE CORROSION :
LA CORROSION LOCALISEE :
• Sanodique  Scathodique
 Attaque localisée (voire quasi-ponctuelle)
• Corrosion plus dangereuse car difficilement prévisible
Corrosion par piqûres
 Corrosion caverneuse
 Corrosion sous contrainte
 Fatigue-corrosion
 Corrosion galvanique
 Corrosion sélective
 Corrosion intergranulaire
 Corrosion bactérienne
 Corrosion érosion
 Corrosion cavitation
 Fretting corrosion
 Corrosion haute température
COURS CORROSION
LES DIFFERENTES FORMES DE CORROSION LOCALISEE :
FORMES DE
CORROSION FONCTION
Matériaux
Type de matériau
Mode d’élaboration
Type de traitement
Milieu
Type de milieu
Composition, exposition
T°, pH, O2, agitation,..
Géométrie des pièces
Type d’assemblage
Conception
Surface
État de surface
Préparation de surface
Condition de
service
Période d’arrêt
Fréquence maintenance
Mise en oeuvre
Soudage
Huile de lubrification
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FACTEURS INFLUENCANT LES FORMES DE CORROSION :
≠
≠
≠
≠ TYPES DE MATERIAUX
Matériaux
minéraux
Matériaux
composites
Matériaux
métalliques
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LES PRINCIPAUX TYPES DE MATERIAUX :
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Les revêtements polymères
Les revêtements bitumeux
 Les thermoplastes (PE, PP, PVC, PTFE,…)
 Les caoutchoucs (naturel ou synthétiques)
 Les thermodurcissables (PU, époxydes, polyesters,…)
Les céramiques 3 états possibles
 L’immunité
 La passivité
 L’activité
Béton
COURS ENSITM
LES TROIS ETATS POSSIBLES D’UN METAL :
Un métal peut se trouver dans trois états vis-à-vis de son milieu ambiant
L’IMMUNITE :
Corrosion du métal « impossible »
Le métal et le milieu sont dans un état de stabilité, ils ne peuvent réagir.
L’absence de corrosion n’est pas due à la formation d’une « barrière »
matérielle entre le métal et le milieu, mais à l’absence de réactivité.
Dans la pratique, cette situation se rencontre essentiellement avec:
Les métaux nobles (or, platine,…)
COURS ENSITM
LES TROIS ETATS POSSIBLES D’UN METAL (suite) :
LA PASSIVITE :
Le métal et le milieu ne sont pas dans un état de stabilité, mais le métal se
recouvre naturellement d’un film protecteur qui « l’isole » du milieu
extérieur.
Ce film (appelé couche passive ou de passivation) doit être stable vis-à-vis
du milieu extérieur et ne pas présenter de faiblesse locale (ou totale).
Dans le cas contraire, le métal se corrode localement.
L’aluminium, le titane, l’acier inoxydable, le « cuivre »… doivent leur
résistance à la corrosion à leur comportement passif.
COURS ENSITM
QU’EST CE QU’UNE COUCHE PASSIVE ? :
Nature et caractéristiques de cette couche:



 Recouvrante, protectrice, contenant de l’oxygène:
- hydroxydes (conducteurs électroniques: pseudo-passivité)
- Oxydes (isolants: passivité vraie)



 Très faible conductivité ionique



 Très mince: 1 nm ≤ épaisseur ≤ 500 nm ~



 A l’état passif, en général Vcor  0.1mm/an
COURS ENSITM
LES TROIS ETATS POSSIBLES D’UN METAL (suite) :
L’ACTIVITE :
Corrosion du métal
Le métal n’est pas stable et n’est pas recouvert d’un film protecteur; il
réagit avec le milieu environnant en se corrodant.
La corrosion est habituellement généralisée, c’est à dire répartie quasi-
uniformément sur toute la surface du métal
COURS ENSITM
PRESENTATION DES DIFFERENTES
FORMES DE CORROSION
EXEMPLE
COURS ENSITM
CORROSION GENERALISEE OU UNIFORME
Non résistant
1
Peu résistant
0,5 à 1
Résistant
0,5
Très résistant
0,05
Résistance à la
corrosion
Vitesse de
corrosion
mm/an
La corrosion est répartie uniformément sur la surface du
métal en contact avec le milieu corrosif.
La vitesse de corrosion peut être déterminée de façon
relativement simple (perte de poids, d’épaisseur, ..) et
permet d’accéder directement à la durée de vie de la
pièce concernée.
La vitesse de corrosion est en général exprimée
en termes de perte de masse par unité de surface
et par unité de temps ou par l’épaisseur de métal
corrodé en fonction du temps.
Pour un acier 1 g.dm-2.an-1 = 12 µm/an
Définition:
COURS ENSITM
LA CORROSION ATMOSPHERIQUE :
Cas de corrosion généralisée le plus fréquemment rencontré
Facteurs déterminants :
Définition:
La corrosion atmosphérique désigne la réaction de l’oxygène de l’air à température
ambiante avec un métal lorsqu’à la surface de ce dernier l’humidité et les polluants
forment un film d’électrolyte corrosif.
 Les espèces polluantes contenues dans l’air ambiant:
- Le dioxyde de soufre SO2 (provenant de la combustion du charbon et du pétrole)
- Les chlorures Cl- (régions maritimes),
- Les oxydes d’azotes NOx qui se forment lors d’une combustion à haute T° (moteur)
- Les poussières
 Le % d’humidité relative de l’air ambiant (100% correspondant à la condensation)
- fonction de la T° du métal, de la présence de sels déposés et de la porosité de surface
 Les cycles d’humidité (changement périodique entre phase de mouillage et de séchage)
COURS ENSITM
 Isoler le métal du milieu ambiant par un traitement de surface approprié
(revêtement métallique, organique ou céramique par exemple)
 Placer artificiellement le métal dans son domaine d’immunité (par
protection cathodique)
 Réduire la corrosivité du milieu ambiant en utilisant, par exemple des
inhibiteurs de corrosion)
 Prévoir des surépaisseur selon les vitesses de corrosion
 Changer de matériau
Prévention de la corrosion généralisée :
COURS ENSITM
LA CORROSION GALVANIQUE :
1 - Définition:
La corrosion galvanique peut se définir
simplement par l’effet résultant du contact de
deux métaux ou alliages différents dans un
environnement corrosif conducteur.
Corrosion « galvanique » entre la brasure en laiton CuZn40 et
la tuyauterie en cuivre ayant occasionnée de nombreuses fuites
au niveau de 4 réseaux d’eau froide et d’eau chaude sanitaire
Lorsqu’un métal est immergé dans une solution électrolytique quelconque, on peut mesurer
son potentiel de dissolution (corrosion naturelle) à l’aide d’une électrode de référence et
d’un millivoltmètre à haute impédance d’entrée.
Dans chaque solution, il est donc possible d’établir une « série galvanique », c’est-à-dire un
classement des différents métaux et alliages en fonction de ce potentiel mesuré.
La différence de potentiel électrochimique qui existe entre deux alliages donne naissance,
lorsqu’ils sont couplés électriquement et immergés dans une même solution électrolytique, à
un courant électrique (courant galvanique) circulant de l’alliage le plus noble vers l’alliage
le moins noble.
Tuyauterie cuivre
Brasure laiton
COURS ENSITM
Le potentiel de couplage est
obligatoirement compris entre les deux
potentiels des métaux non couplés et on
observe généralement un accroissement
de la corrosion de l’alliage le moins
noble (anodique) au voisinage immédiat
de la zone de contact et diminution ou
suppression de la corrosion de l’alliage
le plus noble (cathodique).
Le couplage galvanique peut également
apparaître entre deux parties d’un même
métal : par exemple l’hétérogénéité entre
une zone écrouie et une zone non écrouie
peut être à l’origine d’une différence de
potentiel amenant ce type de corrosion
Si la différence de potentiel indique le
sens de la menace, elle n’indique pas
son ampleur; ce n’est donc pas le seul
facteur à prendre en compte.
Série galvanique du graphite et de divers métaux et
alliages dans l’eau de mer à 25°C
2 – Les différents facteurs affectant la corrosion galvanique:
COURS ENSITM
LES DIFFERENTS FACTEURS
Paramètres liés
aux matériaux
Nature et composition des alliages
Impuretés (inclusions)
Présence de produits de corrosion
Composition, impuretés, hétérogénéité,
Résistivité, température, volume
Débit, agitation, teneur en O2, pH,..
Paramètres liés
au milieu
Paramètres liés
à l’interface
Potentiels d’électrode
Cinétique de réaction (mode de polarisation)
Paramètres liés
à la géométrie
Du couple: rapport de surface A/C
De la jonction: écartement, résistance de
contact
COURS ENSITM
3 – Les facteurs importants :
a) Le rapport des surfaces Anode/Cathode des deux métaux:
Le cas le plus défavorable est celui d’une grande surface cathodique
(matériau le plus positif) électriquement reliée à une petite surface anodique
(métal le plus négatif). La vitesse de corrosion du métal le plus négatif peut être
multipliée par 100 voire par 1000.
En conséquence, les organes de liaison de pièces sollicitées mécaniquement
(écrous, rivets, boulons, goupilles, soudures, brasures…) doivent toujours être
plus nobles, ou au moins de même nature, que le matériau de base.
Par exemple, un assemblage constitué par des plaques de fer fixées par des
rivets en cuivre est beaucoup plus résistant à la corrosion que la configuration
inverse (plaques de cuivre et rivets de fer).
COURS ENSITM
b) La conductivité du milieu :
3 – Les facteurs importants (suite) :
La conductivité du milieu corrosif conditionne la localisation des
dégradations. La corrosion galvanique peut se produire dans les milieux très
résistants, mais elle est dans ce cas localisée aux zones de contact entre les deux
métaux.
Inversement l’attaque est moins localisée en milieu conducteur.
Matériau
cuivreux fer
Ligne de courant
Eau douce
(milieu résistif)
Matériau
cuivreux fer
Eau de mer (milieu
conducteur)
Ligne de courant
COURS ENSITM
3 – Les facteurs importants (suite) :
c) Les discontinuités dans les revêtements métalliques:
Les revêtements métalliques ne présentent pas toujours une étanchéité parfaite;
leurs défauts de continuité sont d’origine diverses:
 Anfractuosités du métal de base,
 Tensions internes du dépôt provoquant des fissurations,
 Porosités inhérentes au procédé,
 Blessures en cours de manutention, de montage ou lors de l’utilisation,
 ….
Le milieu corrosif pénètre dans ces défauts jusqu’au métal de base. Par sa
morphologie discontinue, le revêtement métallique forme un couple galvanique
avec le substrat.
Pour cette raison, les revêtements métalliques sont classés en deux familles:
COURS ENSITM
1) Les revêtements nobles ou cathodiques par rapport au métal de base.
2) Les revêtements « sacrificiels » ou anodiques par rapport au métal de base.
QUI PROTEGE QUI?
Potentiel de dissolution* en Volt
* Dans une solution de chlorure de sodium à 3%
Fer
(-0.70)
M
a
g
n
é
s
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u
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-
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0
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2
2
METAUX ANODIQUES PAR
RAPPORT AU FER
METAUX CATHODIQUES
PAR RAPPORT AU FER
C
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r
o
m
e
-
0
.
4
8
0
Les deux grandes classes de revêtements métalliques:
COURS ENSITM
Dans le cas d’un revêtement cathodique, le couplage galvanique entraînera une corrosion
importante du substrat à l’endroit du défaut. Le rapport anode (substrat)/cathode
(revêtement) très défavorable du fait d’une très petite surface anodique par rapport à une
très grande surface cathodique entraînera une densité de courant locale de corrosion très
élevée conduisant généralement à la formation de piqûre accompagnée d’un écaillage du
revêtement.
On dit que le substrat subi UNE PROTECTION ANODIQUE
Cas des revêtements CATHODIQUES :
Acier
Revêtement
cathodique
Tuyauterie
en ACIER
Couplage galvanique entre l’acier et le revêtement en
présence de produits de combustion soufrés (milieu très
oxydant)
Revêtement Al-Si
d’épaisseur
hétérogène 20µm
présentant des
discontinuités
Anode
Cathode
SAnodique
SCathodique
Rapport SA/SC Très
défavorable
Densité locale de courant
~ plusieurs A/cm²
e-
e-
Exemple de corrosion galvanique de revêtement cathodique :
COURS ENSITM
Vannes papillons en fonte nickelé installées
sur un réseau d’eau chaude et d’eau froide
sanitaire
Couplage galvanique entre le papillon en
fonte et le revêtement de nickel provoqué
en partie par une épaisseur de nickel
(~10µm) insuffisante.
COURS ENSITM
Cas des revêtements ANODIQUES :
Dans le cas d’un revêtement anodique, la corrosion du revêtement sera accélérée par l’effet
de couplage galvanique, mais le substrat restera protégé. Cette protection sera
pratiquement assurée jusqu’à consommation complète du revêtement, cette dernière étant
souvent freinée par la formation, dans les zones de défauts, de produits de corrosion plus
ou moins insolubles jouant le rôle d’un effet « cicatrisant ».
On dit que le substrat subi UNE PROTECTION CATHODIQUE
Substrat = Acier = CATHODE
Formation d’oxyde de zinc au
niveau des discontinuités du
revêtement (cicatrisation)
Corrosion généralisée du revêtement
de ZINC par couplage galvanique
Photo d’un essai BS
Corrosion généralisée se traduisant par la présence de rouille blanche
(oxyde de zinc) après 360h d’essai au brouillard salin
COURS ENSITM
La conséquence de ces deux mécanismes de protection est que le rôle de l’épaisseur des
revêtements métalliques diffère selon les cas:
Pour les revêtements anodiques, la durée de vie sera pratiquement proportionnelle à
l’épaisseur du dépôt qui se consommera plus ou moins vite selon l’agressivité des milieux.
 Pour les revêtements cathodiques il est nécessaire de préconiser une épaisseur
minimale destinée à garantir l’absence de porosités dans le revêtement susceptibles
d’atteindre le métal de base.
Conséquence :
COURS ENSITM
3 – Les facteurs importants (suite) :
d) La température du milieu:
Par exemple, le revêtement de zinc déposé sur les tuyauterie en acier galvanisé peut, dans
certaine condition, devenir plus « noble » que l’acier lorsque la température de l’eau est
supérieure à 50° C (problèmes des chauffe-eau domestiques). Les oxydes et hydroxydes
qui se forment à ces températures ne sont plus de même nature qu’en eau froide. L’acier
sous-jacent est susceptible de se corroder dans les zones ou la couche galvanisée présente
des discontinuités.
Corrosion localisée de l’intérieur de canalisation en acier
galvanisé par de l’eau chaude sanitaire (θ
θ
θ
θ  50-55°C) Micrographie réalisée au travers d’une cupule d’oxyde
Pustules
d’oxyde
Revêtement de zinc
COURS ENSITM
4 – Prévention de la corrosion galvanique :
 Choisir des métaux dont les potentiels sont voisins dans la série galvanique (différence
de potentiel inférieure à 50 mV dans la mesure du possible)
 Éviter un rapport de surface défavorable.
Dans un assemblages le métal de
moindre surface (riveet, boulon, soudure,
bague…) doit être au moins aussi noble
que le métal à assembler
 Disposer un troisième métal en contact avec les deux précédents et le choisir
moins noble de façon à ce qu’il se corrode à la place de l’ensemble de la structure
(protection cathodique).
COURS ENSITM
4 – Prévention de la corrosion galvanique : (suite)
 Éviter dans la mesure du possible, à l’aide d’un joint, d’un isolant, d’un revêtement
organique…, le contact direct de deux métaux différents.
 Réduire l’agressivité du milieu (limiter les T°, addition d’inhibiteurs…)
Toutefois ce type de tresse (mise à
la terre de conduite) peut, dans
certains cas, s’avérer nécessaire en
présence de courants vagabonds
Une tresse métallique extérieures à l’assemblage d’une
conduite (mise à la masse d’appareil électrique par exemple)
peut annuler tout le bénéfice d’une bonne isolation.
ATTENTION :

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  • 3. COURS CORROSION LES DIFFERENTES FORMES (OU MODES) DE CORROSION : LA CORROSION GENERALISEE : La surface métallique hétérogène qui présente une multitude de sites anodiques et cathodiques, forme des micro-piles qui sont le siège de réactions électrochimiques.
  • 4. COURS CORROSION LES DIFFERENTES FORMES (OU MODES) DE CORROSION : LA CORROSION LOCALISEE : • Sanodique Scathodique Attaque localisée (voire quasi-ponctuelle) • Corrosion plus dangereuse car difficilement prévisible
  • 5. Corrosion par piqûres Corrosion caverneuse Corrosion sous contrainte Fatigue-corrosion Corrosion galvanique Corrosion sélective Corrosion intergranulaire Corrosion bactérienne Corrosion érosion Corrosion cavitation Fretting corrosion Corrosion haute température COURS CORROSION LES DIFFERENTES FORMES DE CORROSION LOCALISEE :
  • 6. FORMES DE CORROSION FONCTION Matériaux Type de matériau Mode d’élaboration Type de traitement Milieu Type de milieu Composition, exposition T°, pH, O2, agitation,.. Géométrie des pièces Type d’assemblage Conception Surface État de surface Préparation de surface Condition de service Période d’arrêt Fréquence maintenance Mise en oeuvre Soudage Huile de lubrification Peinture COURS CORROSION FACTEURS INFLUENCANT LES FORMES DE CORROSION :
  • 7. ≠ ≠ ≠ ≠ TYPES DE MATERIAUX Matériaux minéraux Matériaux composites Matériaux métalliques COURS CORROSION LES PRINCIPAUX TYPES DE MATERIAUX : Matériaux organiques Les peintures et vernis Les revêtements polymères Les revêtements bitumeux Les thermoplastes (PE, PP, PVC, PTFE,…) Les caoutchoucs (naturel ou synthétiques) Les thermodurcissables (PU, époxydes, polyesters,…) Les céramiques 3 états possibles L’immunité La passivité L’activité Béton
  • 8. COURS ENSITM LES TROIS ETATS POSSIBLES D’UN METAL : Un métal peut se trouver dans trois états vis-à-vis de son milieu ambiant L’IMMUNITE : Corrosion du métal « impossible » Le métal et le milieu sont dans un état de stabilité, ils ne peuvent réagir. L’absence de corrosion n’est pas due à la formation d’une « barrière » matérielle entre le métal et le milieu, mais à l’absence de réactivité. Dans la pratique, cette situation se rencontre essentiellement avec: Les métaux nobles (or, platine,…)
  • 9. COURS ENSITM LES TROIS ETATS POSSIBLES D’UN METAL (suite) : LA PASSIVITE : Le métal et le milieu ne sont pas dans un état de stabilité, mais le métal se recouvre naturellement d’un film protecteur qui « l’isole » du milieu extérieur. Ce film (appelé couche passive ou de passivation) doit être stable vis-à-vis du milieu extérieur et ne pas présenter de faiblesse locale (ou totale). Dans le cas contraire, le métal se corrode localement. L’aluminium, le titane, l’acier inoxydable, le « cuivre »… doivent leur résistance à la corrosion à leur comportement passif.
  • 10. COURS ENSITM QU’EST CE QU’UNE COUCHE PASSIVE ? : Nature et caractéristiques de cette couche: Recouvrante, protectrice, contenant de l’oxygène: - hydroxydes (conducteurs électroniques: pseudo-passivité) - Oxydes (isolants: passivité vraie) Très faible conductivité ionique Très mince: 1 nm ≤ épaisseur ≤ 500 nm ~ A l’état passif, en général Vcor 0.1mm/an
  • 11. COURS ENSITM LES TROIS ETATS POSSIBLES D’UN METAL (suite) : L’ACTIVITE : Corrosion du métal Le métal n’est pas stable et n’est pas recouvert d’un film protecteur; il réagit avec le milieu environnant en se corrodant. La corrosion est habituellement généralisée, c’est à dire répartie quasi- uniformément sur toute la surface du métal
  • 12. COURS ENSITM PRESENTATION DES DIFFERENTES FORMES DE CORROSION EXEMPLE
  • 13. COURS ENSITM CORROSION GENERALISEE OU UNIFORME Non résistant 1 Peu résistant 0,5 à 1 Résistant 0,5 Très résistant 0,05 Résistance à la corrosion Vitesse de corrosion mm/an La corrosion est répartie uniformément sur la surface du métal en contact avec le milieu corrosif. La vitesse de corrosion peut être déterminée de façon relativement simple (perte de poids, d’épaisseur, ..) et permet d’accéder directement à la durée de vie de la pièce concernée. La vitesse de corrosion est en général exprimée en termes de perte de masse par unité de surface et par unité de temps ou par l’épaisseur de métal corrodé en fonction du temps. Pour un acier 1 g.dm-2.an-1 = 12 µm/an Définition:
  • 14. COURS ENSITM LA CORROSION ATMOSPHERIQUE : Cas de corrosion généralisée le plus fréquemment rencontré Facteurs déterminants : Définition: La corrosion atmosphérique désigne la réaction de l’oxygène de l’air à température ambiante avec un métal lorsqu’à la surface de ce dernier l’humidité et les polluants forment un film d’électrolyte corrosif. Les espèces polluantes contenues dans l’air ambiant: - Le dioxyde de soufre SO2 (provenant de la combustion du charbon et du pétrole) - Les chlorures Cl- (régions maritimes), - Les oxydes d’azotes NOx qui se forment lors d’une combustion à haute T° (moteur) - Les poussières Le % d’humidité relative de l’air ambiant (100% correspondant à la condensation) - fonction de la T° du métal, de la présence de sels déposés et de la porosité de surface Les cycles d’humidité (changement périodique entre phase de mouillage et de séchage)
  • 15. COURS ENSITM Isoler le métal du milieu ambiant par un traitement de surface approprié (revêtement métallique, organique ou céramique par exemple) Placer artificiellement le métal dans son domaine d’immunité (par protection cathodique) Réduire la corrosivité du milieu ambiant en utilisant, par exemple des inhibiteurs de corrosion) Prévoir des surépaisseur selon les vitesses de corrosion Changer de matériau Prévention de la corrosion généralisée :
  • 16. COURS ENSITM LA CORROSION GALVANIQUE : 1 - Définition: La corrosion galvanique peut se définir simplement par l’effet résultant du contact de deux métaux ou alliages différents dans un environnement corrosif conducteur. Corrosion « galvanique » entre la brasure en laiton CuZn40 et la tuyauterie en cuivre ayant occasionnée de nombreuses fuites au niveau de 4 réseaux d’eau froide et d’eau chaude sanitaire Lorsqu’un métal est immergé dans une solution électrolytique quelconque, on peut mesurer son potentiel de dissolution (corrosion naturelle) à l’aide d’une électrode de référence et d’un millivoltmètre à haute impédance d’entrée. Dans chaque solution, il est donc possible d’établir une « série galvanique », c’est-à-dire un classement des différents métaux et alliages en fonction de ce potentiel mesuré. La différence de potentiel électrochimique qui existe entre deux alliages donne naissance, lorsqu’ils sont couplés électriquement et immergés dans une même solution électrolytique, à un courant électrique (courant galvanique) circulant de l’alliage le plus noble vers l’alliage le moins noble. Tuyauterie cuivre Brasure laiton
  • 17. COURS ENSITM Le potentiel de couplage est obligatoirement compris entre les deux potentiels des métaux non couplés et on observe généralement un accroissement de la corrosion de l’alliage le moins noble (anodique) au voisinage immédiat de la zone de contact et diminution ou suppression de la corrosion de l’alliage le plus noble (cathodique). Le couplage galvanique peut également apparaître entre deux parties d’un même métal : par exemple l’hétérogénéité entre une zone écrouie et une zone non écrouie peut être à l’origine d’une différence de potentiel amenant ce type de corrosion Si la différence de potentiel indique le sens de la menace, elle n’indique pas son ampleur; ce n’est donc pas le seul facteur à prendre en compte. Série galvanique du graphite et de divers métaux et alliages dans l’eau de mer à 25°C
  • 18. 2 – Les différents facteurs affectant la corrosion galvanique: COURS ENSITM LES DIFFERENTS FACTEURS Paramètres liés aux matériaux Nature et composition des alliages Impuretés (inclusions) Présence de produits de corrosion Composition, impuretés, hétérogénéité, Résistivité, température, volume Débit, agitation, teneur en O2, pH,.. Paramètres liés au milieu Paramètres liés à l’interface Potentiels d’électrode Cinétique de réaction (mode de polarisation) Paramètres liés à la géométrie Du couple: rapport de surface A/C De la jonction: écartement, résistance de contact
  • 19. COURS ENSITM 3 – Les facteurs importants : a) Le rapport des surfaces Anode/Cathode des deux métaux: Le cas le plus défavorable est celui d’une grande surface cathodique (matériau le plus positif) électriquement reliée à une petite surface anodique (métal le plus négatif). La vitesse de corrosion du métal le plus négatif peut être multipliée par 100 voire par 1000. En conséquence, les organes de liaison de pièces sollicitées mécaniquement (écrous, rivets, boulons, goupilles, soudures, brasures…) doivent toujours être plus nobles, ou au moins de même nature, que le matériau de base. Par exemple, un assemblage constitué par des plaques de fer fixées par des rivets en cuivre est beaucoup plus résistant à la corrosion que la configuration inverse (plaques de cuivre et rivets de fer).
  • 20. COURS ENSITM b) La conductivité du milieu : 3 – Les facteurs importants (suite) : La conductivité du milieu corrosif conditionne la localisation des dégradations. La corrosion galvanique peut se produire dans les milieux très résistants, mais elle est dans ce cas localisée aux zones de contact entre les deux métaux. Inversement l’attaque est moins localisée en milieu conducteur. Matériau cuivreux fer Ligne de courant Eau douce (milieu résistif) Matériau cuivreux fer Eau de mer (milieu conducteur) Ligne de courant
  • 21. COURS ENSITM 3 – Les facteurs importants (suite) : c) Les discontinuités dans les revêtements métalliques: Les revêtements métalliques ne présentent pas toujours une étanchéité parfaite; leurs défauts de continuité sont d’origine diverses: Anfractuosités du métal de base, Tensions internes du dépôt provoquant des fissurations, Porosités inhérentes au procédé, Blessures en cours de manutention, de montage ou lors de l’utilisation, …. Le milieu corrosif pénètre dans ces défauts jusqu’au métal de base. Par sa morphologie discontinue, le revêtement métallique forme un couple galvanique avec le substrat. Pour cette raison, les revêtements métalliques sont classés en deux familles:
  • 22. COURS ENSITM 1) Les revêtements nobles ou cathodiques par rapport au métal de base. 2) Les revêtements « sacrificiels » ou anodiques par rapport au métal de base. QUI PROTEGE QUI? Potentiel de dissolution* en Volt * Dans une solution de chlorure de sodium à 3% Fer (-0.70) M a g n é s i u m - 1 . 6 3 Z i n c - 0 . 9 7 5 A l u m i n i u m - 0 . 7 8 5 P l o m b - 0 . 5 3 5 É t a i n - 0 . 4 2 5 N i c k e l - 0 . 2 9 2 C u i v r e - 0 . 2 3 0 O r + 0 . 2 2 METAUX ANODIQUES PAR RAPPORT AU FER METAUX CATHODIQUES PAR RAPPORT AU FER C h r o m e - 0 . 4 8 0 Les deux grandes classes de revêtements métalliques:
  • 23. COURS ENSITM Dans le cas d’un revêtement cathodique, le couplage galvanique entraînera une corrosion importante du substrat à l’endroit du défaut. Le rapport anode (substrat)/cathode (revêtement) très défavorable du fait d’une très petite surface anodique par rapport à une très grande surface cathodique entraînera une densité de courant locale de corrosion très élevée conduisant généralement à la formation de piqûre accompagnée d’un écaillage du revêtement. On dit que le substrat subi UNE PROTECTION ANODIQUE Cas des revêtements CATHODIQUES : Acier Revêtement cathodique Tuyauterie en ACIER Couplage galvanique entre l’acier et le revêtement en présence de produits de combustion soufrés (milieu très oxydant) Revêtement Al-Si d’épaisseur hétérogène 20µm présentant des discontinuités Anode Cathode SAnodique SCathodique Rapport SA/SC Très défavorable Densité locale de courant ~ plusieurs A/cm² e- e-
  • 24. Exemple de corrosion galvanique de revêtement cathodique : COURS ENSITM Vannes papillons en fonte nickelé installées sur un réseau d’eau chaude et d’eau froide sanitaire Couplage galvanique entre le papillon en fonte et le revêtement de nickel provoqué en partie par une épaisseur de nickel (~10µm) insuffisante.
  • 25. COURS ENSITM Cas des revêtements ANODIQUES : Dans le cas d’un revêtement anodique, la corrosion du revêtement sera accélérée par l’effet de couplage galvanique, mais le substrat restera protégé. Cette protection sera pratiquement assurée jusqu’à consommation complète du revêtement, cette dernière étant souvent freinée par la formation, dans les zones de défauts, de produits de corrosion plus ou moins insolubles jouant le rôle d’un effet « cicatrisant ». On dit que le substrat subi UNE PROTECTION CATHODIQUE Substrat = Acier = CATHODE Formation d’oxyde de zinc au niveau des discontinuités du revêtement (cicatrisation) Corrosion généralisée du revêtement de ZINC par couplage galvanique Photo d’un essai BS Corrosion généralisée se traduisant par la présence de rouille blanche (oxyde de zinc) après 360h d’essai au brouillard salin
  • 26. COURS ENSITM La conséquence de ces deux mécanismes de protection est que le rôle de l’épaisseur des revêtements métalliques diffère selon les cas: Pour les revêtements anodiques, la durée de vie sera pratiquement proportionnelle à l’épaisseur du dépôt qui se consommera plus ou moins vite selon l’agressivité des milieux. Pour les revêtements cathodiques il est nécessaire de préconiser une épaisseur minimale destinée à garantir l’absence de porosités dans le revêtement susceptibles d’atteindre le métal de base. Conséquence :
  • 27. COURS ENSITM 3 – Les facteurs importants (suite) : d) La température du milieu: Par exemple, le revêtement de zinc déposé sur les tuyauterie en acier galvanisé peut, dans certaine condition, devenir plus « noble » que l’acier lorsque la température de l’eau est supérieure à 50° C (problèmes des chauffe-eau domestiques). Les oxydes et hydroxydes qui se forment à ces températures ne sont plus de même nature qu’en eau froide. L’acier sous-jacent est susceptible de se corroder dans les zones ou la couche galvanisée présente des discontinuités. Corrosion localisée de l’intérieur de canalisation en acier galvanisé par de l’eau chaude sanitaire (θ θ θ θ 50-55°C) Micrographie réalisée au travers d’une cupule d’oxyde Pustules d’oxyde Revêtement de zinc
  • 28. COURS ENSITM 4 – Prévention de la corrosion galvanique : Choisir des métaux dont les potentiels sont voisins dans la série galvanique (différence de potentiel inférieure à 50 mV dans la mesure du possible) Éviter un rapport de surface défavorable. Dans un assemblages le métal de moindre surface (riveet, boulon, soudure, bague…) doit être au moins aussi noble que le métal à assembler Disposer un troisième métal en contact avec les deux précédents et le choisir moins noble de façon à ce qu’il se corrode à la place de l’ensemble de la structure (protection cathodique).
  • 29. COURS ENSITM 4 – Prévention de la corrosion galvanique : (suite) Éviter dans la mesure du possible, à l’aide d’un joint, d’un isolant, d’un revêtement organique…, le contact direct de deux métaux différents. Réduire l’agressivité du milieu (limiter les T°, addition d’inhibiteurs…) Toutefois ce type de tresse (mise à la terre de conduite) peut, dans certains cas, s’avérer nécessaire en présence de courants vagabonds Une tresse métallique extérieures à l’assemblage d’une conduite (mise à la masse d’appareil électrique par exemple) peut annuler tout le bénéfice d’une bonne isolation. ATTENTION :