La corrosion est un phénomène universellement connu : le fer et l’acier rouillent, le cuivre verdit, le zinc blanchit, formes diverses d’oxydation qui ne permettent plus au métal de remplir son rôle. L’entretien en est alors onéreux et parfois inefficace.
Pour la bonne conservation d’un outil, d’une machine, d’une chaîne de fabrication, d’un ensemble industriel, ou encore d’engins divers de constructions métalliques, d’ouvrages d’art, etc. Il est indispensable de se prémunir au départ contre ces dégradations qui peuvent devenir catastrophiques.
Il faut donc bien connaître le processus de tels accidents, et en étudier les causes afin d’en prévoir les remèdes.
La lutte contre la corrosion commence au bureau d’étude, elle se poursuit pendant le montage et la finition. Elle se continue à l’exploitation, au cours des entretiens successifs dont la cadence et même les possibilités de réalisation dépendent des conditions de l’exploitation : on peut parfois réparer, remplacer rapidement un élément de fabrication, mais on peut difficilement vidanger un réservoir pour son entretien, ou encore interdire un pont ou une écluse.
Il importe donc de prévoir. Pour cela, il faut connaître, c’est-à-dire avoir compris, et pouvoir ensuite décider de ce qu’il faut faire avant et de ce que l’on pourra faire après.
DEFINITION
La Corrosion peut être définie comme l’ensemble des processus destructifs que subit un corps solide sous l’effet du milieu où il se trouve. Les actions de destruction peuvent avoir plusieurs origines indépendantes les unes des autres, mais susceptibles d’agir simultanément, donc de rendre plus difficile la compréhension du phénomène, et ce faisant de rendre plus ardu le choix des solutions possibles. Ces actions peuvent être :
- Physiques
- L’érosion d’une conduite ou d’une vanne par un fluide (eau, pétrole) qui s’y écoule rapidement.
- S’il y a choc du liquide sur une pale de turbine ou sur une hélice, il peut se produire, outre l’érosion, un phénomène de cavitation entraînant des destructions locales.
- Le vent (de sable notamment) peut user un revêtement protecteur et provoquer de ce fait une attaque de la pièce elle-même, tel un câble revêtu de Zinc (quelques dizaines de microns).
- Chimiques
Un gaz sec peut être très corrosif exemple : l’oxygène (notamment a chaud dans le laminage des aciers), le chlore, le fluor ou l’hexafluorure d’uranium (utilisé en énergie atomique). Chacun des produits nécessitera un revêtement spécialement étudié.
C’est bien le cas général de la corrosion en milieu humide, objet essentiel de nos soucis, en immersion comme dans l’atmosphère, qui n’est jamais totalement sèche, même en climat tempéré. Ce milieu humide, conducteur de l’électricité, se comporte comme un véritable électrolyte : il est susceptible de former une pile électrique entre deux métaux différents qui y sont plongés, entraînant la dissolution et la corrosion du seul métal le moins résistant, le moins noble (couple galvanique de corrosion).
A ces actions électrochimiques peuvent s’ajouter des attaques purement chimiques des constituants de la solution ou du milieu ambiant, comme dans l’eau de mer, par exemple électrolyte comportant notamment du sel (chlorure de sodium)
- Biologiques
Certaines bactéries ont besoin pour vivre avec ou sans air (bactéries dites aérobies ou anaérobies), de réaliser des échanges avec le milieu environnant, et digèrent certains éléments pour en rejeter d’autres. Elles peuvent même détruire la structure d’un revêtement protecteur mal étudié, et créer simultanément un milieu d’attaque de la pièce protégée : à ce titre, nous pouvons citer une bactérie anaérobie le « Vibrio désulfuricans » qui transforme les sulfates du sol en sulfure avec dégagement d’oxygène et attaque l’extérieur des conduites enterrées. A l’intérieur d’une conduite d’eau, c’est la bactérie « Gallionela Ferruginea » qui provoque la formation de tubercules d’hydroxydes, entraînant des corrosions locales par piqûres.
Dans l’eau douce comme dans l’eau de mer, il se créé rapidement à la surface d’un corps qui y est immergé d’un voile biologique sur lequel viennent se développer des salissures qui créent autant de sources de corrosions.
Sur un ouvrage, dans un air humide, des moisissures (champignons microscopiques) peuvent se développer, susceptibles d’amoindrir, puis d’annihiler la valeur d’une peinture de protection tout en créant une humidité permanente particulièrement invisible.
Pour éviter ces proliférations, on utilise des peintures de finition comportant généralement des produits anti-salissures (sel d’étain, de cuivre, de plombs, etc.) que ce soit en construction navale, ou en « aérien », en atmosphère humide (tropicale par exemple) sur les ouvrages d’art métallique et même sur les constructions en béton.
Ces différents modes de destruction, physiques, chimiques, électrochimiques, biologiques concernant tous les matériaux métalliques ou non, ciments et bétons, bois, tissus, matières plastiques, etc.
Le terme de corrosion est cependant le plus souvent utilisé pour les métaux ferreux employés couramment dans la construction comme l’acier.
MECANISMES DE LA CORROSION
Les traitements de surface, en plus de certaines propriétés spécifiques qui motivent leurs choix, apportent toujours une protection contre la corrosion. Il est donc important de comprendre le comportement d'un traitement condiséré face aux agressions corrosives. Ces agressions peuvent être de nature chimique, électrochimique, biologique ou par érosion mais les phénomènes électrochimiques sont toujours plus ou moins impliqués.
Il existe des hétérogénéités microscopiques provenant soit du matériau métallurgique, soit du milieu, soit des conditions d'emploi formant une pile électrique dont l'une des électrodes est plus attaquée que l'autre. Le milieu joue une influence capitale car il a un rôle d'électrolyte plus ou moins conducteur du courant de la pile, les électrons s'écoulant de la partie la plus facilement ionisable vers l'autre et créant ainsi un courant de corrosion.
Lorsque deux métaux de nature différente sont en présence, des piles de corrosion peuvent apparaitre. Nous avons en effet, dans ce cas, deux métaux reliés électriquement et, éventuellement, la présence de discontinuités (fissures, piqûres, porosités) au contact désquelles l'humidité ambiante joue le rôle d'un électrolyte plus ou moins conducteur.
- Lorsque le revêtement est moins "noble que le substrat, par exemple:
- zinc sur acier (dépôt électrolytique - galvanisation - métallisation au pistolet);
- cadnium sur acier par dépôt électrolytique;
- aluminium sur acier par métallisation au pistolet;
la protection est dite cathodique: le métal de base est en effet cathodique.
- Lorsque le revêtement est plus "noble" que le substrat,
- cuivre sur zamak;
- nickel sur acier;
- dépôts électrolytiques de métaux précieux sur alliages cuivreux;
-plomb sur acier
la protection est dite anodique: le métal de base est en effet anodique et corrélativement le revêtement est cathodique.
Ce type de corrosion est identique à celui rencontré sur les pare-chocs dits "chromés" des voitures.
COUT DE LA CORROSION
Pour évaluer ce coût très important dans l’ensemble du monde, il faut tenir compte non seulement du remplacement des éléments détruits par la corrosion, mais encore des arrêts de fonctionnement qui occasionnent des manques à gagner et parfois des pertes sensibles exemples :
- Réparation d’une porte d’écluse
- Réparation d’un réservoir
- Réparation d’une vanne de gazoduc
- Réparation d’un oléoduc
- Réparation d’une chaîne de fabrication chimique d’engrais
Des calculs statistiques, approximatifs ont été tentés dans certains pays :
- En France, la corrosion représentait 8 à 10 % de la consommation d’acier dans les années 1980, ceci s’améliore.
- Au Etats-Unis, à la même époque, les pertes dues à la corrosion représente annuellement 2 % du revenu national.
Bibliographie: Raymond BENSIMON « Protection contre la Corrosion »