CORROSION Séminaire Corrosion 2014 Séminaire animé par: Mme M. MELOUANI Mme D. OUMANSOUR Séminaire Corrosion 2014

Introduction à la corrosion

INTRODUCTION À LA CORROSION Corrosion, du latin corrodere, signifie ronger, attaquer. On estime que la corrosion détruit un quart de la production annuelle mondiale d’acier, ce qui représente environ 150 millions de tonnes par an ou encore 5 tonnes par seconde. la corrosion ne se limite pas à l’acier, mais affecte tous les métaux ainsi que les polymères et céramiques. Elle résulte d’interactions chimiques et/ou physiques entre le matériau et son environnement. Le terme de corrosion est cependant le plus souvent utilisé pourune lente destruction d'une matière ou d'une surface (souvent métallique). Synonyme effritement Anglais corrosion

INTRODUCTION À LA CORROSION 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 agir simultanément, donc de rendre plus difficile la compréhension du phénomène, donc ardu le choix des solutions possibles. http://www.abdecometal.com/index.php?entry=243

INTRODUCTION À LA CORROSION Actions physiques Érosion d’une conduite ou d’une vanne par un fluide (eau, pétrole) qui s’écoule rapidement. 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. Vent (sable) peut user un revêtement protecteur et provoquer de ce fait une attaque de la pièce elle-même, ex: un câble revêtu de Zinc (quelques dizaines de microns). Ces différents modes de destruction, physiques, chimiques, électrochimiques, biologiques concernant tous les matériaux métalliques ou non, ciments et bétons, bois, tissus, matières plastiques, etc.

INTRODUCTION À LA CORROSION Actions chimiques La corrosion chimique: une attaque par réaction chimiques par les fluides environnants , oxygène etc….., un gaz sec peut être très corrosif exemple : l’oxygène notamment a chaud dans le laminage des aciers, Cl2,H2S, SO2 le fluor ou F2ou l’hexafluorure d’uranium (utilisé en énergie atomique), chacun des produits nécessitera un revêtement spécialement étudié. http://fr.wikiversity.org/wiki/Introduction_%C3%A0_la_science_des_mat%C3%A9riaux/La_corrosion bactéries sulfato-réductrices (BSR) : bactéries transformant les sulfates de l'eau en sulfures, principalement dans les palplanches (mur de soutènement de berges) et réservoirs d'hydrocarbures.

Actions électrochimiques La corrosion électrochimique, en milieux aqueux, c’est une attaque par des particules chargés électriquement, le cas général de la corrosion en milieu humide, 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 les deux métaux différents qui y sont plongés, entraîner la dissolution et la corrosion du seul métal le moins résistant, le moins noble (couple galvanique de corrosion). 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). http://fr.wikiversity.org/wiki/Introduction_%C3%A0_la_science_des_mat%C3%A9riaux/La_corrosion bactéries sulfato-réductrices (BSR) : bactéries transformant les sulfates de l'eau en sulfures, principalement dans les palplanches (mur de soutènement de berges) et réservoirs d'hydrocarbures.

PRINCIPE DE LA CORROSION ELECTROCHIMIQUE Actions électrochimiques PRINCIPE DE LA CORROSION ELECTROCHIMIQUE Fe  Fe2+ + 2 e- Cette équation signifie simplement que les atomes du métal (Fe) sous l’action d’un processus de corrosion se transforment en ions positifs (Fe2+)

Eau milieu acide :2H+ + 2e-→ H2 en ou milieu alcalin : 2H2O + 2e- → H2 + 2OH Oxygène : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O O2 + 2H2O + 4e- → 4OH

Actions électrochimiques Circulation des électrons refermant le circuit électrique

Le système électrochimique ainsi réalisé constitue une micropile, dans laquelle on peut parler: zone anodique, où a lieu l'oxydation du métal, zone cathodique, où se pro-duit la réduction du dioxygène, circulation des électrons dans le conducteur métallique, diffusion des ions obtenus dans la solution, avec conduction électrolytique (avec réaction entre ces ions, comme pour la formation de la rouille).

INTRODUCTION À LA CORROSION Actions biologiques un corps immergé dans l’eau douce ou dans l’eau de mer, il se créé rapidement à la surface d’un voile biologique sur lequel viennent se développer des salissures qui créent autant de sources de corrosions. Sur un ouvrage et dans l 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. 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) 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. http://fr.wikiversity.org/wiki/Introduction_%C3%A0_la_science_des_mat%C3%A9riaux/La_corrosion bactéries sulfato-réductrices (BSR) : bactéries transformant les sulfates de l'eau en sulfures, principalement dans les palplanches (mur de soutènement de berges) et réservoirs d'hydrocarbures.

Corrosion de pipeline

Facteurs influençant la corrosion

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION On parle de corrosion humide lorsque le milieu extérieur est une solution. Ex : l’eau de mer (H+, Na+, …), acides (H+)… On parle de corrosion sèche dans le cas contraire. Ex : dioxygène de l’air (O2) Remarques : - Les métaux nobles (or Au, platine Pt) sont très peu sensibles à la corrosion. - Des caractéristiques du milieu influencent le phénomène de corrosion : le pH la température les défauts de structure du métal dus à une contrainte, une déformation, une altération…

Influence du pH sur la vitesse de corrosion PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Influence du pH sur la vitesse de corrosion

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Corrosion du fer en milieu humide En milieu aéré neutre Expérience : On plonge un clou en fer dans un tube à essais contenant du ferricyanure de potassium K3[Fe(CN)6], une solution de chlorure de sodium (Na++Cl-) et de la phénolphtaléine (indicateur coloré qui rosit en présence d’ions hydroxyde OH-… milieu basique). Aéré : faire passer de de l’azote dans la solution Nacl et ferrycianurede potassium pour enlever l’oxygène Observations : - Au fond du tube, le ferricyanure de potassium devient bleu-vert. - A la surface, la phénolphtaléine devient rose.

Le fer, en présence d'un électrolyte, va se dissoudre sous la forme d'un ion positif Fe++ et libérer 2 électrons. Il envoie donc dans la solution un cation (atome de métal chargé d'électricité +). il se charge lui-même d'électricité - . On dit qu'un potentiel électrique se crée entre le métal et la solution de ses ions. Si l'eau est de très haute pureté. Il n'existera aucun corps susceptible de capter les électrons issus de la dissolution. Le phénomène se poursuivra jusqu'à une valeur d'équilibre où le nombre de charges électriques en présence (positives dans l'eau, négatives à la surface du métal) créera un champ magnétique suffisant pour bloquer la migration du fer.

La corrosion se traduit par une circulation d'électrons. Le métal cède des électrons il devient anode, les ions H+ qui absorbent les électrons constituent la cathode. Cette fois, le Fe continue à se dissoudre en Fe++. Remarque : par convention, le courant (+) est représenté dans le sens contraire de la circulation des électrons (-).

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Expériences d’Evans Oxydation du fer par le dioxygène : http://books.google.fr/books?id=wBTT4uUyJlUC&pg=PA35&lpg=PA35&dq=corrosion+experience+d%27evans&source=bl&ots=hZ1K0MeBoj&sig=btli_xBWTLIG9JKxg3d_Cw0rm3Y&hl=fr&sa=X&ei=NQ-AUeGrG8aWO43xgfAN&sqi=2&ved=0CE0Q6AEwBA#v=onepage&q=corrosion%20experience%20d%27evans&f=falseTurnbull ou bleu de Les ions réagissent avec le pour donner un précipité (le bleu de Turnbull), et constitue donc un indicateur de Fe2+ du clou de fer

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Après une journée, on observe : Interprétation : On a En haut : Le fer sert de cathode :

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Donc la solution devient plus basique d’où la couleur rouge : phénolphtaléine En bas : Le fer sert d’anode : Au milieu : (Le sel sert à favoriser le passage du courant) Au milieu, on a alors la réaction est un précipité de couleur rouille ; est (blanc)

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Mise en évidence du courant de corrosion : Interprétation : Il y a une épaisseur d’eau plus importante au centre, donc le dioxygène sera plus diffusé au centre qu’aux bords, et donc : On aura donc une corrosion du fer au centre :

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Mise en évidence du courant : On coupe une rondelle dans la plaque, et on la replace avec un joint de colle isolante Les électrons seront donc obligés de passer par le milliampèremètre et on pourra donc mettre en évidence le courant.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Interprétation : La présence d’ions Fe2+ indique que le clou en fer s’est oxydé. La présence d’ions OH- indique que le dioxygène de l’air s’est réduit. Fe = Fe2+ + 2e- Fe2+/Fe O2 + 2 H2O + 4e- = 4OH- O2/OH- O2 +2Fe + 2H2O 2Fe2+ + 4OH- Il s’est formé une pile, constituée : - d’une anode (pole -) : le fer. - d’une cathode (pole +) : le dioxygène.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION En milieu aéré acide Le couple intervenant est le couple O2/H2O. On observe l’oxydation du fer et la réduction du dioxygène. Fe = Fe2+ + 2e- Fe2+/Fe O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O O2/H2O 2Fe + O2 + 4H+ 2Fe2+ + 2H2O

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION En milieu non aéré acide Fe = Fe2+ + 2e- Fe2+/Fe 2H+ + 2e- = H2 H+/H2 Fe + 2H+ Fe2+ + H2 Le fer est oxydé en ion fer (II) et les ions hydrogènes sont réduits : on observe un dégagement de dihydrogène.

-- PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION La force électromotrice Le métal peut se dissoudre dans l’eau (par exemple le fer). Le métal ne se dissout pas comme un morceau de sucre, mais les atomes du métal s’oxydent en ions. Le métal donne des électrons et se dissous lui-même en ion. Fe++ -- Exemple : Fe → Fe++ + 2e- Plongeons un bloc métallique dans un bain d'eau pure. Certains atomes entreront en solution après avoir subi une oxydation.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Ainsi le bloc métallique devient de plus en plus négativement chargé. A un moment donné cette charge négative devient si importante que les ions positifs ne pourront plus quitter la surface. Un équilibre s’établit : autant d'ions qui quittent la surface que des ions qui se redéposent dessus. Un équilibre s'établit. M ↔ Mn+ + ne- Les métaux plus sensibles à une oxydation sont capables d'accumuler une charge négative plus importante avant d'arriver à un équilibre.

Un métal qui est plongé dans un électrolyte a la tendance de se dissoudre dans cet électrolyte. Il est en solution sous forme d’ ion (M++)et il perd un ou plusieurs électrons. Nous appelons ce métal l’anode.   Lorsque ce métal est en contact fermé avec un autre métal qui se dissout moins facilement en solution, les électrons du premier métal se déplacent vers le deuxième parce que la concentration d’électrons y est moins élevée. Ce métal est appelé la cathode. Réaction à la cathode : Réduction Mn++ + ne- → Mn Si 2 métaux différents sont en contact dans un électrolyte il s’établit une F.E.M. (force électromotrice) à cause du courant électrique. Réaction à l’anode : Oxydation M → Mn+ +ne-

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Influence de la minéralisation. Action directe et indirecte. La minéralisation de l'eau va avoir deux actions sur le processus de corrosion de par: la résistivité induite : une eau très minéralisée sera très conductrice et favorisera les échanges de charge, permettant une dissolution plus facile des métaux. la présence de certains ions remarquables : chlorures, sulfates,...

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Action directe : ions remarquables Actions des chlorures : Les ions Cl- ont pour caractéristique d'être extrêmement mobiles et de pouvoir en particulier se concentrer dans les microfissures de la surface du métal. Ils favorisent localement une chute importante du pH qui favorise une corrosion acide. De plus ils s'adsorbent facilement à la surface des métaux et rendent les dépôts poreux.

Action des sulfates (SO42-): De même que les ions chlorures ils rendent les dépôts poreux. De plus ils participent au cycle des bactéries sulfato-réductrices et donc au développement des corrosions bactériennes. Elles se développent de façon optimales dans les circuits dont la température de l'eau est de 30 à 40ºC ; en absence d'oxygène dissout - mais elles peuvent survivre en sa présence ; pour des pH compris entre 5,5 et 8,5 et en présence de sulfates (ceux-ci peuvent avoir été introduits en grande quantité par ajout de sulfites). Actions des ions ammoniums : Les ions NH4+ ont un effet corrosif important sur le cuivre et ses alliages (laiton, bronze).

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Influence de la température. La température joue sur : la vitesse des réactions chimiques. En théorie la vitesse est doublée pour une augmentation de 8ºC de la température, la viscosité et donc sur les possibilités de diffusion de l'oxygène. En pratique on peut considérer : la corrosion de l'acier noir est doublée entre 40 et 80ºC et continue à croître au-dessus de 80ºC pour un système fermé. Pour un système ouvert, l'évasion de l'oxygène fait chuter la vitesse de moitié entre 80 et 100ºC.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Influence du pH en milieu aéré. Le pH joue sur la solubilité des ions ferreux issus de la corrosion du fer : elle diminue quand le pH augmente. En milieu oxygéné (cas des eaux d'aéro-réfrigérants), quand le pH est trop élevé, les zones anodiques se recouvrent d'hydroxyde ferreux qui va bloquer les réactions d'anode : le nombre de sites anodiques diminue, et la corrosion peut devenir perforante. La fourchette "optimale" de pH menant à une corrosion perforante se situe entre 9 et 10.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Influence de la teneur en oxydant. La corrosion croît linéairement en fonction de la teneur en oxygène entre des concentrations de 1 à 4-6 mg.L-1. Au-delà une passivation peut se réaliser dans des conditions déjà formulées. D'autres oxydants utilisés en particulier en désinfection peuvent jouer dans les processus de corrosion : chlore/acide hypochloreux, hypochlorite de sodium.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Influence des micro-organismes. Lorsque les conditions de température, présence de nutriments, agitation, présence d'oxygène (milieu aérobie) ou absence d'oxygène (milieu anaérobie),... sont réunies un écosystème peut se développer dans lequel les règnes bactérien, végétal et animal peuvent coexister. Les conséquences de cet écosystème (hors le point de vue sanitaire), sont : présence de colonies adhérentes (biofilm) aux parois des équipements pouvant induire des corrosions par aération différentielle, accélération des réactions d'anode ou de cathode où certaines bactéries puisent leur énergie, corrosion par les produits du métabolisme.

Fe  Fe2+ + 2 e- O2 + 2 H2O + 4e-  4 OH- Corrosion du fer par l'oxygène. Mécanisme de la corrosion. Les réactions électrochimiques rencontrées sont : pour l'anode : oxydation du fer en ion ferreux. Fe  Fe2+ + 2 e- pour la cathode : réaction avec l'oxygène. O2 + 2 H2O + 4e-  4 OH- Zone cathodique "Circuit" des électrons Zone anodique Passage du fer en solution Réaction avec l'oxygène Fe  Fe2+ + 2 e- O2 + 2 H2O + 4e-  4 OH-

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Particularité de la corrosion du fer par l'oxygène. L'ion ferreux (Fe2+) réagit en présence d'oxygène pour former un hydroxyde ferrique (Fe(OH)3). Celui-ci se dépose formant une "pustule" au-dessus de la zone anodique. La couche d'hydroxyde ferrique ainsi formée est très poreuse et peut laisser migrer l'oxygène vers la zone de dissolution du fer. Le cratère de corrosion ne peut se saturer en ion ferreux (ce qui bloquerait la dissolution) car il réagit avec l'oxygène qui diffuse dans l'hydroxyde ferrique. La corrosion continue formant une piqûre dans l'épaisseur du métal pouvant aller jusqu'à la perforation.

Corrosion acide. Lorsque la solution en contact avec le métal est dépourvue d'oxygène une corrosion "acide" peut se développer si le pH de l'eau est trop faible. C'est un cas de corrosion rencontré dans les circuits fermés sans appoint d'eau : réseau de chauffage à eau chaude, circuit d'eau glacée,... ou dans des circuits véhiculant des condensats : corrosion par l'acidité carbonique des réseaux vapeur. (voir le pH d'une eau déminéralisée en fonction de la concentration en CO2).

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Les réactions électrochimiques rencontrées sont : - pour l'anode : oxydation du fer en ion ferreux. Fe  Fe2+ + 2 e- - pour la cathode : réaction avec le cation H+. 2 H+ + 2 e-  H2 On assiste à la naissance d'hydrogène dans les zones cathodiques avec consommation des ions H+. On peut facilement mettre en évidence ce type de corrosion en présentant une flamme à la sortie d'un robinet de purge des gaz très légèrement ouvert (ce test est à mener avec la plus grande précaution.

Oxydoréduction du fer, diagramme de Pourbaix. Lors d'une réaction d'oxydoréduction le potentiel d'électrode peut s'écrire dans le cas général d'une réaction du type : b Red  a Ox + n e- Equation de NERNST avec : R = 8,314 usi, T = 298,15 K, n = nombres de moles d'électrons mis en jeu dans la réaction, F = 96493 C (coulombs), (Ox) = Activité de l'espèce oxydante, (Red) = Activité de l'espèce réductrice, a et b = coefficients stœchiométriques.

Pour un métal qui se dissout ce potentiel se réduira à : Exemple pour le fer : Fe  Fe2+ + 2 e- conduit à : soit : ce qui peut s'écrire en utilisant la relation ln(X)=log(X).ln(10) :

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Dans le cas des réactions d'oxydoréduction de l'eau avec l'oxygène ou l'hydrogène, l'expression du potentiel rédox fait apparaître le pH de la solution. d'où le diagramme de Pourbaix qui porte en ordonnée le potentiel E, et en abscisse le pH. L'aire du diagramme est divisée en zones qui correspondent aux domaines d'existence des différentes formes oxydées d'un métal. On voit apparaître deux segments de droites particuliers : celui du potentiel rédox du couple H2-H2O (potentiel nul à pH=0), et celui du couple O2-H2O.

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Le diagramme peut être établi pour différentes concentrations en électrolyte : 10-2, 10-3, 10-6,... mol.L-1 en fer total. Si l'on se fixe comme critère de non-corrosion une concentration en électrolyte de 10-5 mol.L-1, on remarque l'immunité du fer vis à vis de la corrosion acide pour un pH de l'ordre de 10. Cette dernière valeur peut varier en fonction du critère de concentration pour exprimer une corrosion négligeable : 10-6, 10-5,... mol.L-1

Diagramme de Pourbaix Potentiel rédox pour le couple OH- - O2 Potentiel rédox pour une concentration en Fe2+ de 10-5 mol.L-1 Potentiel rédox pour le couple H+ - H2 Potentiel rédox pour le couple OH- - O2 Diagramme de Pourbaix

Diagramme de Pourbaix

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Réaction d'oxydation , on va vers l'oxydant : red → ox + e- Réaction de réduction, on vers le réducteur: ox + e- → red

exemple de réduction des ions Cu2+en Cu = placer une plaque de zinc dans une solution de sulfate de cuivre II: il se forme sur la plaque du cuivre ( solide rosé) Oxydation Anodique  (mots commençant par une voyelle) Réduction Cathodique (mots commençant par une consonne)

PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA CORROSION Pile Daniel

Pour les piles et l'électrolyse il y a : Une oxydation anodique Une réduction cathodique Polarités : pour la pile (plus de cathode) Cathode + Anode – Quantité d'électricité : Q = I×Δt = ne×F I : intensité du courant Δt : temps de fonctionnement ne : nombre de mole d'électrons échangés F :faraday Faraday : F = NA×e F : charge par mole d'électrons (96500 C.mol-1) NA : constante d'Avogadro (6,02.1023mol-1)

Pile Volta

Pile Leclanché Pile Saline Pile Sèche

phénomènes de la corrosion http://www.cefracor.org/doc/cours-04.pdf

PHÉNOMÈNES DE CORROSION Presque tous les métaux sont présents dans la nature en combinaison chimique avec des éléments non métalliques, c’est-à-dire qu’ils transfèrent ou partagent des électrons avec d’autres éléments. à l’exception des métaux nobles comme l’or, l’argent et, plus rarement, le cuivre, Les minerais ainsi constitués par des combinaisons chimiques sont souvent différents les uns des autres, mais dans leurs conditions géologiques d’origine, ils sont dans un état stable.

PHÉNOMÈNES DE CORROSION CORROSION CHIMIQUE Définition: attaque des métaux et de leurs alliages, le plus souvent par réaction électrochimique entre le corps attaqué et le milieu environnant; les agents de la corrosions sont: Gaz chauds ou humides Eau ou solutions aqueuses Certains composés chimiques

PHÉNOMÈNES DE CORROSION Le plus souvent la corrosion se forme par oxydation en surface du métal: Couches d’oxydes imperméables => le phénomène s’arrête , exemple des éléments Al et Cu Couche d’oxydes perméables => la corrosion se poursuit en profondeur ex: fer ( rouille)

CORROSION EN MILIEU HUMIDE PHÉNOMÈNES DE CORROSION CORROSION EN MILIEU HUMIDE La présence simultanée de dioxygène et d’eau est un facteur favorable à la corrosion humide. Les ions favorisent aussi la corrosion humide même s’ils ne participent pas au bilan des réactions. La corrosion humide se traduit par une réaction à laquelle des espèces chimiques et des charges électriques prennent part, On parle alors de corrosion électrochimiques Elle résulte de l’établissement des courants locaux dus à l’existence de piles locales, la réduction cathodique et l’oxydation anodique localisées en deux zones distinctes http://www.je-comprends-enfin.fr/index.php?/Eau-electricite-et-magnetisme/corrosion-rouille-et-oxydation/id-menu-18.html

CORROSION EN MILIEU HUMIDE PHÉNOMÈNES DE CORROSION CORROSION EN MILIEU HUMIDE L’oxydation d’un métal en milieu humide (aqueux) se traduit le plus souvent par la dissolution de celui-ci, en milieu aqueux il y a formation d’ions. Cependant il peut y avoir formation d’oxyde solide Les réactions sont fonction des concentrations des réactifs en présence, de la température, de l’état de la surface des corps en présence,…..

PHÉNOMÈNES DE CORROSION Corrosion en milieu humide des matériaux ferreux: Si on retire un électron à un atome on obtient un ion positif un ion négatif si on ajoute un électron. Le sel et l’eau, presque tous les métaux, acides, bases, sont susceptibles de s’ ioniser en solution. Du fer plongé dans de l’eau crée une électrode, la migration des électrons crée un courant de corrosion définissant un potentiel. Ionisation du fer en milieu humide :

PHÉNOMÈNES DE CORROSION Le couple susceptible de capter ces électrons, deux cas sont possibles: eau ne contenant pas d’oxygène : elle contient en revanche des ions H+ dont la concentration définit le Ph, donnant ainsi une électrode d’hydrogène ou cathode car elle prend des électrons): le fer, en présence d'un électrolyte, va se dissoudre sous la forme d'un ion positif Fe++ et libérer 2 électrons. Il envoie donc dans la solution un cation (atome de métal chargé d'électricité positive) et en même temps, il se charge lui-même d'électricité négative. On dit qu'un potentiel électrique se crée entre le métal et la solution de ses ions. si le fer est en contact avec l'eau du robinet, ou a fortiori avec l'eau de mer ou un électrolyte quelconque, le circuit électrique va pouvoir se refermer. En effet, l'eau sera partiellement ionisée : H2O --> H+ + (OH)- eau contenant de l’ oxygène: on a une électrode d’oxygène ou cathode car elle prend des électrons) :

Fe(OH)2 + O2 -> Fe(OH)3 (hydroxyde ferrique, alias rouille) PHÉNOMÈNES DE CORROSION La corrosion se produit car nous avons affaire à un couple de corrosion, se produisant en circuit fermé avec formation se de la rouille: Fe++ +2(OH-) ------- > Fe(OH)2 (hydroxyde ferreux) Fe(OH)2 + O2 -> Fe(OH)3 (hydroxyde ferrique, alias rouille) L’hydroxyde ferrique Fe(OH)3, peu soluble dans l’eau, se dépose à la surface du métal, ce dépôt est poreux et laisse passer les ions, la corrosion pouvant ainsi se poursuivre en profondeur la formation de piqûres est typique de la corrosion à l’oxygène. A chaud, le fer en poudre brûle selon la réaction 3 Fe + 2 O2 ---> Fe3O4 gris et magnétique. On l'appelle pour cela oxyde magnétique de fer. http://forums.futura-sciences.com/chimie/29009-se-forme-rouille.html Cette réaction se produit quand on jette de la poudre de fer dans une flamme, ou bien quand on met de la laine d'acier dans une flamme et qu'on attise le feu en soufflant dessus, ou bien dans une forge quand le forgeron projette des fragments de fer incandescent dans une flamme A froid le fer rouille lentement en formant de l'oxyde de fer(III) Fe2O3, selon une équation que l'on peut résumer par : 4 Fe + 3 O2 ---> 2 Fe2O3 Fe2O3 a une couleur rouille : c'est la rouille

Processus de formation de la rouille http://www.je-comprends-enfin.fr/index.php?/Eau-electricite-et-magnetisme/corrosion-rouille-et-oxydation/id-menu-18.html

http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=10982 L’eau en profondeur ne contient pas d’oxygène le fer, en présence d'un électrolyte, va se dissoudre sous la forme d'un ion positif Fe++ et libérer 2 électrons. Il envoie donc dans la solution un cation (atome de métal chargé d'électricité positive) et en même temps, il se charge lui-même d'électricité négative. On dit qu'un potentiel électrique se crée entre le métal et la solution de ses ions. si le fer est en contact avec l'eau du robinet, ou a fortiori avec l'eau de mer ou un électrolyte quelconque, le circuit électrique va pouvoir se refermer. En effet, l'eau sera partiellement ionisée :H2O --> H+ + (OH)- Le fer constitue l’ anode La corrosion se traduit par une circulation d'électrons. Le métal qui cède des électrons constitue l'anode, les ions H+ qui absorbent les électrons constituent la cathode. Cette fois, le Fe continue à se dissoudre en Fe++ ! Conventionnelement: le courant (+) est représenté dans le sens contraire de la circulation des électrons (-).

Mécanismes de la corrosion humide du fer Sans oxygène (a): si on allume une flamme on aura une explosion , ce qui témoigne de la présence de l’hydrogène Mécanismes de la corrosion humide du fer

TYPES DE CORROSION Corrosion uniforme C'est la forme la plus classique de corrosion, mais pas toujours la plus importante en termes économiques ou sécuritaires. Elle se caractérise par l'existence de plusieurs processus électrochimiques individuels qui se produisent uniformément sur toute la surface considérée. Elle se traduit en diminution d'épaisseur par unité de temps ou en perte de poids par unité de surface, et par unité de temps si les produits de corrosion sont solubles, ou par un dépôt uniforme s'ils ne le sont pas.

chicane en acier dans un échangeur Corrosion uniforme épave de bateau chicane en acier dans un échangeur

TYPES DE CORROSION La corrosion uniforme peut être réduite ou évitée par un choix convenable du matériau, la modification du milieu ou la protection cathodique

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion galvanique La corrosion galvanique se définit comme l'effet résultant du contact de deux métaux ou alliages différents dans un environnement corrosif conducteur : on utilise aussi le terme de bimétallisme. Dans chaque solution, il est possible d'établir une "série galvanique", c'est-à-dire un classement des différents métaux et alliages en fonction du potentiel mesuré.

TYPES DE CORROSION Lors d'un couplage de deux métaux ou alliages différents: il s'établit un courant électronique entre eux résultant du court-circuit formé, On observe en général un accroissement de la corrosion de l'alliage le moins noble et diminution ou suppression de la corrosion de l'alliage le plus noble. La différence de potentiel indique le sens de la menace, mais pas son ampleur, ce n'est donc pas le seul facteur à prendre en compte. La conduction électrique du milieu, la température sont aussi des facteurs importants.

L'utilisation de rapports de surface défavorables si TYPES DE CORROSION Pour un courant donné entre deux métaux différents, la vitesse de dissolution du métal le moins noble (anode) sera d'autant plus élevée que cette anode sera de petite surface. L'utilisation de rapports de surface défavorables si S anode /S cathode < 1 avec des conséquences couteuses et souvent spectaculaire Quelques moyens de lutte contre cette corrosion : choisir des couples métalliques dont les éléments sont le plus proches possible dans la série galvanique correspondante, éviter un rapport de surface défavorable, éviter ,si possible, le contact direct de deux métaux différents par l’usage e joint, d' isolant, d'un revêtement, ... etc. INSA LYON Le livre multimédia http://www.cdcorrosion.com/mode_corrosion/corrosion_galvanique.htm http://www.google.nl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CCYQFjAB&url=http%3A%2F%2Fumvf.univ-nantes.fr%2Fodontologie%2Fenseignement%2Fchap6%2Fsite%2Fhtml%2Fcours.pdf&ei=lrSYU-PVGIic0wWQroCQDA&usg=AFQjCNGnhTZIejvkFXs0wIa6eqOgTr-UnA&bvm=bv.68693194,d.d2k La partie la moins noble est l’anode et la plus noble est la cathode. Le rapport de surface anode/cathode joue un role tres important. Il faut retenir que, plus l’anode est de petite taille, plus la vitesse de dissolution est elevee

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION http://www.cdcorrosion.com/mode_corrosion/corrosion_galvanique.htm (SAnode/SCathode < 1) a conduit à des déboires très coûteux et souvent spectaculaires. Quelques moyens de lutte contre cette corrosion : choisir des couples métalliques dont les éléments sont le plus proches possible dans la série galvanique correspondante, éviter un rapport de surface défavorable, éviter dans la mesure du possible, à l'aide d'un joint, d'un isolant, d'un revêtement, ... le contact direct de deux métaux différents, etc. Rouille d’un assemblage en acier corrosion aux interfaces

http://www.cdcorrosion.com/mode_corrosion/corrosion_galvanique.htm (SAnode/SCathode < 1) a conduit à des déboires très coûteux et souvent spectaculaires. Quelques moyens de lutte contre cette corrosion : choisir des couples métalliques dont les éléments sont le plus proches possible dans la série galvanique correspondante, éviter un rapport de surface défavorable, éviter dans la mesure du possible, à l'aide d'un joint, d'un isolant, d'un revêtement, ... le contact direct de deux métaux différents, etc.

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en.wikipedia.org/wiki/Galvanic_series‎ ‎

Principe de la corrosion galvanique Ce classement donné pour eau pure et peu aérée. Il dépend des conditions : composition de l'eau, température,

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DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion Caverneuse Ce phénomène est typique de recoins, crevasses où le milieu est stagnant et donc pas renouvelé : fixations, joints, brides, soudures, dépôts Toute fissure qui restreint l’accès de l’oxygène peut être à l’origine d’une corrosion caverneuse Les fissures peuvent résulter des caractéristiques de la conception (liaisons métal-métal, rondelles en polymère, matériau isolant, recouvrement de surfaces métalliques) ou de dépôts de surface La corrosion caverneuse est le résultat d’une modification lente d’ la composition d’un liquide emprisonné dans des zones confinées d’une pièce métallique : http://mobile.euro-inox.org/map/crevice_corrosion/FR_crevice_corrosion.php La corrosion caverneuse est une forme localisée de corrosion, habituellement associée avec des solutions stagnantes dans de petites zones confinées. Toute fissure qui restreint l’accès de l’oxygène peut être à l’origine d’une corrosion caverneuse. Les fissures peuvent résulter des caractéristiques de la conception (liaisons métal-métal, rondelles en polymère, matériau isolant, recouvrement de surfaces métalliques) ou de dépôts de surface. A l’intérieur de la fissure, il y a habituellement une quantité insuffisante d’oxygène pour que le film passif se forme correctement. Si la concentration en acide et en chlorures de la solution dans la fissure devient suffisamment élevée, le film passif se rompt et la corrosion caverneuse peut démarrer. Donc, si la présence de fissures ne peut pas être évitée, celles-ci devraient être suffisamment grandes pour permettre un échange des solutions et un accès de l’oxygène (entre le milieu extérieur et les fissures). La corrosion des métaux: Passivité et corrosion localisée  Par Bernard Baroux http://books.google.de/books?id=54F2AgAAQBAJ&pg=PA258&lpg=PA258&dq=corrosion++caverneuse&source=bl&ots=hVD1NK3jfe&sig=6nw7_Sr2DwsyI4IyHFn_dliuRFA&hl=fr&sa=X&ei=3W4jU8LyOMip0QWyy4CwAw&ved=0CEsQ6AEwBjgK#v=onepage&q=corrosion%20%20caverneuse&f=false

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION La corrosion caverneuse est le résultat d’une modification lente de la composition d’un liquide emprisonné dans des zones confinées d’une pièce métallique : Appauvrissement en oxygène Enrichissement en cations et leur acidification par hydrolyse Enrichissement en chlorures

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Le sable, la poussière, le tartre, les produits de corrosion, joints en matériau poreux ou fibreux (bois, plastique, caoutchouc, ciment, amiante, tissus) sont autant de corps solides susceptibles de créer des zones dans lesquelles le liquide est difficilement renouvelé. La corrosion caverneuse se rencontre surtout sur les métaux et alliages dont la tenue dépend de la stabilité du film passif, car ces films sont instables en présence de concentrations élevées en Cl- et H+. Le mécanisme de base à l'origine de la corrosion caverneuse des alliages passivables en milieux chlorurés aérés est une acidification progressive du milieu dans la caverne avec l'apparition de conditions locales du milieu très agressives qui détruisent la passivité. La corrosion des métaux: Passivité et corrosion localisée  Par Bernard Baroux

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http://www. google. nl/url http://www.google.nl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&ved=0CGAQFjAM&url=http%3A%2F%2Falainrobichon.free.fr%2Fcours%2FChimie%2FCorrosion_protection.pdf&ei=vYqYU7ekLNLJ0AXJvYCYBQ&usg=AFQjCNHllAADMhNzUM496co8dwyr6KRh5g&bvm=bv.68693194,d.d2k

http://www. google. nl/url http://www.google.nl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&ved=0CGAQFjAM&url=http%3A%2F%2Falainrobichon.free.fr%2Fcours%2FChimie%2FCorrosion_protection.pdf&ei=vYqYU7ekLNLJ0AXJvYCYBQ&usg=AFQjCNHllAADMhNzUM496co8dwyr6KRh5g&bvm=bv.68693194,d.d2k

http://chemistry. tutorvista. com/physical-chemistry/corrosion http://chemistry.tutorvista.com/physical-chemistry/corrosion.html#what-is-corrosion?

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Dans un interstice, la convection du liquide est fortement freinée et l'oxygène s'épuise localement très rapidement en quelques secondes Création d’ une "pile d'aération différentielle" entre le petit interstice désaéré et le reste de la surface aérée La dissolution du métal M se poursuit, on a un excès dans la crevasse, d'ions Mn+ qui ne peut être compensé que par l'électromigration des ions Cl- (plus nombreux en milieu chloruré et se déplaçant plus rapidement que les ions OH-).

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les chlorures métalliques pour la plupart s'hydrolysent : c'est en particulier le cas pour les éléments constitutifs des aciers inoxydables et des alliages d'aluminium. L'acidité dans la crevasse augmente (pH 1 - 3) ainsi que la teneur en ions Cl- (jusqu'à plusieurs fois la teneur moyenne de la solution). La réaction de dissolution dans la crevasse est alors favorisée et la réaction de réduction de l'oxygène se localise sur les surfaces proches de la crevasse. Le processus "autocatalytique" s'accélère rapidement, même s'il lui a fallu plusieurs jours ou plusieurs semaines pour s'établir et se développer. Corrosion par piqûre: "La corrosion par piqûre est une attaque très localisée du matériaux résultant de conditions de corrosion locales spécifique. A cet endroit se crée une anode le reste de la surface faisant office de cathode. La petite surface de l'anode et la grande surface de la cathode provoque un courant de forte intensité du coté anode et ainsi un vitesse de corrosion élevée." Corrosion caverneuse : "La corrosion cavernuese s'apparente à la corrosion par piqûre, elle apparaît dans les crevasses. Avec les vannes la corrosion caverneuse démarre habituellement entre les écrous et les rondelles. Il est plus difficile pour l'oxygène de diffuser dans ces fentes. Ce déficit en oxygène entraine une acidification suite à quoi le métal le moins rare devient anodique et est dissout."

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Le cuivre est aussi très sensible à la corrosion caverneuse. Ce type de corrosion se développe souvent sous des dépôts à la surface de tubes d’échangeur en milieu aqueux. Le film d'oxyde Cu2O superficiel responsable de la bonne tenue du cuivre dans l’eau est détruit sous le dépôt et ne le protège plus. http://www.mainpress.com/fra/dossier_pompen/pdf/corrosionpiqures.pdf La corrosion par piqûres peut avoir de nombreuses causes comme les courants vagabonds, une corrosion bactériologique, des concentrations d’oxygène ; même des défauts de matière peuvent accentuer le problème. Dans l’industrie pétrochimique, nous constatons régulièrement que des produits contenant du soufre peuvent induire une corrosion par piqûres. La forme la plus connue de corrosion par piqûres est l’attaque de l’acier inoxydable austénitique par les chlorures. Les ions de chlore sont les déclencheurs de la corrosion par piqûres.

Corrosion sous peinture DIFFERENTS TYPES DE CORROSION http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=12&ved=0CCwQFjABOAo&url=http%3A%2F%2Farthur.boivin.free.fr%2FThuysses%2FMAT%2FPoly%2520Cours%2F5-Masse_Corrosion%2520%28provisoire%29.pdf&ei=3W4jU8LyOMip0QWyy4CwAw&usg=AFQjCNGnsaHppICfGDDDy-TEHSZdyrA-Ig&bvm=bv.62922401,d.d2k Dans un électrolyte riche en chlorures, une zone confinée liée par exemple à un design non optimisé, favorise l’accumulation d’ions chlorures. L’acidification progressive du milieu dans cette zone facilite la déstabilisation du film passif. Quand le pH dans cette zone atteint une valeur critique appelée « pH de dépassivation », la corrosion s’initie. Le pH de dépassivation ou pHd est employé pour caractériser la résistance à l’initiation de la corrosion caverneuse. Corrosion sous peinture Corrosion caverneuse d'une menuiserie en aluminium laqué

Corrosion caverneuse

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les moyens de lutte contre la corrosion caverneuse sont d’utiliser: des assemblages soudés et non boulonnés ou rivetés, des joints solides et non poreux, contrôler les installations et nettoyage fréquemment les surfaces, Hydrofugeage des interstices que l'on ne peut pas supprimer, en particulier graisser les joints ou les plans de joint, etc. se substituent aux groupes -OH de la couche passive constituée d’un réseau de CrO(OH). Ils endommagent cette couche protectrice et démarrent la cor -rosion par piqûres. Des températures ou des taux d’acidité plus élevés accentuent la corrosion par piqûre

Forme de corrosion est particulièrement insidieuse. Corrosion par piqûres Forme de corrosion est particulièrement insidieuse. Attaque se limite à des piqûres, très localisées et pouvant progresser très rapidement en profondeur, alors que le reste de la surface reste indemne. Installation pouvant être perforée en quelques jours sans qu'une perte de poids appréciable de la structure apparaisse. http://www.mainpress.com/fra/dossier_pompen/pdf/corrosionpiqures.pdf La corrosion par piqûres peut avoir de nombreuses causes comme les courants vagabonds, une corrosion bactériologique, des concentrations d’oxygène ; même des défauts de matière peuvent accentuer le problème. Dans l’industrie pétrochimique, nous constatons régulièrement que des produits contenant du soufre peuvent induire une corrosion par piqûres. La forme la plus connue de corrosion par piqûres est l’attaque de l’acier inoxydable austénitique par les chlorures. Les ions de chlore sont les déclencheurs de la corrosion par piqûres. ajout de molybdène à l’acier comme élément d’alliage améliore la résistance à la corrosion par piqûres. Des matériaux comme le laiton et le Monel sont moins sensibles à la corrosion par piqûres Ut La sensibilité à la corrosion par piqû res est déterminée en définissant la Critical Pitting Temperature, CPT en abrégé. Comme cette forme de corrosion dépend aussi d’éléments comme le chrome, le molybdène et l’azote, une formule mathématique appelée Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) a aussi été mise au point: PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N. Il est intéressant d’utiliser cette formule parallèlement à la méthode avec les tem- pératures CPT. Ajoutons néanmoins que l’état de la surface a une grande influence sur les valeurs obtenues

On la trouve au niveau des vannes, notamment dans les joints entre les brides, là où le liquide peut s’infiltrer entre le joint et le métal, les soudures d’angle, les raccords entre un tube et une tôle et les serpentins de refroidissement et de chauffage http://www.mainpress.com/fra/dossier_pompen/pdf/corrosionpiqures.pdf

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les solutions les plus agressives contiennent des chlorures, bromures, hypochlorites (iodures et fluorures sont moins actifs. La présence de sulfures et d'H2S exacerbe les problèmes de corrosion par piqûres en abaissant systématiquement les critères de résistance. La présence d'un cation oxydant (Fe+3, Cu+2, Hg+2,…) permet la formation des piqûres même en absence d'oxygène. L'espèce thiosulfate joue d'ailleurs un rôle apparenté car sa réduction électrochimique conduit à une "sulfuration" des surfaces métalliques exposées. http://www.mainpress.com/fra/dossier_pompen/pdf/corrosionpiqures.pdf

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les aciers inoxydables sont particulièrement sensibles à la corrosion par piqûres, d’autres métaux comme le fer passif, le chrome, le cobalt, l'aluminium, le cuivre... et leurs alliages y sont aussi sensibles. Très souvent, pour les métaux non passivables, on observe un faciès de "tubercules" sous lesquels les piqûres se développent. Les moyens de lutte sont de choisir le matériau selon les conditions d'emploi, éviter les zones stagnantes et les dépôts, agir sur le milieu en travaillant aux températures les plus faibles possibles ou utiliser la protection cathodique.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Contrairement à la corrosion caverneuse, la piqûre ne présente pas toujours un déterminisme local. Les altérations ou défauts intrinsèques à l'interface métal-solution constituent souvent des germes de dissolution localisés et ponctuels, mais tous les germes concernés ne sont pas attaqués. Il existe toujours un caractère aléatoire à la stabilisation et au développement de ces germes. Il s'établit alors un couple entre les zones discontinues qui vont constituer des petites anodes où a lieu la dissolution du métal et le reste de la surface où se produit la réaction cathodique.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION MECANISMES DE CORROSION PAR PIQURES Apparaît dans une zone très restreinte rupture de la couche passive dans cette zone apparition principalement dans les milieux neutres chlorurés avec présence d’oxygène ou d’un oxydant augmentation de la température = facteur aggravant

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Le potentiel de piqûres Potentiel piqûres Ep = potentiel électrochimique à partir duquel les piqûres apparaissent plus Ep augmente, plus le matériau sera résistant : Mo et Cr  => E p si la concentration en chlorure ou la T°C  => Ep 

M+ Cl- => rupture du film passif DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Mécanisme de la corrosion par piqûres Adsorption des chlorures sur la couche passive Pénétration des chlorures => formation de M+Cl- Dissolution anodique accélérée par les M+ Cl- => rupture du film passif La passivation ou passivité représente un état des métaux ou des alliages dans lequel leur vitesse de corrosion est notablement ralentie par la présence d'un film passif naturel ou artificiel, par rapport à ce qu'elle serait en l'absence de ce film.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Le mécanisme de la corrosion par piqures par anaérobie impliquant les bactéries sulfurogènes (BSR et BTR) est la précipitation du sulfure de fer (FeS), qui catalyse la réduction du proton en hydrogène moléculaire et crée des zones cathodiques à côté de zones anodiques composées de fer (Fe) conduisant à une pile galvanique qui provoque la formation de piqûres à la surface du métal

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Transferts électroniques matériaux / micro-organismes anaérobies http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000871/01/mehanna.pdf Les ions sulfures se combinent aux ions ferreux pour former des dépôts de sulfure de fer (FeS). Le FeS ainsi formé catalyse la réduction du proton ou de l’eau sur la surface du matériau, ce qui entraîne une augmentation du transfert d’électrons donc une accélération de la dissolution du métal. La corrosion dépend de l’uniformité du dépôt de FeS, de son état cristallin, de la nature de l’acier, des défauts de surface de l’acier, etc. En réalité, les mécanismes de biocorrosion sont certainement plus complexes que ce simple mécanisme et restent difficiles à élucider. sulfato-réductrices (BSR) et/ou thiosulfato-réductrices (BTR) que nous appellerons aussi génériquement bactéries sulfurogènes.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Le FeS ainsi formé catalyse la réduction du proton ou de l’eau sur la surface du matériau, une augmentation du transfert d’électrons en créant des zones cathodiques et anodiques une accélération de la dissolution du métal ), qui catalyse ensuite la réduction du proton en hydrogène moléculaire créant des zones cathodiques à côté de zones anodiques composées de fer (Fe) conduisant à une pile galvanique qui provoque la formation de piqûres à la surface du métal

AERATION DIFFRENTIELLE Mise en évidence par Evans, la corrosion par aération différentielle est illustrée ci-contre. si pour un même métal, l'oxygène dissout a une activité chimique plus grande sur une partie de la surface que sur une surface voisine, cette dernière devient anode et subit la corrosion alors que là où l'oxygène est plus actif, la surface devient cathode et ne se corrode pas, L'activité de l'oxygène dissout sur une surface métallique est d'autant plus grande que: La corrosion par aération différentielle se produit lorsqu'un même matériau est en contact avec deux milieux de teneurs en oxydant différentes. Par exemple, si un piquet est planté dans la terre ou la vase, la partie proche de la surface est en contact avec plus de dioxygène que la partie profonde, il peut donc se créer une pile entre la partie profonde et la partie en surface. La corrosion par aération différentielle se rencontre aussi pour les pièces immergées, lorsque la concentration en dioxygène évolue avec la profondeur. C'est parfois le cas des coques de bateaux. La couche d'eau proche de la surface est plus riche en oxygène que les couches profondes. Il peut y avoir corrosion au niveau de la ligne de flottaison. Le problème d'aération différentielle peut se poser lorsqu'une pièce n'est peinte qu'en partie, ou lorsque la peinture est rayée

Corrosion par piqûres de type1 du cuivre dans de l'eau froide DIFFERENTS TYPES DE CORROSION http://membres.multimania.fr/tsaoseng/rapports/corrosion_eau_pot.htm Elle se manifeste par l'apparition de piqûres régulières, recouvertes d'un dôme d'oxyde vert. Deux facteurs conditionnent ce type de corrosion : la qualité de l'eau, par son pH, sa teneur en oxygène résiduel et la teneur en bicarbonates, la présence, en surface du tube, de films carbonés CORROSION PAR PIQÛRES DE TYPE 2 Elle ne se rencontre qu'en présence d'eaux chaudespeu minéralisées CORROSION EROSION Ce type de corrosion est lié essentiellement à des vitesses de circulation excessives, dues à des géométries particulières (coudes, rétrecissements...). Le faciès obtenu fait aparaître des cratères en forme de fer à cheval. Corrosion par piqûres de type1 du cuivre dans de l'eau froide

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION la température locale est plus élevée; l'eau est mieux renouvelée; la surface métallique est davantage exempte de dépôts. Ainsi des piles d'aération différentielle peuvent se créer : entre deux points d'un même métal à température différente; lorsque localement il existe un dépôt poreux; lorsu'une partie du métal est recouverte par de l'eau stagnante s'appauvrissant en oxygène à côté d'une autre zone où l'eau est mieux renouvelée.

EXPÉRIENCE D’ EVANS

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion intergranulaire Dans certaines conditions, les joints de grains sont le siège d'une corrosion localisée très importante alors que le reste du matériau n'est pas attaqué. L'alliage se désagrège et perd toutes ses propriétés mécaniques. Ce type de corrosion peut être dû soit à la présence d'impuretés dans le joint, soit à l'enrichissement (ou l'appauvrissement) local en l'un des constituants. Ne dissolutionpréférentielledes zones d'émergence des joints de grain sur la surface des matériaux mis en Présence de milieux agressifs Le s milieu x susceptible d'entraîne r l'attaqu e inter - granulair son t trè varié : gaz , solutions sel fondus métau liquides.. http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/21/63/44/PDF/ajp-jphyscol197536C438.pdf

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION http://www.google.fr/imgres?imgurl=http://www.corrosionclinic.com/corrosion_resources/Sensitized_SS.jpg&imgrefurl=http://www.corrosionclinic.com/types_of_corrosion/intergranular_corrosion_cracking.html&h=398&w=528&sz=39&tbnid=5gbxOAlZcAFvZM:&tbnh=92&tbnw=122&prev=/search%3Fq%3Dcorrosion%2Bintergranulaire%26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=corrosion+intergranulaire&usg=__pMBE7YOSb4NA7QyyqakVHqkQy1U=&docid=l8e5q9gZxIUz8M&sa=X&ei=yP2mUbeJIsbTswbcnIDgAQ&sqi=2&ved=0CDgQ9QEwAw&dur=479

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION exemple, de petites quantités de fer dans l'aluminium (métal dans lequel la solubilité du fer est faible), vont ségréger au niveau des joints de grains et peuvent provoquer la corrosion intergranulaire (La corrosion feuilletante des alliages d'aluminium laminés se développe dans la plupart des cas de façon intergranulaire). Mais l'exemple le plus important est lié à la déchromisation aux joints de grains des aciers inoxydables.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion sélective Comme son nom l'indique, ce mode de corrosion se traduit par la dissolution sélective de l'un des éléments de l'alliage si celui-ci est homogène, ou de l'une des phases si l'alliage est polyphasé. La dézincification (dissolution sélective du zinc) dans un laiton (ex. 70Cu -30Zn) est l'exemple le plus connu.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Dans ce cas, le laiton se colore en rouge. Il devient poreux (spongieux) et très fragile, sans que les dimensions de la pièce soient modifiées. Pour prévenir ce mode de corrosion, il faut choisir des matériaux plus résistants comme le cupronickel riche en cuivre. Autres vocables utilisés : dénickélisation pour les alliages Cu-Ni, désaluminisation pour les bronzes d'aluminium, graphitisation pour les fontes grises, etc.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion érosion / abrasion / cavitation corrosion produite par le mouvement relatif d'un fluide corrosif et d'une surface métallique. aspect mécanique du mouvement est important et les phénomènes de frottement et d'usure peuvent intervenir. Apparition de sillons, vallées, surfaces ondulées, trous..., ayant un aspect directionnel caractérisé (queue de comète, sabot de cheval...). La plupart des métaux et alliages y sont sensibles, en particulier les métaux mous (cuivre, plomb...) ou ceux dont la résistance à la corrosion dépend de l'existence d'un film superficiel (aluminium, aciers inoxydables).

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les phénomènes de turbulence peuvent détruire les films protecteurs et entraîner des vitesses de corrosion très élevées sur des matériaux, par ailleurs, très résistants en conditions statiques. Les moyens pour réduire cette corrosion sont de: choisir un matériau plus résistant, d'adapter le dessin de l'installation ou agir sur le milieu (teneur en oxygène, température, inhibiteurs, etc.).

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion frottement (tribocorrosion) La corrosion-frottement concerne les dommages provoqués par la corrosion au niveau du contact de deux surfaces métalliques en mouvement relatif l'une par rapport à l'autre. Elle se produit essentiellement lorsque l'interface est soumise à des vibrations (mouvements relatifs répétés de deux surfaces en contact) et à des charges de compression. Ce mouvement relatif peut être très faible ("petits débattements" de l'ordre de quelques micromètres). En présence d'un mouvement de frottement continu en milieu corrosif, on utilise de préférence le vocable de tribocorrosion.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les moyens de lutte sont : une lubrification par des huiles ou graisses : le frottement est réduit, l'oxygène est exclu de l'interface ; une augmentation de la dureté des alliages en contact (choix des couples avec de meilleures aptitudes aux frottements,les traitements de durcissement superficiel sont parfois favorables ; un emploi de joints permettant d'absorber les vibrations et d'exclure l'oxygène et/ou l'humidité ; une diminution des charges de frottement dans certains cas. Dans d'autres, au contraire, augmentation de ces charges afin d'atténuer les vibrations ; une modification de l'amplitude du mouvement relatif entre les deux surfaces en contact.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion sous contrainte mécanique (CSC) Un processus de développement de fissures, pouvant aller jusqu'à la rupture complète de la pièce sous l'action combinée d'une tension mécanique et d'un milieu corrosif. Contraintes de tension (+ dangereuses) , d'où le nom donné parfois à ce mode de corrosion, Contraintes de compression exerçant au contraire une action protectrice. La corrosion sous contrainte mécanique (CSC) se produit généralement dans des milieux peu ou non agressifs à l'égard du métal ou de l'alliage en l'absence de toute contrainte (par exemple eau et vapeur à haute température pour les aciers inoxydables). http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=1640 Comme son nom l'indique, la corrosion sous contrainte (CSC) résulte de l'action conjuguée d'une contrainte mécanique (résiduelle ou appliquée), et d'un milieu agressif vis-à-vis du matériau, chacun de ces facteurs pris séparément n'étant pas susceptible à lui seul d'endommager la structure. Ce type de corrosion, particulièrement sournois et dangereux pour les installations, se caractérise par l'apparition de fissures intergranulaire ou transgranulaires dont la direction générale de propagation est perpendiculaire à la plus grande contrainte. Cette dernière peut être d'origine résiduelle (cintrage, écrouissage, laminage à froid...), d'origine thermique (dilatation, variation de pression), ou inhérente à la fonction de l'installation (câbles de ponts suspendus, structures de soutènement...).

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les pertes en poids sont généralement très faibles et sans commune mesure avec l'ampleur des dégâts. Cette forme de corrosion constitue un risque permanent pour de nombreuses installations industrielles,: incidences économiques aspects sécuritaires (personnel, fiabilité des équipements, respect de l'environnement). On ne connaît pas de classe de métaux ou alliages commerciaux qui y soit rigoureusement insensible. De matériaux comme le verre, les matières plastiques, le caoutchouc sont aussi sujets, dans certaines conditions, à cette forme d'attaque

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les moyens de réduction de cette corrosion sont: élimination des contraintes résiduelles par traitements thermiques de détente, épuration du milieu, action sur le matériau ou l'état de surface ou application des moyens de protection extérieurs : protection cathodique, inhibiteurs ou revêtements.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Corrosion fatigue La corrosion-fatigue se distingue de la CSC par le fait que les contraintes appliquées ne sont plus statiques, mais cycliques (efforts périodiques alternés). La teneur en oxygène du milieu, sa température, son acidité, sa composition ont une grande influence sur la sensibilité d'un matériau à ce mode de corrosion.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Quoiqu'il n'y ait pas de relation directe entre la sensibilité à ce type de corrosion et les caractéristiques mécaniques du matériau, les alliages à haute résistance mécanique sont souvent les plus sensibles. La corrosion-fatigue peut être éliminée ou réduite en diminuant les contraintes, soit par un recuit de détente, soit en modifiant la conception de l'appareil, soit enfin par des traitements mécaniques comme le grenaillage (ou microbillage) qui introduisent des contraintes superficielles de compression.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Fragilisation par l'hydrogène La présence d'hydrogène dans un réseau métallique peut entraîner d'importantes détériorations du métal avec chute catastrophique de' ses propriétés mécaniques. Les atomes d'hydrogène ont pour origine : l'atmosphère environnante, les procédés d'électrolyse et la corrosion électrochimique. Une fois qu'il a pénétré dans le réseau, l'atome d'hydrogène peut provoquer plusieurs types de dégâts :

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Précipitation sous forme d'hydrures : c'est le cas du titane et d'autres métaux très réactifs vis-à-vis de l'hydrogène (Ta, Zr,.V, ...). Recombinaison sous forme d'hydrogène moléculaire : lorsque le métal présente des défauts macroscopiques ou microscopiques, les atomes d'hydrogène peuvent s'y recombiner. On peut alors atteindre des pressions considérables qui conduisent à des cloques, des boursouflures, des cohésions en "marches d'escalier" ou même des éclatements (hydrogen blistering).

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Fragilisation : par interaction avec les dislocations du réseau, les atomes d'hydrogène entraînent une diminution importante de la capacité de déformation plastique du métal qui devient fragile. La rupture différée des aciers en est l'exemple le plus classique. Les moyens pour prévenir la fragilisation sont de réduire la vitesse de corrosion, de modifier les conditions d'électrolyse, de changer l'alliage, de souder convenablement, etc.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Le principal effet de l'hydrogène à haute température est une décarburation de l'alliage suivant Fe3C + 2 H2 → 3 Fe + CH4 Phase d'incubation Les réactions suivantes sont mises en jeu : Fe203 + 3 H2 → 3 H20 + 2 Fe Fe304 + 4 H2 → 4 H20 + 3 Fe H20 + CH4 →CO + 3 H2 cc http://www.scribd.com/doc/94190039/La-Corrosion

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Attaque proprement dite Lorsque tous les oxydes ont été réduits, la phase finale d'attaque des carbures suivie de fragilisation commence. Le méthane ne peut diffuser et provoque une fissuration intergranulaire: Le méthane s'est rassemblé de préférence au joint des grains)

CORROSION PAR LES COURANTS VAGABONDS

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Principe de circulation des courants vagabonds Le troisième rail est une technique de captage du courant utilisée pour l'alimentation en énergie électrique de certains systèmes de chemin de fer, utilisé en particulier dans les réseaux de métro ou de trains de banlieue. Le sol représente aussi involontairement un chemin de retour. Les rails de roulement ou l’éventuel troisième rail ne sont qu’imparfaitement isolés du sol, et permettent de ce fait une circulation partielle du courant de traction dans le sol (cf. Figure 1-6). Ces courants circulant à travers le sol sont appelés ‘courants vagabonds’. Ils sont particulièrement néfastes au bon vieillissement des installations, car ils participent grandement à la corrosion des structures métalliques enterrées à proximité des voies et des sous-stations de traction. [BORDEAUX-96] [LECONTE-81] [MANISCALO-02]. La tension rail-sol sera ainsi surveillée et des contacteurs de mise à la terre automatisés seront placés au droit des sous-stations, à proximité des stations de passagers ou à tout autre endroit identifié par les simulations électriques (détection de potentiel rail-sol élevé en fonction du point kilométrique).

CORROSION PAR LES COURANTS VAGABONDS

contact entre deux métaux différents, Conclusion Toutes les causes d'hétérogénéité du système interviennent pour favoriser la corrosion: contact entre deux métaux différents, gradient de composition dans le cas d'un alliage, concentration en O2 différentes, gradient de température, surface relative des anodes et des cathodes (existence de densités de courants très élevées favorisant une corrosion localisée). accidents de surface (piqûres, grains,…). http://www.google.nl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&ved=0CGAQFjAM&url=http%3A%2F%2Falainrobichon.free.fr%2Fcours%2FChimie%2FCorrosion_protection.pdf&ei=vYqYU7ekLNLJ0AXJvYCYBQ&usg=AFQjCNHllAADMhNzUM496co8dwyr6KRh5g&bvm=bv.68693194,d.d2k

BIOCORROSION DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les effluents issus des gisements pétroliers sont composés de pétrole brut ou (et) de gaz naturel (méthane) mais également d'eau et de gaz acides (CO2 et H2S) , le gaz carbonique est un gaz acide présent dans tous les champs pétroliers en quantité plus ou moins importante, tandis que le sulfure de dihydrogène ne se rencontre que dans certains gisements qui, du fait de cette présence, sont appelés « champs acides ». En présence d'eau liquide, la dissolution du CO2 et de l'H2S engendre différents phénomènes de corrosion des aciers. http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/materiaux-th11/corrosion-et-vieillissement-cas-industriels-42372210/corrosion-des-materiaux-dans-l-industrie-petroliere-cor750/corrosion-par-les-gaz-acides-en-production-transport-et-raffinage-du-petrole-cor750niv10001.html Dans les puits d’injection, le fluide n’est jamais en contact avec le cuvelage car il est injecté par l’intermédiaire d’une colonne de tubing placée spécialement dans l’ouvrage. L’annulaire cuvelage - tubing est souvent rempli d’un fluide inerte ou d’inhibiteurs de corrosion et de bactéricides. Au niveau du toit de la chambre d’injection un packer interdit toute communication entre celle ci et l’intérieur du cuvelage.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les équipements de forage et production pétrolière sont en premier lieu concernés par cette corrosion, mais également les unités de traitement de ces gaz acides. Certaines unités de raffinage sont également affectées. D'autres agents peuvent également accroître la corrosivité des eaux de production pétrolières et de raffinage, par exemple les chlorures (salinité) et la présence de certaines bactéries corrosives.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Bactéries sulfato-réductrices La corrosion induite par les micro-organismes, encore appelée biocorrosion, est un fléau qui touche les matériaux utilisés dans de nombreux domaines industriels : industries pétrolières, électriques, nucléaires, installations portuaires, génie civil, ... Il s’agit de l’accélération de la dégradation des matériaux conducteurs en présence d’un biofilm qui se développe à sa surface la présence d’ autres espèces que les bactéries sulfatoréductrices, pouvait être à la l’origine de corrosion par piqure ou par ,,,,,, http://www.bioelectrochimie-gfb.org/general/files/2_Biofilms.pdf http://forums.futura-sciences.com/chimie/71671-bacteries.html

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les bactéries impliquées dans la réduction du soufre élémentaire sont capables de le réduire de façon obligée ou facultative. Certaines bactéries utilisent le soufre ou d’autres accepteurs d'électrons, ex: bactéries sulfato-réductrices capables de réduire le soufre élémentaire. thiosulfato-réductri ces (BTR)

Percement d’un casing 7 du puits injecteur

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION la corrosion qui peut se développer à l’intérieur comme à l’extérieur des tubes d’acier. Les phénomènes de corrosion peuvent avoir plusieurs origines (géochimique, bactérienne, galvanique, électrochimique., .) et occasionner des perforations mettant en communication l’intérieur de l’ouvrage avec les formations géologiques environnantes dans l'industrie pétrolière, les vitesses de corrosion généralisée sont exprimées en mm/an ou milli inch/year = 0,0254 mm/an). http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-51312-FR.pdf Dans le bassin de Paris la corrosion est favorisée par la présence d’eau salée dans les niveaux du Trias(exploités pour les hydrocarbures) et du Dogger(eau géothermale et hydrocarbures). Les processus de corrosion doivent donc être particulièrement surveillés et étudiés pour éviter que des ébauches de perforation ne deviennent des orifices permettant des écoulements accidentels vers Des formations géologiques perméables Dans les puits d’injection, le fluide n’est jamais en contact avec le cuvelage car il est injecté par l’intermédiaire d’une colonne de tubing placée spécialement dans l’ouvrage. L’annulaire cuvelage - tubing est souvent rempli d’un fluide inerte ou d’inhibiteurs de corrosion et de bactéricides. Au niveau du toit de la chambre d’injection un packer interdit toute communication entre celle ci et l’intérieur du cuvelage.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION La corrosion bacterienne est due principalement à la presence des bactéries anaérobiqies sulfato-reductrices BSR et thiosulfato-réductrices BTR contenues dans les eaux Les conditions nécessaires aux developpementde ces bacteries sont : présence d’ions sulfates, matières organiques teneur en oxygène négligeable pH voisin neutre http://www.inp-toulouse.fr/_resources/documents/INP%2520COMMUNIQUE/36_Sp%25C3%25A9cial_International_Juin2012.pdf?download=true La corrosion dite “ bactérienne ” rencontrée fréquemment (sous la forme de cratères) est provoquée par une augmentation locale de la corrosivité dans des zones où des colonies de bactéries sulfato-réductrices (BSR) trouvent les conditions physico-chimiques favorables à leur prolifération : absence totale d’oxygène dissous(bactéries anaérobies), présence de sources de carbone (hydrocarbures et autres composés organiques), présence d’ions sulfates qu’elles “ respirent ” pour les réduire en sulfure, généralement sous la forme de H2S( qui provoque ensuite la corrosion du fait de son caractère acide en présence d’eau), pH et température modérés. Les points essentiels de la corrosion bactérienne sont : des taux de corrosion plus élevés que les mécanismes de corrosion «normaux», des niveaux élevés de réparation. Les options principales qui existent pour empêcher la corrosion bactérienne sont de façon préventive : le drainage régulier de l’eau présente au niveau du fond réservoir, la réalisation d’un revêtement interne lors de l’arrêt du réservoir. A titre curatif si nécessaire: utilisation de bactéricides sous réserve de respecter les précautions relatives à l’usage de ces produits.

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Mécanismes de la biocorrosion : admis que la corrosion microbienne des métaux en milieux anaérobies est due à la catalyse de la réduction du proton ou de l’eau : Ou Les BSR produisent métaboliquement des ions sulfures: http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000871/01/mehanna.pdf Mécanismes de la biocorrosion sont variés reflétant la diversité des différents types de micro-organismes, de milieux et de matériaux. les bactéries sulfato-réductrices (BSR)et thiosulfato-réductri ces (BTR) jouent un rôle prépondérant dans labiocorrosion anaérobie En présence d’hydrogène fourni par les hydrocarbures ou par la corrosion de l’acier Les bactéries réduisent les sulfates contenues dans les eaux selon

DIFFERENTS TYPES DE CORROSION Les ions sulfures S2- se combinent aux ions Ferreux Fe2+ pour former des dépôts de FeS FeS formé catalyse la réduction du proton ou de l’eau sur la surface du matériau Augmentation du transfert d’électrons don accélération de la dissolution du métal La corrosion dépend de: Uniformité et Etat cristallin Nature et état de l’acier http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000871/01/mehanna.pdf Les ions sulfures se combinent aux ions ferreux pour former des dépôts de sulfure de fer (FeS). Le FeS ainsi formé catalyse la réduction du proton ou de l’eau sur la surface du matériau, ce qui entraîne une augmentation du transfert d’électrons donc une accélération de la dissolution du métal. La corrosion dépend de l’uniformité du dépôt de FeS, de son état cristallin, de la nature de l’acier, des défaut s de surface de l’acier, etc. En réalité, les mécanismes de biocorrosion sont certainement plus complexes que ce simple mécanisme et restent difficiles à élucider

Diagramme des réactions induites par la corrosion bactérienne DIFFERENTS TYPES DE CORROSION http://pipelines-corrosion.blogspot.com/2011_07_01_archive.html Diagramme des réactions induites par la corrosion bactérienne