acultée des des
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ciense ciense et Settat
echnique
Introduction Général 2
Moyens De Protection Contre La Corrosion
PLAN
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Conclusion
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La corrosion est un problème industriel important car à l'origine d'accidents d'accidents (rupture de pièces). Par aill ailleu eurs rs,, elle elle repr représ ésen ente te un coût coût important on estime que chaque seconde, 5 tonnes d'acier sont perdues dans le monde du fait de la corrosion
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Objectifs
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Il est possible de diminuer les risques de corrosion en donnant aux objets une forme adaptée aux conditions d'utilisation, et ainsi d'influencer notablement leur durée de vie.
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Contre la Corrosion En Zone Humide :
La géométrie des composants employés devra viser à éviter les zones de rétention d'eau soit en prévoyant un bon drainage, soit en assurant, par leur géométrie, la vidange complète des récipients. Mauvais
Correct
Prévention Par La Forme Du Récipient
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Protection Par La Géométrie De La Forme Contre la Corrosion Galani!ue :
On peut se prémunir contre ce risque en incluant dans le circuit une « pièce sacrificielle » aisément remplaçable ou en supprimant le contact entre les matériaux au moyen d'un isolant.
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Protection Par La Géométrie De La Forme Contre la Corrosion Galani!ue :
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Protection Par La Géométrie De La Forme Contre la Corrosion Par :$ Erosion% Erosion%Caitation & :
On évitera en particulier les variations brutales de section créant des zones de turbulence ou les changements brusques de direction direction.
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Protection Par La Géométrie De La Forme Contre la Corrosion Par :$ Erosion% Erosion%Caitation & :
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Protection Par La Géométrie De La Forme Contre la Corrosion (ous Contrainte :
On adoptera donc dans la mesure du possible des formes permettant de supprimer ou au moins de réduire les zones de concentration de contraintes.
Contrainte élevee
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Le revêtement a pour principe d’empêcher les agents chimiques corrosifs d’atteindre le métal. Il permet de prolonger la durée de vie des composants et d’améliorer la performance ainsi que leur apparence décorative. 1
Revêtement Métallique
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Revêtement Revêtement Non Organique Métallique
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Terme général désignant toute couche de métal sur une surface obtenue par un procédé de recouvrement, tel que la surface du métal d’apport soit assez homogène et les modifications du matériau de base à l’interface négligeable pour que la qualité de la couche soit définie par son épaisseur.
Le métal protecteur est moins noble que le métal à protéger. C'est le cas du procédé de galvanisation (revêtement de zinc).
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Le métal protecteur est plus noble que le métal à protéger. C'est le cas par exemple d'un revêtement de nickel ou de cuivre sur de l'acier
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*echni!ues de +e,tement Métalli!ue
Dépôts électrolytiques
Dépôts Par Immersion
Dépôts Chimiques
Dépôts En Phase Vapeur
")
*echni!ues de +e,tement Métalli!ue Les dép.ts électrol/ti!ues :
Ce sont des dépôts métalliques réalisés à partir de la réduction des ions en solution du métal à déposer soit par réaction avec la surface du matériau à recouvrir, soit par réaction avec un autre corps présent dans la solution. Exemple:
Cu2+ + Fe Cu + Fe2+ "-
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*echni!ues de +e,tement Métalli!ue Les dép.ts en Phase 0apeur :
Les atomes du matériau à déposer sont expulsés d'une cible par un bombardement de particules. Le principe de ce mode de dépôt est représenté à la Figure :
"9
*echni!ues de +e,tement Métalli!ue Les dép.ts Par Immersion :
C'est une des méthodes de protection la plus ancienne qui consiste à plonger le métal à recouvrir dans un bain fondu du métal de revêtement. C'est un procédé classique permettant de recouvrir l'acier de zinc (galvanisation).
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Protection Par +e,tement 1on Métalli!ue Cela consiste à isoler la pièce de l’environnement, Il s’agit dans ce cas de l’enrober complètement par exemple par une couche de peinture ou de matière plastique.
Peinture, films plastiques divers, enrobage dans une céramique ou un autre oxyde isolant
'"
Les revêtements organiques forment une barrière plus ou moins imperméable entre le matériau et le milieu extérieur. Ils se divisent en trois familles : 1 2 3
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Une peinture est un mélange composé de particules insolubles (les pigments) en suspension dans un milieu aqueux ou organique constitué par un liant et un solvant. Les pigments assurent l'inhibition de la corrosion et peuvent également avoir une fonction décorative.
Les peintures et ernis :
En général, l'application d'une peinture consiste en un traitement multicouches d'une épaisseur totale de 100 à 200 μm comprenant : Une couche adhérente au métal qui contient les pigments destinés à retarder l'oxydation du matériau (épaisseur 10 à 40 μm). Des couches qui renforcent la protection, augmentent l'étanchéité et diminuent les irrégularités. Une couche de pour l'étanchéité et l'esthétique.
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On les utilise principalement pour protéger des structures enterrées en acier ou en fonte. Ils se présentent en général sous la forme d'un revêtement épais (de l'ordre de 5 mm), dont la plasticité réduit considérablement les risques de dégradation mécanique.
Il existe une grande variété de ce type de revêtement comme les (polyéthylène, les synthétique),
polypropylène,...), (naturel ou et les
(polyuréthane,époxydes, polyesters,...). Leur épaisseur est normalement de 100 à 500 μm. On les applique ar di ers roc d s : ar oudre
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Préention Par le Choi2 de Matériau2 Le choix du matériau doit principalement tenir en compte de l'influence défavorable et des conditions de fonctionnement. Il n'existe pas de métaux ou alliages qui ont une résistance absolue à la corrosion, mais on connaît uniquement des matériaux résistant à la corrosion dans certains milieux agressifs.
')
La protection électrochimique consiste à agir de manière contrôlée sur les réactions d'oxydation et de réduction qui se produisent lors du phénomène de corrosion. En effet, cette méthode consiste à imposer au métal à protéger une valeur de potentiel pour laquelle la vitesse d'attaque devient très faible, voire nulle.
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Protection cathodique
Le métal pourra être protégé contre la corrosion par abaissement de son potentiel dans son domaine d’immunité. (réalisable par intervention d’une action réductrice ou par intervention d’un courant électrique imposé )
E ( en V ) Fe 2 O 3 ( s ) 3 Fe +
H2O
3,7
Fe
2+
O2 8
9,5
H 2 O pH H2
Immunité
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Le fer pourra être protégé contre la corrosion par abaissement de son potentiel dans le domaine d’immunité .
Fe (s)
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E ( en V )
Cette protection peut provoquer, alors, un dégagement de dihydrogène sur le fer. Fe 2 O 3 ( s )
Fe +
3
H2O
3,7
Fe
2+
O2 8
L’eau n’est pas stable dans les conditions qui correspondent à cet état d’immunité.
9,5
H 2 O pH H2
Immunité
Fe (s)
Protection cathodique par anode sacrificielle Regard sol Zn AN
O2 , H2O
OD E
Citerne Zone poreuse pour éliminer Zn 2 +
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L’anode et la citerne sont plongées dans le même milieu !
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Protection cathodique par anode sacrificielle Regard sol
électrons O2 , H2O
Zn AN OD E
Citerne
Zn 2 +
Protection cathodique par anode sacrificielle Regard sol
électrons O2 , H2O
Zn AN
OD E
Citerne
Zn 2 +
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O H-
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Protection cathodique par anode sacrificielle Regard sol
électrons O2 , H2O
Zn AN
OD E
Citerne
Oxydation
Réduction O H-
Zn 2 +
Protection cathodique par courant imposé
-
G
+
I
sol O2 , H2 O Canalisation à protéger
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Anode ( déversoir )
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Protection cathodique par courant imposé
-
G
+
I
électrons sol O2 , H2 O Canalisation à protéger
Anode ( déversoir )
Protection anodique
Le métal pourra être protégé contre la corrosion par élévation de son potentiel dans dans le domaine de passivation, (réalisable par intervention d’une action oxydante ou par intervention d’un courant électrique imposé )
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Protection anodique par courant imposé
I
+
G
-
sol O2 , H2 O
Couche d’oxyde protectrice
Électrode
Canalisation à protéger
Protection anodique par courant imposé
I
+
G
-
électrons sol O2 , H2 O
Couche d’oxyde protectrice
Canalisation à protéger
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Électrode
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La Protection nodi!ue :
Elle repose sur la propriété que certains métaux et alliages présentent un palier de passivation à partir d’ un certain potentiel anodique. On impose au métal un potentiel tel qu’il soit parcouru par un courant anodique. Le métal sera oxydé, puis recouvert par une couche protectrice qui permet d’arrêter On s’arrange pour mettre le métal dans l’oxydation. sa zone de passivation.
Electrochimique
I l est évident que la solution la plus courante consiste d’une part à ne pas laisser Protection Revêtement Matériaux en contact des matériaux ayant des couples galvaniques actifs et d’autre part à protéger les métaux par des revêtements. Forme 4'
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Exercice 1 Une canalisation en fonte (alliage à base de fer) et une électrode de magnésium, enterrées dans le sol, sont reliées par un fil de plomb selon le schéma ci-dessous. Données numériques : Potentiels normaux d’oxydo-réduction : E0 Fe2+ /Fe = -0,44 V et E0 Mg2+ /Mg = - 2,37 V. Une mole d’électrons transporte 96500 coulombs. Masse molaire du magnésium : M (Mg) = 24,3 g.mol –1. La fonte est supposée avoir les mêmes propriétés que le fer. 1°) La canalisation en fonte est-elle ainsi protégée de la corrosion et si oui comment s’appelle ce mode de protection ? 2°) Quel rôle joue l’électrode de magnésium : est-elle anode ou cathode ? Pourquoi ? De quelle réaction est-elle le siège ? Ecrire la demi-équation correspondante. 3°) Quel rôle électrique joue la canalisation ? 4°) L’intensité moyenne du courant électrique qui circule dans le fil de plomb est I = 10 mA. On change l’électrode de magnésium tous les trois ans. Calculer la masse minimale de magnésium qu’on doit utiliser pour que, lors de son remplacement, seulement une fraction de 80 % de l’électrode ait été consommée. On admettra que toutes les années durent 365 jours.
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1°) La canalisation en fonte est protégée. Le potentiel d’oxydoréduction du couple redox Fe 2+ /Fe – 0!! " # 2$% &. 'e (ode de protection porte le no( d’node *acrificielle. 2°) L’électrode de (agnésiu( est le sige d’une réaction d’oxydatation ,g - ,g 2+ + 2e – $°) nélectron 10 ( t $ ans t n.F a3ec F 45600 ') .t 2. (,g.F / ,,g 7n tenant co(pte du 80 9 : (,g .t., / 2 F.0.8 (,g 10.10#$ x $56 x 2! x $500 x 2!$) / 2 x 45600) $4.% g
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2. Etude de l'effet Evans : deux lames d'acier plongent dans un bécher contenant de l'eau salée. On insuffle de l'oxygène au niveau de l'une des lames et le voltmètre indique ! m". 2.#. $uelle est la lame d'acier qui représente le p%le & de la pile qui prend naissance dans cette expérience 2.2. (aquelle des deux lames subit une corrosion bien préciser si c'est celle qui est aérée ou celle qui ne l'est pas. 2. )pplication : compte tenu du résultat de cette expérience* quelle est la partie de la coque d'un navire en acier qui est la plus su+ette , la corrosion -quille ou ligne de flottaison . Expliquer pourquoi 2./. 0ne lame métallique est partiellement immergée dans de l'eau : figure n1/. ndiquer par une flèche en trait gras la partie de la lame qui sera la première attaquée par la corrosion. ndiquer : 3 les p%les & et 3 de la pile 3 le mouvement des électrons.
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$.1. 4'est la lame qui re5oit de l'oxygène qui constitue le p%le & de la pile . $.2. ';est donc l;autre la(e celle qui n;est pas aérée our les (?(es raisons
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