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INTRODUCTION GENERALE Les matériaux métalliques, et plus particulièrement les a

INTRODUCTION GENERALE Les matériaux métalliques, et plus particulièrement les aciers qui constituent les matériaux hautement recommandés pour plusieurs activités industrielles, sont malheureusement le siège de la corrosion lorsqu’ils sont en contact avec un milieu agressif liquide ou gazeux. La corrosion était toujours un grand problème mondial qui touche non seulement les secteurs industriels mais aussi les individus étant donné l'utilisation de plus en plus grande des métaux et alliages dans la vie moderne. Du point de vue économique la corrosion est d'une importance primordiale. On estime par exemple que chaque année le quart de la production d'acier est détruit par la corrosion, ce qui correspond environ à 150 millions de tonnes/an ou encore 5 tonnes/seconde. Ces pertes pouvaient être supérieures s'il n'y avait pas la protection contre la corrosion. Les conséquences sont importantes dans divers domaines, en particulier dans l’industrie : arrêt de production, remplacement des pièces corrodées, accidents et risques de pollution, sont des évènements fréquents avec parfois de lourdes incidences économiques. Pour empêcher le développement de la corrosion des aciers, on fait appel à deux types de systèmes : soit les systèmes passifs où la protection est assurée en créant une barrière plus ou moins étanche entre l'acier et le milieu ambiant, soit les systèmes actifs où la protection est assurée en rendant l'acier cathode pour arrêter la réaction d'oxydation par abaissement de son potentiel électrochimique au niveau dit d’immunité. C'est le cas de la protection cathodique qui fonctionne soit par circulation d'un courant entre l'acier à protéger et une anode, soit par effet sacrificiel d'un métal à base de zinc, d’aluminium ou de magnésium, plus électronégatif (moins noble), lorsqu’il est couplé avec l'acier. Ce mode de protection ne peut être utilisé qu'en milieu immergé ou enterré. L’aluminium, le zinc et le magnésium ou leurs alliages sont habituellement utilisés dans la protection cathodique par anodes sacrificielles. Les anodes d’aluminium sont fréquemment utilisées pour la protection des structures en contact avec l’eau de mer, grâce à ces avantages économiques (faible coût) et son abondance dans la nature, font de lui le matériau le plus utilisé. Définition La corrosion est définie [43] comme une « interaction physico chimique entre un métal et son milieu environnant entraînant des modifications dans les propriétés du métal et pouvant conduire à une dégradation significative de la fonction du métal, du milieu environnant ou du système technique dont ils font partie ». Pour qu’il y ait corrosion, il faut que deux zones de la structure métallique soient en contact électrique et qu’elles aient un rôle différent, l’une anodique et l’autre cathodique ; on notera que ces zones peuvent parfois se superposer. Donc, la corrosion d’un matériau est l’interaction destructive entre ce matériau (alliages métalliques, plastiques, béton, ……etc.) avec son environnement agressif. [43]-AFNOR, ‘‘Corrosion des métaux et alliages : termes principaux et définitions’’, NF EN ISO8044, paris : AFNOR, 2000, 78 p. Pratiquement tous les milieux sont corrosifs. On parle de la corrosion par :  L’atmosphère  Les milieux liquides (solution aqueuse organique, métaux fondus, etc.…).  Les gaz  Les sels,…..etc. Figure I.1 : photos de matériaux soumis aux phénomènes de corrosion. Les dégâts provoqués par ce phénomène semblent donc inévitable [44]. Pour ne citer que quelques chiffres, mentionnons que les pertes financières annuelles produites par la corrosion s’élevaient à 12 milliards de dollars par an au Canada en 1989. En Grande- Bretagne, ces pertes atteignent 1365 milliards de livres en 1971, 6 Milliards de roubles en URSS et 19 Milliards de Mark pour la République Fédérale d’Allemagne. Dans ces deux derniers cas, les valeurs sont établies pour l’année 1969 [9]. Milieu d’attaque Nature du métal  Concentration du réactif  Impuretés  pH, Température, pression  Présence des bactéries  Composition chimique de métal  Procèdes d’élaborations  Impuretés  Elément d’addition  Traitement thermique Condition d’emploi Temps d’expositions  Etat de surface  Moyen de protection  Vieillissement des matériaux  Variations des conditions opératoires (Température)  Formation de dépôt de corrosion Melle Moussaoui Rebiha. PROTECTION CATHODIQUE DE L’ACIER AU CARBONE PAR UN COURANT IMPOSE ET ANODE SACRIFICIELLE (Al-5%Zn-0.4%Sn) DANS NaCl 3%. [mémoire de master].Filière de Chimie. Spécialité Physique et Chimie des Matériaux. UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU FACULTE DES SCIENCES.2013. Classification de la corrosion : Selon la nature du milieu environnant avec lequel le matériau rentre en interaction, la corrosion peut être classée en trois grandes classes : chimique, bactérienne et électrochimique. I.2.2.1. Corrosion chimique La corrosion chimique est l’attaque directe du métal par son environnement. Ce type de corrosion se développe dans une solution non électrolytique ou sur action de gaz (O2, H2S et CO2) [8,9]. Dans ce cas on parle de corrosion sèche et il se forme un dépôt solide plus ou moins protecteur On peut cependant citer l’exemple d’une corrosion chimique par une phase liquide [10] comme l’attaque d’un métal par un autre métal liquide (Hg), par un sel fondu ou par une solution non aqueuse (Al dans CCl4). Il se produit une attaque du métal avec formation d’un produit de corrosion à sa surface même [11]. Ce type de corrosion est généralement rencontré dans les industries produisant ou utilisant les acides [12] Figure I-2 : Mécanisme de la corrosion atmosphérique : exemple de la corrosion d’un collecteur d’échappement. 2. 4. 2. La corrosion bactérienne Ce type de corrosion, appelé aussi bio-corrosion, rassemble tous les phénomènes de corrosion dans lesquels les bactéries agissent directement ou par l’intermédiaire de leur métabolisme en jouant un rôle primordial, soit en accélérant un processus déjà établi, soit en créant les conditions favorables à son établissement (ex : production de H2SO4 par certains types de bactéries). (8) Dr. Hakim BENSABRA,Cours de Corrosion et Protection des Métaux, Pour les étudiants de première année Master Option : Génie des Matériaux Figure I-3: Exemple de bactéries responsable de la corrosion bactérienne et corrosion dentaire. Les métaux ne sont en générale pas monophasés. Lorsqu’ils sont plongés dans un réactif, ils sont donc le plus souvent le siège d’une corrosion électrochimique [13] qui est produite essentiellement par l'oxydation d’un métal sous forme d’ions ou d’oxydes et la réduction des agents corrosifs existants dans la solution électrolyte. Par ailleurs [8,14] elle se traduit par des transferts électroniques entre un métal et une solution électrolytique à son contact (circulation d’un courant électrique) [15]. Ce type de corrosion peut être causé par l’hétérogénéité soit dans le métal, soit dans le réactif. L’existence de l’hétérogénéité détermine la formation d’une pile électrique [11], de ce fait, un courant électrique circule entre anodes et cathodes dans le réactif et les zones qui constituent les anodes sont attaquées (corrodées). Elle nécessite la présence d’un réducteur ; H2O, H2.... Sans celuici, la corrosion du métal (réaction anodique) ne peut se produire [8,14]. La corrosion électrochimique doit donc réunir simultanément quatre facteurs pour pouvoir se déclencher (Figure I.2) : ✓ Une anode : c'est la partie du métal où se développe la réaction d'oxydation entraînant une dissolution de cette partie sous forme de cations positifs dans le milieu aqueux, ✓ Une cathode : c'est la partie du métal où se développe la réaction de réduction d'une espèce contenue dans l'électrolyte (dégagement d'hydrogène par réduction d'ions H+, formation d'eau par réduction de l'oxygène en milieu acide, formation d'ions OH- par réduction de l'oxygène en milieu basique, dépôt d'un métal par réduction d'un de ses cations…), ✓ Un conducteur électrique : qui puisse véhiculer les électrons libérés de l'anode vers la cathode. Ce rôle est assuré par le métal lui-même, ✓ Un conducteur ionique : qui puisse permettre la migration des cations libérés de l'anode vers les anions libérés à la cathode pour assurer la neutralité électrique et fermer le circuit électrique. Ce rôle est joué par le milieu électrolytique lui-même [16]. 2. 6. Facteurs de corrosion Le phénomène de corrosion dépend d’un nombre de facteurs généralement en relation les uns avec les autres. Ces facteurs peuvent être d’origine interne ou externe, à savoir :  Facteurs relatifs au milieu et définissant le mode d’attaque : T, P, pH, teneur en O2, teneur en impuretés, etc.  Facteurs métallurgiques : composition chimique du matériau (alliage métallique), traitements thermiques, etc.  Facteurs définissant les conditions d’emploi (du service) : état de surface, forme des pièces, sollicitation, etc.  Facteurs dépendant du temps : vieillissement, mode de diffusion d’oxygène ou d’autres gaz (CO2), modification des revêtements protecteur (peintures). (8) Dr. Hakim BENSABRA,Cours de Corrosion et Protection des Métaux, Pour les étudiants de première année Master Option : Génie des Matériaux 1.3.1.3. Importance de la corrosion L’importance de l’étude de la corrosion est double. o La première est économique, elle concerne de nombreuses installations : Tubes, bacs de stockage, échangeurs de chaleur, …etc. Dans l’impact de la corrosion on distingue les pertes directes et les pertes indirectes, que nous allons examiner. o La seconde est la conservation appliquée premièrement aux ressources de métal dont les réserves mondiales sont limitées et dont la destruction implique des pertes correspondantes d’énergie et de réserves d’eau accompagnant la production et la fabrication des structures métalliques.  uploads/Geographie/ corrostion.pdf