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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE HADJ LAKHDAR-BATNA FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE MECANIQUE Mémoire Présenté pour l'obtention du Diplôme de Magister Spécialité : Mécanique Option : Science des matériaux Par : HAMADI Latifa Thème Étude comparative de la corrosion localisée d’un acier ordinaire et d’un acier inoxydable Soutenu le 13/02/2014 Devant le jury d'examen BRIOUA MIHI BENBOUTA BENTEMAM Mourad Abdelkader Rachid Hachemi Prof. Prof. Prof. MCA Univ. Batna Univ. Batna Univ. Batna Univ. Biskra Président Rapporteur Examinateur Examinateur ANNEE UNIVERSITAIRE 2013 / 2014 Remerciements Je tiens à exprimer toute ma gratitude et ma reconnaissance à mon encadreur Pr. A.MIHI d’avoir accepté de diriger ce travail et d’avoir mis à ma disposition tous les moyens qui m’ont permis de mener à terme cette étude et aussi pour ses précieux conseils et ses encouragements. Je tiens aussi à remercier Pr. M. BRIOUA pour l’intérêt qu’il a bien voulu porter à ce travail ainsi que pour l’honneur qu’il m’a fait en présidant le jury. Mes remerciements vont également au Pr. R. BENBOUTA et au Dr. H. BENTEMAM pour s’être intéressés à ce travail et d’avoir bien voulu m’honorer de leur présence dans ce jury. Mes remerciements s’adressent également à tous ce qui m’ont aidé et m’ont permis de faire aboutir ce travail, en particulier : Mr M. BENAOUF Que tous ceux qui m’ont aidé d’un simple encouragement, pour réaliser ce travail, et dont je n’ai pu mentionner leurs noms, trouvent ici l’expression de ma reconnaissance très sincère. Dédicaces Je dédie ce travail: A ma mère, mon père, mon époux et mes enfants qui me sont les plus chers au monde A mes frères et sœurs, à ma famille A tous mes amis et collègues A tous ceux qui m’ont aidé à finir ce mémoire. l.HAMADI Table de matières Introduction générale 1 Chapitre I Généralités sur la corrosion localisée I.1. Introduction I.2. Définition I.3. Formes de la corrosion localisée I.3.1. Hétérogénéité du matériau I.3.1.1. Corrosion galvanique I.3.1.2. Corrosion intergranulaire I.3.1.3. Corrosion sous contrainte I.3.1.4.Corrosion par piqûres I.3.1.5.Corrosion sélective I.3.2. Hétérogénéité du milieu I.3.2.1. Pile de concentration I.3.2.2. Aération différentielle I.3.3. Hétérogénéité à l’interface I.3.3.1. Corrosion-érosion I.3.3.2. Corrosion filiforme I.3.3.3. Corrosion- cavitation I.3.3.4. Corrosion par effet de crevasse I.3.3.5. Corrosion par courants vagabonds I.3.3.6. Corrosion-frottement 3 3 3 3 4 4 5 6 7 7 7 8 9 9 9 10 11 11 11 Chapitre II Caractères généraux de la corrosion localisée et moyens de protection II.1. Introduction II.2. Caractères généraux de la corrosion localisée III.3. Déroulement des phénomènes de corrosion localisée III.3.1. Cas de corrosion caverneuse II.4. Corrosion localisée de certains métaux et alliages II.5. Quelques méthodes utilisées pour étudier la corrosion localisée 13 13 14 14 16 17 II.6. Méthodes de protection contre la corrosion localisée II.6.1. Empêcher la formation de sites locaux préférentiels d’oxydation et de reduction II.6.2. Retarder l’acidification locale II.6.3. Empêcher l’acidification locale II.6.4. Repassiver le métal dans la cavité. II.6.5. Former une couche protectrice dans les cavités acides. II.6.6. Diminuer l’affinité de la corrosion localisée 20 21 21 21 22 22 22 Chapitre III Procédure expérimentale III.1. Introduction III.2. Matériaux utilisés III.3. Milieux choisis III.4. Préparation de surface III.5. Techniques de caractérisation III.5.1. Technique de la masse perdue III.5.2. Observation microscopique III.5.3. Polarisation potentiostatique 24 24 25 26 26 26 27 27 Chapitre IV Résultats et discussion IV.1. Introduction IV.2. Méthode de la masse perdue IV.2.1. Résultats IV.2.1.1. Influence du temps d’immersion IV.2.1.2. Influence de la concentration en NaCl et H2SO4 IV.3. Polarisation potentiostatique IV.3.1. Résultats IV.3.1.1. Influence de la concentration en NaCl et H2SO4 IV.4. Observations au microscope optique IV.4.1. Milieu NaCl IV.4.2. Milieu H2SO4 Conclusion générale 30 30 30 30 34 38 38 38 48 48 50 52 Perspectives Bibliographie 53 54 Introduction générale Introduction générale 1 Introduction générale Avec le développement industriel et l’utilisation croissante du fer et des aciers, l’oxydation de ces matériaux a nécessité la mise au point de nouveaux alliages toujours plus performants et résistants à la corrosion : les aciers inoxydable en font parties. Au cours des 40 dernières années, de nombreux scientifiques se sont mobilisés pour étudier, comprendre et limiter ces phénomènes de corrosion, dont les enjeux sont énormes. La corrosion concerne en effet toutes les branches des activités industrielles : les principales qui sont touchées sont l’industrie navale, l’industrie aérospatiale, le secteur nucléaire, le transport, le bâtiment, et l’industrie pétrochimique. La gestion des problèmes de sécurité générés par la corrosion est donc primordiale : par exemple, les matériaux constituant les échangeurs thermiques des réacteurs nucléaires à eau, essentiellement des aciers inoxydables, sont prévus pour durer 40ans. Qu’adviendrait-il si les centrales étaient amenées à fonctionner plus longtemps? Les conteneurs des déchets radioactifs sont métalliques et stockés dans des puits en béton. Quelles seraient les conséquences sur l’environnement en cas de fissures de ces conteneurs? Par ailleurs, les enjeux économiques sont considérables, les coûts directs et indirects de la corrosion sont estimés à 2760 milliards de dollars pour l’année 2004. Ces coûts comprennent autant ceux occasionnés par la dégradation directe des matériaux que ceux investis dans la lutte anti-corrosion. Le coût engendré par la seule corrosion des aciers dans le monde représente 2% du produit annuel mondial, et correspond à la perte de 5 tonnes d’acier par seconde dans le monde. Une grande partie des sommes d’argent investies dans la lutte anti-corrosion est utilisée pour le développement de nouveaux alliages plus résistants à la corrosion, plus particulièrement à la piqûration et à la corrosion sous contraintes, ces deux formes de corrosion sont en effet plus dangereuses car sournoises et mal contrôlables. Elles sont surtout comprises, du fait de leur complexité. Beaucoup de choses sont connues, grâces aux techniques électrochimiques et aux observations microscopiques (MEB, AFM, MET), mais il reste que les phénomènes régissant l’initiation de la corrosion localisée seront mal cernés, l’élaboration de nouveaux matériaux résistants à ce type de corrosion sera basée sur une démarche semi-empirique, donc longue et coûteuse. Introduction générale 2 Le thème de recherche entrepris consiste en une étude comparative de la corrosion localisée de deux types d’aciers : un acier ordinaire XC18S et un acier inoxydable 304L. Ce sujet demeure d’actualité, tant son importance est grande dans les domaines d’application de ces aciers. Cette étude comprend quatre chapitres :  Dans le premier chapitre, nous présentons une étude générale sur la corrosion localisée.  Le deuxième est relatif à l’étude des caractères généraux sur la corrosion localisée et les moyens de protection.  Le troisième chapitre est réservé aux caractéristiques de nos matériaux et les techniques expérimentales utilisées : la technique de la masse perdue, l’analyse de surface et la technique électrochimique.  Nous exposerons dans le quatrième chapitre les différents résultats obtenus et leur interprétation.  Enfin, le travail réalisé est parachevé par une conclusion générale. Chapitre I Généralités sur la corrosion localisée Chapitre I Généralités sur la corrosion localisée 3 I.1. Introduction La corrosion est la dégradation du matériau par réaction chimique ou électrochimique avec l’environnement. Il subit en effet une perte de matière progressive aux points de contact avec le milieu environnant. Cette définition admet que la corrosion est un phénomène nuisible : elle détruit le matériau et réduit ses propriétés, ce qui le rend inutilisable pour une application prévue. La corrosion peut être soit généralisée sur toute la surface du matériau, soit localisée dans le cas où la réaction de corrosion se déroule à un lieu spécifiquement anodique d’un matériau. I.2. Définition La corrosion localisée intervenant sur des sites discrets de la surface d’un métal exposé à un environnement corrosif, elle peut apparaitre sous forme de piqûres, fissures, sillons, etc. [1]. En pratique la corrosion localisée provient d'une hétérogénéité du matériau ou de l'environnement et souvent elle pose beaucoup de problèmes donc, c'est l'aspect de corrosion le plus dangereux car l’attaque se fait en certains endroits de la surface du métal. I.3. Formes de la corrosion localisée La corrosion intervient de façon localisée lorsqu’il existe une hétérogénéité dans le système considéré. Certains classements font référence à la dimension de ces hétérogénéités. Il parait plus simple de considérer successivement les trois causes possibles d’hétérogénéité :  Le matériau.  Le milieu.  Les conditions physico-chimiques à l’interface. I.3.1. Hétérogénéité du matériau En milieu aqueux il existe toujours un manque d’homogénéité spatiale à l’interface métal-électrolyte du fait des fluctuations moléculaires au sein de la double couche. Selon les conditions, cette hétérogénéité peut s’amplifier et conduire à des vitesses d’attaque différentes selon les zones considérées [2,2’]. Le manque d’homogénéité spatiale à l’interface métal-électrolyte provoque plusieurs formes de corrosion localisée. Chapitre I Généralités sur la corrosion localisée 4 I.3.1.1. Corrosion galvanique Une pile électrochimique est créée lorsque deux métaux de natures différentes sont mis en contact. Un des métaux s'oxyde et se dissout (anode), tandis que sur l'autre métal a lieu une réduction (cathode), et éventuellement formation d'une couche de produits de réaction (des espèces chimiques de la solution se réduisent et se déposent). Un exemple de corrosion galvanique pour un assemblage de tôles, en aluminium et uploads/Geographie/ etude-comparative-de-la-corrosion-localisee-d-x27-un-acier-ordinaire-et-ss.pdf