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Etude de quelques probl` emes de corrosion dans l’industrie laiti` ere. DEUXIEM

Etude de quelques probl` emes de corrosion dans l’industrie laiti` ere. DEUXIEME PARTIE. ETUDE ELECTROCHIMIQUE DE L’INFLUENCE DE LA CONCENTRATION EN CHLORURE DE SODIUM, DE LA TEMPERATURE ET DE L’AGITATION DE SOLUTIONS DILUEES DE CHLORURE DE SODIUM SUR LA RESISTANCE A LA CORROSION PAR PIQURES D’UN ACIER INOXYDABLE DU TYPE 18 p. 100 Cr - 10 p. 100 Ni G. Dauﬁn, J. Talbot To cite this version: G. Dauﬁn, J. Talbot. Etude de quelques probl` emes de corrosion dans l’industrie laiti` ere. DEUX- IEME PARTIE. ETUDE ELECTROCHIMIQUE DE L’INFLUENCE DE LA CONCENTRA- TION EN CHLORURE DE SODIUM, DE LA TEMPERATURE ET DE L’AGITATION DE SOLUTIONS DILUEES DE CHLORURE DE SODIUM SUR LA RESISTANCE A LA COR- ROSION PAR PIQURES D’UN ACIER INOXYDABLE DU TYPE 18 p. 100 Cr - 10 p. 100 Ni. Le Lait, INRA Editions, 1971, 51 (509 510), pp.661-677. <hal-00928567> HAL Id: hal-00928567 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00928567 Submitted on 1 Jan 1971 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entiﬁc research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. MÉMOIRES ORIGINAUX 661 Etude de quelques problèmes de corrosion dans l'industrie laitière par G. DAUF1N*et J. TALBüT** (avec la collaboration technique de Mme BELLIER-RüBLüT) DEUXIÈME PARTIE ETUDE ELECTROCHIMIQUE DE L'INFLUENCE DE LA CONCENTRATION EN CHLORURE DE SODIUM, DE LA TEMPERATURE ET DE L'AGITATION DE SOLUTIONS DILUEES DE CHLORURE DE SODIUM SUR LA RESISTANCE A LA CORROSION PAR PIQURES D'UN ACIER INOXYDABLE DU TYPE 18 p. 100 Cr - 10 p. 100 Ni Introduction L'utilisation des aciers inoxydables du type 18 p. 100 Cr - 10 p. 100 Ni s'est généralisée depuis une dizaine d'années dans l'in- dustrie laitière et l'expérience montre qu'en dépit d'un prix relative- ment élevé, ils sont les alliages les plus indiqués pour la fabrication du matériel laitier. Malheureusement, comme tous les alliages passi- vables, ils sont sensibles à la corrosion par piqûres en présence de solutions contenant des halogènes ou leurs ions (Cl-, 12,CI-, ClO-, ...). De telles solutions sont fréquemment employées dans l'industrie laitière : eaux de rinçage (50 à 600 mg/I CI-), solutions de désinfec- tions chlorées (50 à 1000 mg/I CI-) ou iodées (20 à 200 mg/I 1-), saumures (200 g/I CI-), lactosérums d'origines diverses obtenus avant ou après concentration (l à 30 g/l CI-), etc. Le très grand nombre de cas particuliers de corrosion par piqûres rencontré dans l'industrie nous a incité à étudier cette forme de corrosion afin de mieux en connaître les mécanismes et de pouvoir trouver des solutions applicables à l'industrie laitière. * Laboratoire de Recherche de Technologie Laitière I.N.R.A., Rennes. ** Professeur à J'E.N.S.-Chimie de Paris et à l'Université Paris VI. 662 LE LAIT / NOVEMBRE-DÉCEMBRE 1971 / N" 509-510 La plupart des solutions susceptibles d'engendrer des piqûres sur du matériel laitier sont diluées (concentration en ions chlore infé- rieure à 1 g/I). Il nous a donc paru intéressant, dans ce travail, d'étudier, pour un domaine de concentration allant de 50 à 1 000rng/I de NaCI, l'influence de certains facteurs relatifs au milieu corrosif (température, agitation de la solution) dont l'action est bien connue en milieux plus concentrés (en particulier 30 g/I qui est la concen- tration en NaCI de l'eau de mer). Définition du potentiel de piqûres Les facteurs électrochimiques sont d'une importance essentielle dans la corrosion par piqûres. Elle ne peut en effet prendre nais- sance que si les trois conditions suivantes sont réunies : - existence en solution d'un corps capable de détériorer locale- ment l'état passif du métal par une réaction de dissolution anodique dont le siège est la piqûre : M~ Mn++ ne [1] - existence d'un oxydant qui absorbe les électrons libérés par la réaction [1] selon la réaction de réduction cathodique: Ox + ne-» Red [2] - La tension d'oxydo-réduction de l'espèce oxydante doit être suffisante pour porter le métal à une tension telle que la dissolution anodique [1] puisse avoir lieu. . Le tracé des courbes intensité -potentiel anodique permet d'étu- dier le comportement d'un alliage déterminé vis-à-vis de Ia corrosion par piqûres. En effet, tant que la couche de passivation résiste à la corrosion, l'intensité du courant reste faible (fig. 1. par exemple), puis dès que la couche se rompt localement, la dissolution anodique se traduit sur la courbe i = f (E) par une très brusque augmentation de l'intensité pour un potentiel appelé potentiel de piqûres. La quasi totalité des piqûres se forment à ce potentiel qui caractérise bien la résistance du métal à la corrosion par piqûres. Plus la valeur de ce potentiel est élevée, plus l'alliage a des chances de résister correcte- ment à la corrosion par piqûres. Alliage utilisé Préparation des échantillons Des échantillons de dimensions 15 X 15 X 2 mm sont découpés dans une tôle industrielle d'acier inoxydable 18-10 (teneur en car- bone < 0,06p. 100)* hypertrernpé, laminé à froid, de structure austé- nitique (fig. 2). Le contact électrique étant assuré par un fil métallique gainé de verre, l'échantillon est enrobé dans une résine inattaquable par les solutions étudiées. Les essais sont réalisés sur des échantillons polis mécaniquement sous eau à l'aide du papier * AFNOR z6 CN 18-10, AISI 304, UGINE NS 21 A. MÉMOIRES ORIGINAUX 663 IfJA 10 0 5 0 250 500 EmV 10 b 5 0 250 500 EmV 10 c 500 EmV o 250 fig. 1 Courbes intensité - potentiel anodiques obtenues par la technique potentiocinétique ... a. 500 rnV/h b. 1000 rnV/h c. 2000 rnV/h fig. 2 Structure austénitique de l'acier inoxydable 18-10étudié (x 240) 664 'LE LAIT / NOVEMBRE-DÉCEMBRE 1971 / N" 509-510 IflA 10 5 o 250 fig. 3 500 EmV Exemple de courbe obtenue sans éliminer les effets de bords et de crevasses. (Conditions identiques à celles correspondant à la figure lu)' 6 fig. 4 Schéma de la cellule expérimentale 1. Electrode au calomel saturé. 2. Sonde. 3. Contre-électrode en platine. 4. Echantillon métallique. 5. Barboteur à gaz. 6. Barreau aimanté. MÉMOIRES ORIGINAUX 665 abrasif nv 180 de granulométrie moyenne 80lJ-. Nettoyés dans l'alcool à l'aide d'ultrasons (80 kHz), ils sont ensuite séchés et maintenus 5 mn à l'air ambiant avant immersion dans la solution corrosive. Les bords des échantillons sont masqués par un cache plastique adhésif qui délimite une surface d'épreuve de 1 cm' au centre de l'échantillon. Des essais préliminaires nous ont, en effet, permis de constater que la détermination graphique précise et reproductible du potentiel de piqûres n'est possible que si les bords des échantillons sont mas- qués par le cache. Dans ce cas, la forme de la courbe i = f (E) est caractérisée par une augmentation brusque de l'intensité à partir du potentiel de piqûres. Celui-ci est égal à + 310mV/ECS sur la figure la. L'erreur absolue ne dépasse pas ± 30 mV pour une série de 5 à 6 mesures quelles que soient les conditions expérimentales envisa- gées. En l'absence de cache, la forme de la courbe i = f (E) est parfois telle (fig. 3) que la détermination graphique du potentiel de piqûres est impossible. Des observations micrographiques montrent qu'une telle forme de courbe correspond à l'existence d'une corro- sion en crevasse entre les tranches de l'échantillon et la résine d'enrobage. Parfois, la forme de la courbe est identique à celle de la figure la, mais la valeur du potentiel de piqûres est très inférieure à celle obtenue en utilisant le cache (tab. 1, colonne 3). Les piqûres sont dans ce cas localisées sur les bords des échantillons. Le poten- tiel de piqûres correspond alors aux zones écrouies lors du décou- page de la tôle en petits échantillons et non pas au centre non écroui de la surface. Cellule d'électrolyse (fig. 4) La capacité utile de la cellule est 500 cm", L'électrode de réfé- rence au calomel saturé (E.C.S.), munie d'une sonde dont l'extrémité est constituée d'une pastille en verre fritté microporeux, est placée au voisinage immédiat du centre de l'échantillon. Les résultats donnés dans la colonne 2 du tableau 1 montrent que lorsque l'électrode au calomel saturé est plongée directement dans la solution, les valeurs du potentiel de piqûres sont légèrement inférieures à celles que l'on mesure en utilisant une sonde contenant la solution corrosive (colonne 1,tab. 1). Il est vraisemblable que l'augmentation de la con- centration en ions chlore au voisinage de la surface métallique par diffusion du KCl contenu dans l'électrode de référence est évitée en utilisant la sonde. La contre-électrode, en platine poli, de dimensions 8 X 8 mm, est placée parallèlement à l'échantillon à une distance constante de celui-ci (3 cm). L'extrémité de la sonde est placée de telle sorte que 666 LE LAIT / NOVEMBRE-DÉCEMBRE 1971 / N° 509-510 uploads/Industriel/ corrosion-par-piqure.pdf