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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 MOHAMED BOUDIAF - M’SILA Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Par: BOUDILMI Toufik KHADRAOUI Yaaqoub Intitulé Soutenu devant le jury composé de: LEBID Mahmoud MC (A) Université de M’sil Président BERARMA Khadidja MC (B) Université de M’sila Rapporteur YOUSFI Samia MA (A) Université de M’sila Examinatrice Année universitaire : 2018 /2019 Comportement à la corrosion de la fonte grise (EN-GJL 250) utilisée dans des systèmes industriels de chauffage. FACULTE : SCIENCES DEPARTEMENT CHIMIE N° :………………………….. DOMAINE : SCIENCES DE LA MATIERE FILIERE : CHIMIE OPTION : Chimie des Matériaux Remerciements Ce mémoire présente le travail effectué au laboratoire de graduation et d'électrochimie à l'université de M'sila. Nous remerciements vont premièrement à Allah pour touts qu'il nous donne de la volonté et la santé durant toutes ces années d'étude Le grand merci à notre encadreur madame Berarma khadidja maitre de conférence à l'université de M'sila département de chimie pour le suivi sérieux les encouragements et ses conseils. Nous sommes très honorés par la présence, dans le jury, de Monsieur Lebid Mahmoud, docteur à l’Université Mohamed Boudiaf de M’sila, Nous le remercions d’avoir accepté et d’en être le président. Qu’il trouve ici l’expression de nos respectueuses reconnaissances. Nous tenons également à remercier le membres du jury, Madame Yousfi Samia, Enseignante à l’Université Mohamed Boudiaf de M’sila d’avoir accepté de participer et de juger ce travail. Mes remerciements vont également à toute l’équipe du laboratoire (B), en particulier Monsieur : Arioua noureddine. Mes meilleures salutations à mes amis chawki, soufiane,tarek… à mes chers parent et toutes les familles khadraoui et boudilmi… Merci Allah (mon dieu) de m'avoir donné la capacité d'écrire et de réfléchir, la force d'y croire, la patience d'aller jusqu'au bout du rêve et le bonheur de lever mes mains vers le ciel et de dire " Ya Kayoum " Je dédie ce modeste travail à celle qui m'a donné la vie, le symbole de tendresse, qui s'est sacrifiée pour mon bonheur et ma réussite, à ma mère « MADANI Zineb » A mon père, école de mon enfance, qui a été mon ombre durant « L’arbi » toutes les années des études, et qui a veillé tout au long de ma vie A mes frères :imane ; akram A toutes les amies A m’encourager, à me donner l'aide et à me protéger :berarma khadidja Tous les prof de département de chimie surtout M Mokrani et M Telli et touts les prof de chimie des matéiaux Et toutes ma famille A tous ceux qui me sont chères. A tous ceux qui m'aiment. A tous ceux que j'aime. Je dédie ce travail. Yaaqoub Merci Allah (mon dieu) de m'avoir donné la capacité d'écrire et de réfléchir, la force d'y croire, la patience d'aller jusqu'au bout du rêve et le bonheur de lever mes mains vers le ciel et de dire " Ya Kayoum " Je dédie ce modeste travail à celle qui m'a donné la vie, le symbole de tendresse, qui s'est sacrifiée pour mon bonheur et ma réussite, à mes chere parent toutes les années des études, et qui a veillé tout au long de ma vie A mes enfant : Mohamed ,malek ,aya et ma fame A toutes les amies A m’encourager, à me donner l'aide et à me protéger :berarma Khadîdja Tous les prof de département de chimie surtout M Mokrani et M Telli et touts les prof de chimie des matériaux Et toutes ma famille A tous ceux qui me sont chères. A tous ceux qui m'aiment. A tous ceux que j'aime. Je dédie ce travail. toufik Sommaire Introduction générale 1 Chapitre I : Rappels bibliographiques I.1. l’acier et ses caractéristiques…………………………………………………….. 03 I.1.1.La fonte……………………………………………………………………….. 04 I.2.L’utilisation de l'acier dans les systèmes industriels de chauffage………………. 06 I.3.Généralités sur les chaudières : Description de la chaudière de HODNA Lait M’sila 06 I.3.1.les chaudières à tubes de fumées…………………………………………….…. 06 I.3.2.Cycle de l’eau dans une chaudière……………………………………….……. 08 I.3.3.Les inconvénients provoqués par les impuretés de l’eau…………………….…. 08 a) les incrustations ………………………………………………………….….…. 08 b) le primage…………………………………………………………….….……... 08 c) l’entraînement……………………………………………………….…….….... 09 d) la corrosion………………………………………………………….….………. 09 I.3.4.Caractéristiques des eaux dans une chaufferie…………………………………… 10 I.4.traitement des eaux de chaudières et circuits thermiques………………………….… 11 I.4.1. Le dégazage chimique…………………………………………………………… 11 I.4.2. Alcalinisation ………………………………….………………………………. 11 I.4.2.1.Soude caustique: NaOH…………………………………………………. 12 I.4.3. Neutralisation de CO2 ………………………………………………………….. 12 I.4.4. Les dispersants – complexants………………………….………………………. 13 I.4.5. Inhibiteurs de corrosion ………………………………………………………… 13 I.4.5. 1. Le sulfite de sodium (Na2SO3) ………………………………………….. 13 I.4.5. 2.L’hydrazine ( N2H4)……………………………………………………… 14 I.4.5. 3.Les tannins……………..……………………………………………….… 14 I.4.5.4. Les amines volatiles…………………………………………………...… 14 I.5. l'inhibiteur utilisé dans le système de chauffage de HODNA Lait M’sila………….. 14 I.5.1. L’inhibiteur MAJO 62………………………………………………………… 14 I.5.2.L’inhibiteur NEXGUARD 22371 …………………………………………… 15 Chapitre II : Méthodes expérimentale II.1. Milieu d’étude………………………………………………………………………. 16 II.2. Cellule électrochimique…………………………….……………………………………….. 17 II.2. 1. Electrode de travail……………………………………………………..……… 17 II.2. 2. Electrode de référence (ER)……………………………………………………. 18 II.2. 3. Electrode auxiliaire (contre électrode)………………………………….…… 18 II.3. Techniques électrochimiques de caractérisation électrochimique…………………… 18 II.3.1. Potentiel en circuit ouvert ………………………………………………………. 18 II.3.2. Courbes de polarisation : i = f(E)……………………………………………….. 19 II.3.3. Spectroscopie d'impédance électrochimique …………………………………… 21 Chapitre III : Résultat et discussions III.1.Introduction ………………………………………………………………………… 23 III.2. L’étude de la corrosion de la fonte grise (EN-GJL 250) dans l’eau d’alimentation des chaudières 24 III.2.1. Potentiel d’abandon…………………………………………………………… 24 III.2.2.Les courbes de polarisations…………………………………………………… 25 III.2.3.La spectroscopie d’impédance…………………………………………………. 26 III.3. L’étude de l’effet de l’inhibiteur MAJO 62 (A) sur la corrosion de la fonte grise… 27 III.3.1potentiel à l’abandon …………………………………………………………… 27 III.3.2.Les courbes de polarisations…………………………………………………….. 28 III.3.3.La spectroscopie d’impédance………………………………………………….. 30 III.4. L’étude de l’effet de l’inhibiteur NEXGUARD 22371 (B) sur la corrosion de la fonte grise 31 III.4.1. potentiel à l’abandon …………………………………………………………. 31 III.4.2.Les courbes de polarisations…………………………………………….……… 32 III.4.3.La spectroscopie d’impédance………………………………………………….. 33 III.5. Effet de la température sur l’efficacité des inhibiteurs A et B………………………. 34 III.5.1. Effet de la température sur le potentiel à l’abandon …………………………… 34 III.5.2. Effet de la température sur les courbes de polarisation……………………….. 35 Conclusion générale ……………………….…………………………………………….. 40 Références bibliographique ……………………………………………………………… 41 Liste des tableaux Tableau (I.1) : Caractéristiques des eaux de chaudières a tubes de fumée …………… 10 Tableau (I.2) : Caractéristiques physico-chimiques de l’inhibiteur MAJO ……… 14 Tableau (I.3) : La dose de l’inhibiteur MAJO 62 à injecter en fonction de la température 15 Tableau (I.4) : Caractéristiques physico-chimiques de l’inhibiteur NEXGUARD 22371 15 Tableau (II.1) : caractéristiques de l’électrolyte étudié……………………………. 16 Tableau (II.2): La dose de l’inhibiteur à injecter en fonction de la température… 16 Tableau (II.3) : Composition massique de la fonte EN-GJL 250………………… 17 Tableau (III.1) : Paramètres électrochimiques déduits de la méthode de Tafel pour la fonte grise à différentes températures……………………………………………….. 26 Tableau (III.2) : Variation du potentiel à l’abandon en fonction de la concentration de l’inhibiteur A…………………………………………………………………………… 28 Tableau (III.3) : Paramètres électrochimiques déduits de la méthode de Tafel pour la fonte grise pour différentes concentrations d’inhibiteurs……………………………. 29 Tableau (III.4): Variation du potentiel à l’abandon en fonction de la concentration de l’inhibiteur A…………………………………………………………………………… 31 Tableau (III.5) : Paramètres électrochimiques déduits de la méthode de Tafel pour la fonte grise pour différentes concentrations d’inhibiteurs B…………………………… 33 Tableau (III.6) : Effet de la température sur le potentiel à l’abandon de l’électrode de fonte grise…………………………………………………………………………….. 35 Tableau (III.7): Effet de la température sur les paramètres électrochimiques de Tafel, dans l’eau d’alimentation des chaudières en présence d’inhibiteur A à différentes concentrations 38 Tableau (III.8) : Effet de la température sur les paramètres électrochimiques de Tafel, dans divers milieux en présence d’inhibiteur B à différentes concentrations………… 39 Liste des Figures Figure ( I.1) : Diagramme d'équilibre binaire Fe-C …………………………………... 5 Figure (I.2) : La chaudière à tubes de fumée……………………………………………. 7 Figure (I.3 ): Schéma de système de chauffage………………………………………….. 7 Figure (I.4) : Principe de la corrosion électrochimique………………………………. 9 Figure ( II.1) :schéma du montage utilisé pour l’analyse électrochimique …………….. 17 Figure (II.2) : Schémas représentatif de l’électrode de travail…………………………….. 18 Figure (II.3) : Courbes théorique Ecorr =f(temps)…………………………………….. 19 Figure (II.4) : Courbes élémentaires anodique et cathodique et courbe globale………….. 20 Figure (II.5) : Courbes de polarisation et de tafel d’un système rédox à l’équilibre….. 20 Figure (II.6) : Perturbation d’un système électrochimique non linéaire en un point de la courbe de polarisation stationnaire ………………………………………………… 21 Figure (II.6.a) : représente le spectre d’impédance dans le plan de Nyquist d’un Système……………………………………………………………………………………. 22 Figure (II.6.b) : représente le circuit équivalant de ce système…………………………….. 22 Figure (III.1) : Evolution du potentiel libre de l’électrode de fonte grise dans l’eau D’alimentation des chaudières en fonction du temps à différentes températures……… 24 Figure(III.2) : Courbes de polarisation d’une életrode de fonte grise dans l’eau d’alimentation des chaudières en fonction du temps à différentes températures. vb=10mv/s 25 Figure(III.3) : Diagrammes de Nyquist d’une életrode de fonte grise dans l’eau d’alimentation des chaudières en fonction du temps à différentes températures………… 27 Figure(III.4 ) : Evolution du potentiel libre de l’électrode de fonte grise dans l’eau d’alimentation des chaudières avec injection d’inhibiteurA……………………………. 27 Figure (III.5 ): Courbes de polarisations de l’électrode de fonte grise dans l’eau d’alimentation des chaudières avec injection d’inhibiteur A……………………………… 29 Figure (III.6 ): Diagrammes de Nyquist uploads/Litterature/ comportement-a-la-corrosion-de-la-fonte.pdf