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Définition de la corrosion localisée
Il est crucial de comprendre ce qu'est la corrosion localisée pour pouvoir l'identifier et la prévenir efficacement. Cette forme de corrosion affecte les matériaux de façon spécifique et souvent imprévisible.
Qu'est-ce que la corrosion localisée?
La corrosion localisée désigne des dommages qui se produisent dans des zones spécifiques d'un matériau, généralement métallique, plutôt que sur toute sa surface. Cette forme de corrosion est insidieuse car elle peut entraîner des défaillances structurelles soudaines et graves.
La corrosion localisée se manifeste souvent sous différentes formes, qui incluent :
- La corrosion par piqûres : Des petits trous apparaissent à la surface du métal.
- La corrosion par crevasses : Se produit dans les zones où des liquides corrosifs peuvent s'accumuler.
- La corrosion intergranulaire : Affecte les joints entre les grains d'un alliage.
Exemple: Un réservoir d'eau en acier inoxydable peut sembler intact de l'extérieur tout en développant des crevasses corrosives à l'intérieur, empêchant la détection précoce des faiblesses.
Mécanismes de la corrosion localisée
La compréhension des mécanismes à l'origine de la corrosion localisée est essentielle pour prévenir sa formation et minimiser ses impacts. Ces mécanismes sont complexes et varient selon le type de corrosion.
Processus électrochimiques
La corrosion localisée commence souvent par des réactions électrochimiques. Les matériaux métalliques plongés dans un environnement corrosif subissent des échanges électroniques, formant des cellules électrochimiques.
| Électrode | Réaction |
| Anode | Oxydation du métal, par exemple: \[ \text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\text{e}^- \] |
| Cathode | Réduction, par exemple : \[ \text{O}_2 + 4\text{H}^+ + 4\text{e}^- \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} \] |
Les zones anodiques ont tendance à se corroder plus rapidement que les zones cathodiques en raison de la perte d'électrons.
Rôle de l'environnement dans la corrosion
L'environnement joue un rôle clé dans la corrosion localisée. Divers facteurs peuvent influencer le mécanisme de corrosion :
- Niveau d'humidité : l'eau peut être un électrolyte puissant, facilitant la corrosion.
- Concentration en ions : Des ions comme le chlore (\text{Cl}^-) augmentent la conductivité et accélèrent les réactions.
- Température : Une température plus élevée peut accélérer les réactions chimiques.
Dans les environnements marins, la forte présence de sel (\text{NaCl}) augmente drastiquement la susceptibilité des métaux à la corrosion. Par exemple, le chlorure est connu pour percer les couches protectrices passives d'acier inoxydable, déclenchant ainsi la corrosion par piqûres. Par ailleurs, des études ont montré que même une faible concentration de chlorure peut initier des dégradations à une vitesse alarmante.
Effet de la microstructure des matériaux
La microstructure des matériaux influe considérablement sur leur susceptibilité à la corrosion localisée. Différents facteurs entrent en jeu :
- Hétérogénéité : Les zones avec une composition chimique différente peuvent agir comme des électrodes, favorisant des cellules de corrosion.
- Joints de grains : Souvent plus réactifs et donc plus susceptibles aux attaques chimiques.
- Traitements thermiques : Peuvent modifier la structure cristalline et par conséquent affecter la résistance à la corrosion.
Exemple : Une étude des aciers austénitiques montre que des traitements thermiques inadéquats augmentent le risque de formation de carbures aux joints de grains, facilitant ainsi la corrosion intergranulaire.
Causes de la corrosion localisée
La corrosion localisée est un phénomène complexe dont les causes sont multiples et souvent intriquées. Analyser ces causes vous aidera à mieux comprendre comment la corrosion peut être prévenue ou minimisée grâce à des techniques appropriées.
Facteurs chimiques
Les facteurs chimiques jouent un rôle déterminant dans l'initiation de la corrosion localisée. Les éléments suivants sont particulièrement influents :
- pH de l'environnement : Des conditions acides peuvent accélérer les réactions corrosives.
- Concentration en ions chlorures : Les ions \(\text{Cl}^-\) peuvent percer les films passifs des matériaux, surtout les alliages inoxydables.
- Concentration des solvants : Influencent l'électrolyticité de la solution environnante, ce qui peut accélérer la corrosion.
Un morceau d'acier inoxydable exposé à une solution de chlorure concentrée peut rapidement développer des piqûres, ce qui démontre l'effet agressif des chlorures dans un milieu acide.
Même une faible concentration de chlorures peut initier la corrosion localisée si d'autres conditions corrosives sont présentes.
Facteurs physiques
Les facteurs physiques influencent également la corrosion localisée. Considérez ces éléments cruciaux :
- Température : Les réactions chimiques augmentent en vitesse avec la température, ce qui peut exacerber la corrosion.
- Pression : Peut modifier la solubilité des gaz corrosifs et influencer le flux de l'électrolyte.
- Géométrie et design de la structure : Les crevasses et les soudures peuvent être des points d'accumulation de corrosion.
Lorsqu'un métal est soumis à des fluctuations de température élevées, des microfissures peuvent se développer à sa surface. Cela expose davantage la structure aux attaques chimiques, accélérant ainsi le processus de corrosion. Les fluctuations thermiques peuvent également induire un stress physique qui encourage la propagation des fissures.
Influence des matériaux
La nature du matériau joue un rôle influence majeur sur sa susceptibilité à la corrosion localisée. Voici quelques considérations importantes :
- Composition chimique : La présence d'éléments d'alliage comme le chrome peut améliorer la résistance à la corrosion.
- Microstructure : Des grains fins améliorent souvent la résistance.
- Traitement de surface : Les revêtements protecteurs peuvent ralentir le progrès de la corrosion.
Les aciers alliés à un pourcentage élevé de chrome forment spontanément un film d'oxyde passif, ce qui les rend plus résistants à la corrosion en milieux hostiles.
Corrosion localisée des aciers
La corrosion localisée est particulièrement préoccupante lors de l'utilisation des aciers en raison de leur vaste application dans les constructions et les infrastructures. Ce type de corrosion affecte des zones spécifiques, engendrant des défaillances structurales inattendues.
Corrosion localisée des aciers inox
Les aciers inoxydables, bien que résistants à la corrosion générale, ne sont pas totalement à l'épreuve de la corrosion localisée. Plusieurs types de corrosion peuvent toucher ces matériaux, notamment :
- Corrosion par piqûres : Des petites cavités peuvent apparaître sur la surface.
- Corrosion par crevasses : Se produit dans les zones confinées où l'oxygène est limité.
- Corrosion sous tension : Résultat d'une combinaison de stress et d'environnement corrosif.
Un acier inoxydable est un alliage contenant un minimum de 10,5% de chrome, ce qui permet la formation d'une couche d'oxyde protectrice sur sa surface pour résister à la corrosion.
Considérez un tuyau en acier inoxydable soumis à de l'eau salée. Malgré sa résistance générale, des piqûres peuvent se former sous l'influence des ions chlorures \((\text{Cl}^-)\), compromettant ainsi son intégrité.
Pour mieux comprendre comment l'acier inoxydable résiste à la corrosion, considérez les équations suivantes qui décrivent la formation du film d'oxyde :\[ 2\text{Fe} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 \] Ici, le fer réagit avec l'oxygène pour former de l'oxyde de fer (rouille), ce qui est empêché par la présence de chrome dans l'acier inoxydable. Cependant, les ions chlorures peuvent percer ce film et initier des réactions corrosives.
La résistance de l'acier inoxydable à la corrosion par piqûres est souvent classée en fonction de son PREN (Pitting Resistance Equivalent Number). Un PREN plus élevé indique une meilleure résistance.
Le phénomène de corrosion intergranulaire est une autre menace pour les aciers inoxydables. Cette forme de corrosion se produit lorsque les carbures de chrome, formés aux joints de grains lors de certains processus de soudage, privent les zones avoisinantes du chrome nécessaire pour former le film passif. Cette vulnérabilité est généralement détectée par des tests de susceptibilité comme le test de Strauss. La précipitation des carbures suit la réaction :\[ \text{Cr} + \text{C} \rightarrow \text{Cr}_3\text{C}_2 \]Gérer efficacement la corrosion des aciers inoxydables implique souvent l'application de traitements thermiques spécifiques pour dissoudre ces carbures et restaurer l'uniformité du film passif protecteur.
Techniques pour mesurer la corrosion localisée
La mesure de la corrosion localisée est essentielle pour prévenir les défaillances soudaines et prolonger la durée de vie des matériaux. Diverses méthodes sont employées pour quantifier et observer la corrosion qui affecte les matériaux sur des zones spécifiques.
Mesure électrochimique de la corrosion
Les techniques électrochimiques sont largement utilisées pour évaluer la corrosion localisée grâce aux avantages suivants :
- Possibilité de mesures en temps réel.
- Sensibilité aux petites variations de potentiel.
Supposons qu'on observe une polarisation d'un échantillon d'acier. Le graphique obtenu pourrait montrer une augmentation brusque du courant à un potentiel critique, indiquant le début de la corrosion par piqûres. Ce potentiel est souvent appelé potentiel de piqûres.
La polarisation potentiodynamique est une méthode électrochimique où le potentiel d'un électrode est systématiquement varié pour observer la réponse en courant, permettant d'analyser les mécanismes de corrosion.
Techniques non destructives
Les techniques non destructives offrent une option précieuse pour détecter la corrosion localisée sans endommager l'échantillon. Voici quelques méthodes courantes :
- Ultrasons : Utilisent les ondes sonores pour détecter les défauts internes.
- Radiographie : Permet une visualisation interne à l'aide de rayons X ou gamma.
- Émissions acoustiques : Analyset les signaux acoustiques pour identifier les événements de corrosion.
L'utilisation des émissions acoustiques pour la détection de la corrosion localisée est une avancée relativement moderne. Cette technique repose sur la capture d'ondes acoustiques émises lors de l'apparition de fissures ou de corrosions à l'échelle microscopique. Les capteurs acoustiques convertissent ces ondes en signaux électriques, qui sont ensuite analysés pour identifier des schémas spécifiques de défaillance. Cette méthode est utilisée de manière croissante dans les industries pétrolières et gazières pour surveiller les pipelines.
Analyse spectroscopique
Les techniques spectroscopiques permettent d'analyser la composition chimique des surfaces corrodées. Elles peuvent être utilisées pour identifier les produits de corrosion et comprendre les mécanismes de dégradation.
| Technique | Application |
| Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) | Identifie les liaisons chimiques présentes dans les produits de corrosion. |
| Spectroscopie Raman | Fournit des informations sur la structure moléculaire des produits de corrosion. |
| Spectroscopie de photoélectrons X (XPS) | Analyset la composition élémentaire de la surface. |
Certaines méthodes spectroscopiques, comme la XPS, peuvent également fournir des informations sur l'état d'oxydation des éléments, ce qui est crucial pour comprendre les mécanismes de corrosion.
corrosion localisée - Points clés
- Définition de la corrosion localisée: Dommages spécifiques et imprévisibles à des zones d'un matériau, pouvant causer des défaillances structurelles graves.
- Mécanismes de la corrosion localisée: Commence souvent par des réactions électrochimiques qui forment des cellules qui endommagent le matériau.
- Causes de la corrosion localisée: Facteurs chimiques comme le pH et la concentration en ions chlorures, et facteurs physiques comme la température et la pression.
- Corrosion localisée des aciers inox: Inclut la corrosion par piqûres, par crevasses et sous tension, souvent causée par des ions chlorures.
- Techniques pour mesurer la corrosion localisée: Comprennent les techniques électrochimiques, non destructives, et l'analyse spectroscopique.
- Corrosion localisée des aciers: Problématique dans les constructions, l'acier inoxydable est néanmoins vulnérable à diverses formes de corrosion localisée.
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