La corrosion est généralement désignée comme la dégradation du métal par réaction chimique ou électrochimique avec son environnement, voir Figure 1. Considérée au sens large, la corrosion peut être considérée comme la tendance du métal à revenir à son état naturel semblable à celui de l'oxyde à partir duquel il a été initialement fondu. Seuls les métaux précieux, comme l’or et le platine, se trouvent dans la nature à l’état métallique.
Certains métaux produisent une couche d’oxyde protectrice serrée sur la surface, ce qui empêche une corrosion ultérieure. Si la couche superficielle est brisée, elle s’auto-répare. Ces métaux sont passivés. Dans des conditions atmosphériques, les produits de corrosion du zinc et de l'aluminium forment une couche assez étanche et une corrosion ultérieure est évitée.
De même, sur la surface de l’acier inoxydable, une couche serrée d’oxyde de fer et de chrome se forme et sur la surface du titane, une couche d’oxyde de titane se forme. La couche protectrice de ces métaux explique leur bonne résistance à la corrosion. La rouille, quant à elle, est un produit de corrosion non protecteur sur l’acier. La rouille est poreuse, n'adhère pas fermement et n'empêche pas la corrosion continue, voir Figure 2.
Types de corrosion
Généralement, la corrosion métallique implique la perte de métal à un endroit précis d’une surface exposée. La corrosion se présente sous diverses formes allant d'attaques uniformes sur toute la surface à de graves attaques locales.
Les conditions chimiques et physiques de l'environnement déterminent à la fois le type et la vitesse des attaques de corrosion. Les conditions déterminent également le type de produits de corrosion formés et les mesures de contrôle à prendre. Dans de nombreux cas, il est impossible, voire coûteux, d’arrêter complètement le processus de corrosion ; cependant, il est généralement possible de contrôler le processus à des niveaux acceptables.
Dans les pages suivantes, nous passerons en revue les différentes formes de corrosion afin de vous donner une idée de leurs caractéristiques.
Corrosion uniforme
La corrosion uniforme ou générale se caractérise par des attaques corrosives s'étendant uniformément sur toute la surface, ou sur une grande partie de la surface totale. L'amincissement général se poursuit jusqu'à la décomposition du métal. La corrosion uniforme est le type de corrosion dans lequel la plus grande quantité de métal est gaspillée.
Exemples de métaux soumis à une corrosion uniforme :
- Acier dans eau gazeuse
- Stainless steel in reducing acids (such as EN 1.4301 (AISI 304) in sulfuric acid)
Corrosion par piqûres
La corrosion par piqûres est une forme localisée d’attaques corrosives. La corrosion par piqûres forme des trous ou des piqûres sur la surface métallique. Il perce le métal alors que la corrosion totale, mesurée par la perte de poids, pourrait être plutôt minime. Le taux de pénétration peut être 10 à 100 fois supérieur à celui de la corrosion générale selon l'agressivité du liquide. Les piqûres se produisent plus facilement dans un environnement stagnant.
Exemple de métal sujet à la corrosion par piqûre :
- L'acier inoxydable dans l'eau de mer
Corrosion caverneuse
La corrosion caverneuse – comme la corrosion par piqûres – est une forme localisée d’attaque de corrosion. Cependant, la corrosion caverneuse démarre plus facilement que la piqûre. La corrosion caverneuse se produit au niveau d'ouvertures ou d'espaces étroits entre deux surfaces métalliques ou entre des surfaces métalliques et non métalliques et est généralement associée à un état stagnant dans la crevasse. Les fissures, comme celles que l'on trouve au niveau des joints à brides ou des raccords filetés, sont donc souvent les endroits les plus critiques pour la corrosion.
Exemple de métal sujet à la corrosion caverneuse :
- L'acier inoxydable dans l'eau de mer
Corrosion intergranulaire
Comme son nom l’indique, la corrosion intergranulaire se produit aux joints de grains. La corrosion intergranulaire est également appelée corrosion intercristallite. Généralement, ce type de corrosion se produit lorsque du carbure de chrome précipite aux joints de grains lors du processus de soudage ou en relation avec un traitement thermique insuffisant. Une région étroite autour de la limite des grains peut donc s’appauvrir en chrome et devenir moins résistante à la corrosion que le reste du matériau. C’est dommage car le chrome joue un rôle important dans la résistance à la corrosion.
Exemples de métaux sujets à la corrosion intergranulaire :
- Acier inoxydable – insuffisamment soudé ou traité thermiquement
- Stainless steel EN 1.4401 (AISI 316) in concentrated nitric acid
Corrosion sélective
La corrosion sélective est un type de corrosion qui attaque un seul élément d'un alliage et dissout l'élément dans la structure de l'alliage. Par conséquent, la structure de l’alliage est fragilisée.
Exemples de corrosion sélective :
- La dézincification du laiton non stabilisé, permettant de produire une structure de cuivre affaiblie et poreuse.
- Graphitisation de la fonte grise, laissant un squelette de graphite fragile en raison de la dissolution du fer
Corrosion par érosion
La corrosion par érosion est un processus qui implique corrosion et érosion. La vitesse d’attaque par corrosion est accélérée par le mouvement relatif d’un liquide corrosif et d’une surface métallique. L'attaque est localisée dans les zones à grande vitesse ou à écoulement turbulent. Les attaques de corrosion par érosion sont caractérisées par des rainures à motif directionnel.
Exemples de métaux sujets à la corrosion par érosion :
- Bronze dans l'eau de mer
- Cuivre dans l'eau
Corrosion par cavitation
A pumped liquid with high velocity reduces the pressure. When the pressure drops below the liquid vapor pressure, vapor bubbles form (the liquid boils). In the areas where the vapor bubbles form, the liquid is boiling. When the pressure raises again, the vapor bubbles collapse and produce intensive shockwaves. Consequently, the collapse of the vapor bubbles remove metal or oxide from the surface.
Exemples de métaux sujets à la cavitation :
- Fonte dans l'eau à haute température
- Bronze dans l'eau de mer
Stress corrosion cracking (SCC)
Stress corrosion cracking (SCC) refers to the combined influence of tensile stress (applied or internal) and corrosive environment. The material can crack without any significant deformation or obvious deterioration of the material. Often, pitting corrosion is associated with the stress corrosion cracking phenomena.
Exemples de métaux sujets à la fissuration par corrosion sous contrainte :
- Stainless steel EN 1.4401 (AISI 316) in chlorides
- Laiton dans l'ammoniaque
Fatigue due à la corrosion
La fatigue mécanique pure se produit lorsqu'un matériau soumis à une charge cyclique bien inférieure à la résistance ultime à la traction peut se briser. Si le métal est simultanément exposé à un environnement corrosif, la rupture peut survenir avec une contrainte encore plus faible et après un temps plus court. Contrairement à une fatigue mécanique pure, il n’y a pas de limite de fatigue en fatigue assistée par corrosion.
Exemple de métaux sujets à la fatigue-corrosion :
- Structures en aluminium en atmosphère corrosive
Corrosion galvanique
When a corrosive electrolyte and two metallic materials are in contact (galvanic cell), corrosion increases on the least noble material (the anode) and decreases on the noblest (the cathode). The increase in corrosion is called galvanic corrosion. The tendency of a metal or an alloy to corrode in a galvanic cell is determined by its position in the galvanic series. The galvanic series indicates the relative nobility of different metals and alloys in a given environment (e.g. seawater).
Plus les métaux sont éloignés les uns des autres dans la série galvanique, plus l'effet de corrosion galvanique sera important. Les métaux ou alliages situés à l’extrémité supérieure sont nobles, tandis que ceux situés à l’extrémité inférieure sont les moins nobles.
Exemples de métaux sujets à la corrosion galvanique :
- Acier en contact avec 1.4401
- Aluminium en contact avec du cuivre
The principles of galvanic corrosion are used in cathodic protection. Cathodic protection is a means of reducing or preventing the corrosion of a metal surface by the use of sacrificial anodes (zinc or aluminum) or impressed currents.
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