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 similaire à l'oxyde à partir duquel il a été initialement fondu. Seuls les métaux précieux, tels que l'or et le platine, se trouvent dans la nature à l'état métallique.
Certains métaux produisent une couche d'oxyde protectrice étanche sur la surface, ce qui empêche la poursuite de la corrosion. Si la couche de surface 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 supplémentaire est empêchée.
De même, à la surface de l'acier inoxydable, une couche étanche d'oxyde de fer et de chrome se forme et à 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 de l'acier. La rouille est poreuse, n'adhère pas fermement et n'empêche pas la poursuite de la corrosion, voir Figure 2.
Types de corrosion
Généralement, la corrosion métallique implique la perte de métal à un endroit sur une surface exposée. La corrosion se présente sous diverses formes allant d'attaques uniformes sur toute la surface à des attaques locales sévères.
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 qui se forment et les mesures de contrôle qui doivent être prises. Dans de nombreux cas, il est impossible ou plutôt 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 allons passer 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 se propageant uniformément sur toute la surface, ou sur une grande partie de la surface totale. L'amincissement général se poursuit jusqu'à ce que le métal soit décomposé. La corrosion uniforme est le type de corrosion où la plus grande quantité de métal est gaspillée.
Exemples de métaux soumis à une corrosion uniforme :
- Acier en eau gazeuse
- Acier inoxydable dans les acides réducteurs (comme EN 1.4301 (AISI 304) dans l'acide sulfurique)
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 perfore le métal alors que la corrosion totale, mesurée par la perte de poids, peut être plutôt minime. La vitesse de pénétration peut être de 10 à 100 fois celle de la corrosion générale selon l'agressivité du liquide. La piqûre se produit plus facilement dans un environnement stagnant.
Exemple de métal sujet à la corrosion par piqûres :
- L'inox dans l'eau de mer
Corrosion caverneuse
La corrosion caverneuse – comme la corrosion par piqûres – est une forme localisée d'attaque par la corrosion. Cependant, la corrosion caverneuse démarre plus facilement que la corrosion par piqûres. La corrosion caverneuse se produit au niveau d'ouvertures ou d'espaces étroits entre deux surfaces métalliques ou entre des métaux et des surfaces non métalliques et est généralement associée à une condition stagnante dans la crevasse. Les crevasses, telles que celles que l'on trouve au niveau des joints à bride ou des connexions filetées, sont donc souvent les endroits les plus critiques pour la corrosion.
Exemple de métal sujet à la corrosion caverneuse :
- L'inox 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 le carbure de chrome se précipite aux joints de grains pendant le 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. Ceci est regrettable 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
- Acier inoxydable EN 1.4401 (AISI 316) dans de l'acide nitrique concentré
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, par laquelle une structure de cuivre poreuse affaiblie est produite
- Graphitisation de la fonte grise, laissant un squelette de graphite cassant à cause de la dissolution du fer
Corrosion par érosion
La corrosion par érosion est un processus qui implique la corrosion et l'érosion. La vitesse d'attaque de la 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 cavitation
Un liquide pompé à grande vitesse réduit la pression. Lorsque la pression descend en dessous de la pression de vapeur du liquide, des bulles de vapeur se forment (le liquide bout). Dans les zones où se forment les bulles de vapeur, le liquide est en ébullition. Lorsque la pression augmente à nouveau, les bulles de vapeur s'effondrent et produisent des ondes de choc intenses. Par conséquent, l'effondrement des bulles de vapeur élimine le métal ou l'oxyde de la surface.
Exemples de métaux soumis à la cavitation :
- Fonte dans l'eau à haute température
- Bronze dans l'eau de mer
Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC)
La fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) fait référence à l'influence combinée de la contrainte de traction (appliquée ou interne) et de l'environnement corrosif. Le matériau peut se fissurer sans déformation significative ni détérioration évidente du matériau. Souvent, la corrosion par piqûres est associée aux phénomènes de fissuration par corrosion sous contrainte.
Exemples de métaux sujets à la fissuration par corrosion sous contrainte :
- Acier inoxydable EN 1.4401 (AISI 316) dans les chlorures
- Laiton dans l'ammoniac
Fatigue-corrosion
La fatigue mécanique pure se produit lorsqu'un matériau soumis à une charge cyclique bien inférieure à la résistance à la traction ultime peut échouer. Si le métal est simultanément exposé à un environnement corrosif, la rupture peut se produire à 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 par corrosion :
- Structures aluminium en atmosphère corrosive
Corrosion galvanique
Lorsqu'un électrolyte corrosif et deux matériaux métalliques sont en contact (cellule galvanique), la corrosion augmente sur le matériau le moins noble (l'anode) et diminue sur le plus noble (la cathode). L'augmentation de la corrosion est appelée corrosion galvanique. La tendance d'un métal ou d'un alliage à se corroder dans une cellule galvanique est déterminée par sa position dans la série galvanique. La série galvanique indique la noblesse relative des différents métaux et alliages dans un environnement donné (par exemple l'eau de mer).
Plus les métaux sont éloignés dans la série galvanique, plus l'effet de corrosion galvanique sera important. Les métaux ou alliages à l'extrémité supérieure sont nobles, tandis que ceux 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
Les principes de la corrosion galvanique sont utilisés en protection cathodique. La protection cathodique est un moyen de réduire ou d'empêcher la corrosion d'une surface métallique par l'utilisation d'anodes sacrificielles (zinc ou aluminium) ou de courants imposés.
