Prévenir la corrosion galvanique : choisir des matériaux compatibles pour l'équipement marin

Imaginez un navire maritime nouvellement construit dans lequel plusieurs équipements sont installés sur le toit à l'aide de boulons ; par exemple, un panneau acoustique a été installé sur une structure en acier à l'aide de rivets en aluminium chaud. Maintenant, avancez de quelques mois lorsque le panneau tombe soudainement au sol. Une analyse approfondie de l'incident conclut que la raison de la rupture est la corrosion de métaux dissemblables.

La corrosion de métaux dissemblables, également connue sous le nom de corrosion galvanique, est un phénomène courant dans de nombreux sites nouvellement construits opérant dans des environnements humides, comme dans les industries pétrolières et maritimes. Selon une enquête de NACE International, le coût mondial de la corrosion s'élève à 2,5 billions de dollars US.

Ci-dessous, nous examinons la corrosion de métaux dissemblables, comment et pourquoi elle se produit, et des conseils pour l'éviter afin de prévenir les accidents et les retards de projet dommageables.

Qu'est-ce que la corrosion de métaux dissemblables ?

Une réaction galvanique se produit lorsque deux métaux de noblesses ou de potentiels électrochimiques différents sont mis en contact l'un avec l'autre sous une solution électrolytique ou un environnement humidifié. Le métal actif (moins noble) se comporte comme une anode, et le métal passif (plus noble) agit comme une cathode.

Au niveau de la cathode, l'eau réagit avec l'oxygène pour former des hydroxydes. Cependant, pour que cette réaction ait lieu, un afflux d'électrons est nécessaire. Le métal actif commence à perdre des électrons, et les ions voyagent à travers le milieu électrolytique et se déposent dans le métal passif. En conséquence, différentes réactions chimiques commencent à se produire à la surface de l'échantillon, et le métal moins noble se corrode. Le taux de corrosion est directement proportionnel à la surface de cathode disponible pour la réaction et au niveau de différence de noblesse entre les deux métaux.

Un graphique comparant différents métaux et leurs plages de tension électrochimique dans l'eau de mer a été inclus ci-dessous.

Les métaux avec de grandes différences de tension réagissent le plus. Par exemple, une vis en acier galvanisé sur un collier en acier inoxydable se corrodra plus vite qu'une vis en titane.

La corrosion de métaux dissemblables peut également se produire entre des parties du même métal lorsqu'elles sont placées dans des zones avec des valeurs de pH différentes et sont en contact électrique l'une avec l'autre.

Facteurs affectant la corrosion de métaux dissemblables

Les facteurs suivants affectent le taux de corrosion de métaux dissemblables entre deux métaux :

• Potentiel d'électrode : Les métaux avec de larges potentiels d'électrode confirment une corrosion plus rapide du métal moins noble.
• Résistance de contact : Une faible résistance de contact à la frontière de deux métaux permet un taux de flux d'électrons plus élevé, causant plus de corrosion.
• Résistance électrique : Les solutions électrochimiques hautement concentrées (pH < 7) stimulent la formation d'hydrogène à la cathode et augmentent la corrosion galvanique.
• Surfaces des métaux : Le taux de réaction est directement proportionnel à la surface de la cathode et inversement proportionnel à la surface de l'anode.
• Changements dans l'atmosphère : Les changements dans les conditions atmosphériques peuvent influencer la corrosion de métaux dissemblables. Par exemple, la taille de la surface de cathode exposée à la zone humide détermine la rapidité de la réaction. Plus d'exposition entraîne plus d'accélération.

À cet égard, apprenons-en davantage sur l'impact de l'environnement sur la corrosion de métaux dissemblables.

Facteurs environnementaux affectant la corrosion de métaux dissemblables

Selon l'environnement, les propriétés électrochimiques d'une anode peuvent changer. La condition environnementale influence trois propriétés majeures de l'anode : le potentiel, la capacité de courant et le taux de consommation de l'anode.

Le potentiel de l'anode peut devenir plus négatif sous des environnements chimiques ou d'eau de mer. Même différentes variations du même environnement peuvent avoir un impact sur la capacité de courant pratique de l'anode, comme l'eau de mer chaude vs l'eau de mer froide vs la boue de fond marin.

Des données de performance à long terme liées à la capacité de transport de courant d'une anode pour un environnement particulier sont nécessaires. En l'absence de données suffisantes, des tests électrochimiques supplémentaires, tels qu'un test galvanostatique et un test potentiostatique, devraient être effectués pour noter la capacité de transport de courant de l'anode sous différentes conditions environnementales.

Comment prévenir la corrosion de métaux dissemblables

Voici quelques bonnes pratiques à suivre pour prévenir la corrosion de métaux dissemblables :

• Faites un tour d'horizon : Obtenez une vue d'ensemble du matériau d'application, de la charge impliquée et du possible effet de l'atmosphère sur la réaction galvanique.
• Suivez la règle de base : Sélectionnez des métaux de même noblesse ou presque dans le tableau galvanique.
• Isolez les métaux dissemblables : Utilisez une isolation entre les contacts de métaux différents ; par exemple, des douilles de boulons dans les joints de bride, et utilisez des rondelles isolantes.
• Utilisez des manchons d'isolation : Des manchons d'isolation non conducteurs (tels que le plastique renforcé de verre [PRV]) peuvent être utilisés pour réaliser des connexions de tuyauterie de deux métaux différents transportant des fluides non hydrocarbures.
• Utilisez une anode sacrificielle : Les anodes sacrificielles sont utilisées pour protéger les métaux dans l'eau de mer.
• Peignez la cathode : Utilisez la peinture comme alternative pour prévenir le contact ; peignez la partie la plus noble, la cathode.

Note : Si vous peignez l'anode et qu'une fissure se forme dans la peinture, le courant galvanique s'écoulera dans cette section transversale et accélérera la corrosion. Il en va de même pour toute fissure dans le matériau galvanique.

À cet égard, des inspections fréquentes peuvent également aider à minimiser les risques d'accidents dus à la corrosion de métaux dissemblables.

Le choix du matériau est extrêmement important. La dimension et la forme du matériau d'anode doivent pouvoir résister à la force mécanique exercée par l'environnement environnant sous forme de vagues, courants et vibrations. De plus, vous devez également prendre en compte de nombreux autres facteurs, tels que la composition chimique, l'homogénéité et la capacité de transport de courant. S'associer à un fournisseur de métaux expérimenté pour obtenir des alliages de haute qualité résistants à la corrosion peut vous aider à éviter la corrosion de métaux dissemblables dès le départ.

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