Éviter la corrosion des métaux dissemblables lors du choix des matériaux

Imaginez un navire marin nouvellement construit dans lequel plusieurs pièces d'équipement sont installées sur le toit à l'aide de boulons ; par exemple, une table d'harmonie a été installée sur une structure en acier à l'aide de rivets en aluminium à chaud. Maintenant, avancez rapidement de quelques mois lorsque la planche tombe soudainement sur le sol. Une analyse approfondie de l'incident conclut que la raison de la panne est la corrosion de métaux différents.

La corrosion des 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 marines. Selon une enquête de la NACE International, le coût mondial de la corrosion s'élève à 2 500 milliards de dollars américains.

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

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

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

A la cathode, l'eau réagit avec l'oxygène pour former des hydroxydes. Cependant, pour que cette réaction ait lieu, un apport d'électrons est nécessaire. Le métal actif commence à perdre des électrons et les ions traversent 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 le 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 tableau 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 corrodera plus rapidement qu'une vis en titane.

La corrosion de métaux différents peut également se produire entre des pièces du même métal lorsqu'elles sont placées dans des zones avec des valeurs de pH différentes et sont électriquement en contact les unes avec les autres.

Facteurs affectant la corrosion des métaux différents

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

• Potentiel d'électrode : Les métaux à large potentiel d'électrode confirment une corrosion plus rapide du métal le moins noble.
• Résistance de contact : Une faible résistance de contact à la frontière de deux métaux permet un débit d'électrons plus élevé, provoquant 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.
• Zones métalliques : La vitesse de réaction est directement proportionnelle à la surface de la cathode et inversement proportionnelle à la surface de l'anode.
• Changements d'atmosphère : Les changements des conditions atmosphériques peuvent influencer la corrosion de métaux différents. Par exemple, la taille de la zone cathodique exposée à la zone humide détermine la rapidité avec laquelle la réaction se produira. Plus d'exposition entraîne plus d'accélération.

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

Facteurs environnementaux affectant la corrosion des métaux différents

Selon l'environnement, les propriétés électrochimiques d'une anode peuvent changer. Les conditions environnementales influencent trois propriétés majeures de l'anode :le potentiel, la capacité actuelle et le taux de consommation de l'anode.

Le potentiel d'anode peut devenir plus négatif dans des environnements d'exploitation chimiques ou d'eau de mer. Même différentes variations dans le même environnement peuvent avoir un impact sur la capacité de courant pratique de l'anode, comme l'eau de mer chaude par rapport à l'eau de mer froide par rapport à la boue des fonds marins.

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, doivent être effectués pour noter la capacité de charge actuelle de l'anode dans différentes conditions environnementales.

Comment prévenir la corrosion de métaux différents

Vous trouverez ci-dessous quelques bonnes pratiques à suivre pour éviter la corrosion de métaux différents :

• Exécuter un aperçu : Obtenez un aperçu du matériau d'application, de la charge impliquée et de l'effet possible de l'atmosphère sur la réaction galvanique.
• Suivez la règle de base : Sélectionnez des métaux de la même ou presque la même noblesse dans le tableau galvanique.
• Isolez les métaux dissemblables : Utilisez une isolation entre les contacts de différents métaux ; par exemple, boulons à douille dans les joints à bride et utiliser des rondelles isolantes.
• Utilisez des bobines d'isolation : Des bobines d'isolation non conductrices (telles que le plastique renforcé de verre [GRP]) peuvent être utilisées pour réaliser des connexions de tuyauterie de deux métaux différents transportant des fluides non hydrocarbures.
• Utiliser une anode sacrificielle : Les anodes sacrificielles sont utilisées pour protéger les métaux dans l'eau de mer.
• Peignez la cathode : Utilisez de la peinture comme alternative pour éviter le contact; peindre la partie la plus noble, la cathode.

Remarque :Si vous peignez l'anode et qu'une fissure se forme dans la peinture, le courant galvanique circulera 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 accidentels dus à la corrosion de métaux différents.

Le choix du matériau est extrêmement important. La dimension et la forme du matériau de l'anode doivent pouvoir résister à la force mécanique exercée par le milieu environnant sous forme d'ondes, de courants et de vibrations. De plus, vous devez également tenir compte de nombreux autres facteurs, tels que la composition chimique, l'homogénéité et la capacité de charge actuelle. Un partenariat avec un fournisseur de métaux expérimenté pour obtenir des alliages résistants à la corrosion de haute qualité peut vous aider à éviter en premier lieu la corrosion de métaux différents.

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