Guide complet des tests de corrosion :méthodes, normes et équipements (SST, CCT, etc.)

La corrosion constitue une menace importante pour la longévité et la sécurité des métaux et des revêtements utilisés dans de vastes industries. Comprendre la capacité d’un matériau à résister à des environnements corrosifs est essentiel pour garantir sa fiabilité et sa durabilité. Cet article couvre les méthodes/techniques d'essai de corrosion les plus largement utilisées, leurs procédures, les normes applicables et l'équipement nécessaire pour chaque essai. En plus de cela, nous examinerons en profondeur le test au brouillard salin. 

Qu'est-ce que le test de corrosion ?

Les tests de corrosion impliquent différentes procédures utilisées pour évaluer dans quelle mesure les matériaux, en particulier les métaux et leurs revêtements, peuvent résister aux effets néfastes de la corrosion. La corrosion se produit lorsque les métaux réagissent chimiquement avec leur environnement, entraînant de la rouille, une détérioration et, finalement, une défaillance des composants. L'objectif principal du test de corrosion est de garantir que les revêtements ou matériaux de protection peuvent résister à des conditions corrosives, garantissant ainsi la durabilité et le bon fonctionnement des pièces exposées à des environnements difficiles.

Ces tests simulent des conditions corrosives de manière contrôlée et accélérée pour prédire le comportement des matériaux dans le temps. Ce faisant, les ingénieurs et les fabricants peuvent évaluer la longévité, la fiabilité et l’efficacité des matériaux de base et de leurs revêtements protecteurs avant qu’ils ne soient utilisés dans des applications réelles. Cela permet d'éviter des pannes inattendues, des réparations coûteuses et des problèmes de sécurité.

Différents types de méthodes de test de corrosion

Les méthodes de test de corrosion varient en fonction de l'industrie et des exigences spécifiques. Par exemple, les normes établies par des organisations telles que DIN ou ISO, ou les réglementations des constructeurs automobiles, peuvent imposer différentes techniques de test. Voici quelques types courants d'essais de corrosion avec leurs normes, procédures, applications, etc.

1. Test au brouillard salin (SST)

Le test au brouillard salin, également connu sous le nom de test au brouillard salin ou test de corrosion SST, est un test de corrosion accéléré hautement standardisé et largement utilisé qui expose des échantillons de métal revêtus ou non à un environnement contrôlé et hautement corrosif à l'intérieur d'une chambre scellée. Cet environnement est créé en pulvérisant un fin brouillard d’une solution d’eau salée (généralement du chlorure de sodium) sur les échantillons. Le brouillard salé simule des conditions difficiles comme celles rencontrées dans les atmosphères marines ou industrielles, qui provoquent une corrosion plus rapide des matériaux.

Quel est le but du test au brouillard salin ?

L’essai au brouillard salin est principalement utilisé pour évaluer la durabilité et l’efficacité des revêtements de protection contre la corrosion. En observant pendant le test combien de temps un revêtement peut résister à la formation de rouille ou d'autres produits de corrosion, les fabricants et les ingénieurs peuvent comparer rapidement différents revêtements ou matériaux et prédire comment les produits se comporteront au fil du temps en utilisation réelle.

Types de tests au brouillard salin

Il existe différents types de tests de brouillard salin basés sur la norme DIN EN ISO 9227, notamment le brouillard salin neutre (NSS), le brouillard salin à l'acide acétique (AASS) et le brouillard salin accéléré au cuivre (CASS).

Procédure (Comment effectuer le test NSS)

• Les échantillons de test sont placés dans le rack de manière à ce qu'ils ne se touchent qu'en quelques points et sont positionnés à un angle de 15 à 25 ° par rapport à la verticale pour empêcher le condensat de couler sur les échantillons situés en dessous.
• La taille standard de l'échantillon est généralement de 75 × 150 mm, mais d'autres tailles peuvent être utilisées en fonction des exigences de test spécifiques.
• Une solution de NaCl à 5 % (50 ± 5 g/L) avec un pH compris entre 6,5 et 7,2 est atomisée à l'intérieur de la chambre de test pour créer un brouillard salin dense.
• La température à l'intérieur de la chambre de test est maintenue à 35 ± 2 °C pendant toute la durée du test.
• La buse de pulvérisation fonctionne à une surpression de 0,7 à 1,4 bar, délivrant une solution saline à un débit de collecte de 1 à 2 ml par heure pour 80 cm² de surface.
• Les échantillons de test sont nettoyés et dégraissés avant les tests afin d'éviter des réactions chimiques involontaires.
• La durée d'exposition varie en fonction des spécifications du produit et peut aller de quelques heures à plusieurs jours ou semaines.
• Pendant le test, la température, l'humidité et la concentration en sel sont surveillées et documentées en permanence pour garantir des conditions cohérentes.
• Après la période d'exposition, les échantillons sont retirés de la chambre et rincés si nécessaire pour éliminer les produits de corrosion libres.
• Les échantillons inspectés sont visuellement évalués pour détecter les signes de corrosion tels que la rouille rouge, la rouille blanche, les cloques, le fluage de corrosion ou les piqûres.
• Des évaluations supplémentaires peuvent inclure l'enregistrement du temps écoulé jusqu'à l'apparition de la première corrosion, le comptage des défauts, les mesures des changements de masse ou l'analyse microstructurale.

Normes

• ASTM B117
• UNI EN ISO 9227:2006
• JIS Z 2371
• ASTM G85

Équipement

• Chambre d'essai au brouillard salin avec contrôle de la température et de l'humidité.
• Réservoir de solution saline et buses de pulvérisation.
• PH-mètre pour la surveillance des solutions.

2. Tests de corrosion cycliques (CCT)

Les tests de corrosion cycliques (CCT) sont une technique de laboratoire avancée qui simule et accélère les processus de corrosion que subissent les matériaux dans des environnements réels. Contrairement aux tests de corrosion traditionnels, tels que le test au brouillard salin, le CCT reproduit les changements cycliques naturels de l'environnement en faisant passer automatiquement les échantillons dans différentes conditions environnementales au sein d'une chambre contrôlée, imitant le brouillard salin, les phases de séchage et les phases d'humidité ou de condensation. Ce faisant, le CCT génère des modèles de dommages dus à la corrosion, tels que la rouille, les cloques et la corrosion caverneuse, qui ressemblent beaucoup à ceux qui se produisent naturellement, mais dans un laps de temps beaucoup plus court. Le test peut évaluer divers mécanismes de corrosion, notamment la corrosion générale, la corrosion galvanique et la corrosion caverneuse. Le CCT a été développé principalement dans l'industrie automobile en réponse aux limites du test standard au brouillard salin, qui ne parvient souvent pas à établir une bonne corrélation avec la corrosion atmosphérique réelle subie par les véhicules.

Procédure

• Préparation des échantillons :nettoyez les échantillons de test avec de l'eau distillée ou déminéralisée et séchez-les avec du papier absorbant avant de procéder au test.
• Configuration du test :placez les échantillons dans une chambre de corrosion qui simule la pollution naturelle en les exposant à des cycles contrôlés de brouillard salin, d'humidité, de température et de séchage.
• Exposition au brouillard salin :exposez périodiquement les échantillons à un brouillard salin (généralement une solution de NaCl à 1 % à environ 35 °C) pendant une durée définie pour simuler la pollution par les ions chlorure.
• Humidité et phase d'humidité :exposer les échantillons à une humidité relative élevée (environ 95 %) à des températures élevées (généralement entre 35 et 50 °C) pour reproduire des conditions humides et corrosives.
• Phase de séchage contrôlé :soumettez les échantillons à une humidité plus faible (20 à 55 %) et à des températures modérées à élevées (35 à 60 °C) pour simuler des périodes de séchage entre des expositions humides.
• Répétition du cycle :répétez les phases ci-dessus en cycles variant en durée (8 à 24 heures par cycle) et en nombre total (de 18 à 63 ou plus), en fonction du protocole de test spécifique.
• Examens intermédiaires :inspectez les échantillons à des intervalles de cycle spécifiés (par exemple, après 6, 21, 30, 48 ou 63 cycles) pour vérifier la présence de produits de corrosion et de dommages sur les surfaces, les bords et les interfaces.
• Nettoyage post-test :une fois les cycles terminés, rincez légèrement les échantillons avec de l'eau déminéralisée et séchez-les avant l'analyse finale.
• Évaluation des dommages (pour les échantillons revêtus) :pour les échantillons peints, tracez des lignes à travers le revêtement avant le test et mesurez la progression de la corrosion et la perte d'adhérence de la peinture après certains nombres de cycles à l'aide de méthodes telles que les tests d'arrachement du ruban adhésif.
• Analyse des résultats :évaluez la corrosion en notant la présence de rouille, de cloques, de décollements de peinture et l'étendue de la corrosion à partir des lignes tracées, afin de déterminer la résistance à la corrosion des revêtements ou des matériaux.

Normes

• ASTM G85
• ISO 9227

Équipement

• Chambre d'essai de corrosion cyclique avec contrôle programmable de la température, de l'humidité et du brouillard salin.
• Buses de pulvérisation de sel et réservoirs de solution.
• Capteurs environnementaux pour surveiller le pH, la température et l'humidité relative.

3. Tests de corrosion électrochimique

Les tests de corrosion électrochimiques sont une technique qui évalue la résistance à la corrosion des métaux et alliages en analysant leur comportement électrochimique lorsqu'ils sont exposés à des environnements corrosifs. Cette méthode consiste à immerger un échantillon d'essai (généralement un métal ou un alliage) dans une solution électrolytique spécialement choisie qui simule les conditions corrosives que le matériau pourrait rencontrer en utilisation réelle. En surveillant le potentiel électrique et le flux de courant entre l'échantillon (électrode de travail) et une électrode de référence au sein de la solution, le test fournit des données quantitatives sur la façon dont le métal réagit électrochimiquement, ce qui est directement lié à sa susceptibilité à la corrosion. Le principe de ces tests repose sur la nature électrochimique de la corrosion, qui implique des réactions d’oxydation et de réduction. Au fur et à mesure que le métal se corrode, il libère des électrons (oxydation) qui circulent à travers le métal et sont consommés par les réactions de réduction dans l'électrolyte. La mesure de ces flux (courants) et potentiels électroniques permet de caractériser les taux et les mécanismes de corrosion. De plus, en appliquant des tensions ou des courants contrôlés, le test peut accélérer les processus de corrosion, simulant ainsi les effets environnementaux à long terme dans un délai plus court.

Procédure

• Préparation de l'échantillon :nettoyez et préparez l'échantillon de métal ou d'alliage pour garantir une surface cohérente et reproductible pour les tests.
• Configuration de la cellule électrochimique :placez l'échantillon (électrode de travail), l'électrode de référence et la contre-électrode dans une solution électrolytique qui imite l'environnement de test.
• Connexion au potentiostat :connectez les électrodes à un instrument potentiostat pour contrôler et mesurer le potentiel électrique et le courant.
• Équilibration :laissez l'échantillon se stabiliser dans l'électrolyte pour atteindre un potentiel de corrosion stable (potentiel de circuit ouvert).
• Appliquer une tension ou un courant de test :effectuez le test électrochimique souhaité (par exemple, polarisation potentiodynamique, résistance de polarisation linéaire) en appliquant un potentiel ou un courant contrôlé à l'électrode de travail.
• Acquisition de données :enregistrez la réponse actuelle par rapport au potentiel ou au temps appliqué, en fonction du type de test.
• Analyse des données :analysez les courbes et les mesures obtenues pour extraire les paramètres de corrosion tels que le potentiel de corrosion, la densité du courant de corrosion, la résistance de polarisation et le taux de corrosion.
• Interprétation :utilisez les données pour évaluer la susceptibilité à la corrosion, le comportement de passivation ou les risques de corrosion galvanique et comparer les matériaux ou les traitements de surface.
• Résultats du rapport :documentez les résultats pour les décisions techniques concernant la sélection des matériaux, les revêtements de protection ou les besoins en matière de tests supplémentaires.

Normes

• ASTM F2129
• ASTM G71
• ASTM G59

Équipement

• Électrode de travail
• Électrode de référence
• Contre-électrode
• Solution électrolytique
• Potentiostat

4. Tests de corrosion intergranulaire (IGC)

Les tests de corrosion intergranulaire sont une technique d'évaluation spécialisée pour détecter et mesurer la sensibilité des métaux, en particulier des alliages comme les aciers inoxydables austénitiques et les alliages à base de nickel, à la corrosion intergranulaire (IGC). La corrosion intergranulaire est une forme de corrosion localisée qui attaque les joints de grains (interfaces entre cristallites ou grains) plutôt que les grains eux-mêmes. Cela se produit souvent dans des alliages qui sont par ailleurs résistants à la corrosion mais qui ont subi des traitements thermiques ou des processus de soudage spécifiques, conduisant à une sensibilisation, une condition dans laquelle le chrome ou d'autres éléments protecteurs sont appauvris aux joints de grains en raison de la précipitation de composés comme les carbures de chrome. Les tests sont importants car la corrosion intergranulaire peut gravement affaiblir l'intégrité mécanique des métaux sans signes extérieurs évidents, rendant le matériau sujet à des défaillances inattendues dans des applications critiques telles que l'aérospatiale, le nucléaire, le traitement chimique et les infrastructures. Les tests fonctionnent en exposant des échantillons métalliques à des solutions chimiques agressives à des températures et des durées contrôlées qui favorisent la corrosion le long des joints de grains si le matériau est sensible. Le degré d'attaque est ensuite évalué visuellement ou par perte de poids, examen microstructural ou tests mécaniques.

Procédure

• Préparation de l'échantillon :coupez et préparez l'échantillon de métal aux dimensions et à l'état de surface requis.
• Nettoyage :nettoyez soigneusement l'échantillon pour éliminer toute graisse, saleté ou oxydes susceptibles d'affecter le test.
• Sensibilisation (le cas échéant) :traiter thermiquement l'échantillon à des températures spécifiques (généralement entre 500 et 800 °C pour les aciers inoxydables) pour induire une sensibilisation et une précipitation du carbure de chrome.
• Exposition chimique :immergez l'échantillon dans une solution chimique corrosive spécifique (par exemple, acide oxalique, sulfate ferrique-acide sulfurique, acide nitrique, sulfate de cuivre-acide sulfurique) à température et pendant une durée contrôlées selon la méthode de test choisie.
• Rincer et sécher :après exposition, rincez l'échantillon avec de l'eau distillée et séchez-le correctement pour arrêter la réaction.
• Évaluation :examinez l'échantillon pour détecter toute attaque de corrosion. Cela peut inclure une inspection visuelle, un examen microscopique des joints de grains, une mesure de la perte de poids ou des tests mécaniques (par exemple, test d'impact Charpy).
• Interprétation :comparez les résultats aux critères standards pour déterminer la sensibilité à la corrosion intergranulaire.

Normes

• ASTM A262 (aciers inoxydables)
• ASTM G28 (alliages de nickel)

Équipement

• Four ou four de traitement thermique
  
• Bains/conteneurs chimiques
  
• Système de contrôle de la température
  
• Balance analytique
  
• Microscope (optique ou métallurgique)
  
• Équipement de gravure
  
• Équipement de sécurité

5. Test de corrosion sur bande de cuivre