Fondamentaux de la Corrosion du Fer et de l'Acier : Causes, Effets et Prévention

Concepts de Base de la Corrosion du Fer et de l'Acier

Les matériaux fer et acier en usage pratique sont normalement exposés à la corrosion dans les environnements atmosphériques et aqueux. La corrosion est la détérioration de ces matériaux par interaction chimique avec leur environnement. C'est l'un des problèmes fréquemment rencontrés dans la société industrialisée actuelle. Selon ISO 8044:2010, « la corrosion est l'interaction physico-chimique entre un métal et son environnement, qui entraîne des changements dans les propriétés du métal et qui peut conduire à une altération fonctionnelle significative du métal, de l'environnement, ou du système technique dont ils font partie ».

La science moderne de la corrosion a débuté au début du 20e siècle avec le modèle de cellule locale et le modèle de potentiel de corrosion. Les deux modèles ont fusionné dans la théorie électrochimique moderne de la corrosion, qui décrit la corrosion métallique comme une réaction électrochimique couplée consistant en une oxydation anodique du métal et une réduction cathodique de l'oxydant. La théorie électrochimique s'applique non seulement à la corrosion humide des métaux à température normale mais aussi à l'oxydation sèche des métaux à haute température.

Le fer et l'acier corrodent dans divers environnements gazeux et aqueux. La corrosion la plus courante se produit en solution aqueuse et dans l'air humide atmosphérique. En général, la corrosion métallique du fer et de l'acier produit initialement des ions métalliques solubles dans l'eau, puis ces ions se développent en précipités solides de corrosion : oxydes et hydroxydes métalliques.

Pourquoi le Fer et l'Acier Corrodent-ils ?

Le fer et l'acier se trouvent dans la nature sous forme de minerais. Le processus de fabrication convertissant ces minerais en métaux nécessite un apport d'énergie. Les matériaux fer/acier peuvent donc être considérés comme étant dans un état métastable et ils tendent à perdre leur énergie en revenant à des composés plus ou moins similaires à leur état original. Les matériaux corrodent car ils sont chimiquement instables dans les environnements naturels : air, sol, eau. Pendant la réaction de corrosion, l'énergie ajoutée lors de la fabrication est libérée, et le métal retourne à son état d'oxyde. Comme la plupart des composés métalliques, et surtout les produits de corrosion, ont peu de résistance mécanique, une pièce d'acier sévèrement corrodée est tout à fait inutilisable pour son usage initial.

Pratiquement toutes les réactions de corrosion sont de nature électrochimique. Aux sites anodiques à la surface, l'acier entre en solution sous forme d'ions ferreux, constituant la réaction anodique. Quand les atomes de fer s'oxydent en ions, ils libèrent des électrons dont la charge négative s'accumule rapidement dans le métal et empêche toute réaction anodique supplémentaire, ou corrosion. Donc cette dissolution ne continue que si les électrons libérés peuvent passer à un site sur la surface métallique où une réaction cathodique est possible. Au site cathodique, les électrons réagissent avec un composant réductible de l'électrolyte et sont eux-mêmes retirés du métal. Les vitesses des réactions anodique et cathodique doivent être équivalentes selon les lois de Faraday, déterminées par le flux total d'électrons des anodes vers les cathodes appelé « courant de corrosion ».

Il y a distinction entre types de corrosion (décrivant interaction métal-environnement) et formes de corrosion (décrivant apparence phénoménologique).

Réaction Chimique

Corrosion chimique typique à hautes températures : métal réagit gaz chauds → couche d'oxyde.

Réaction Métallo-Physique

Exemple : fragilisation par hydrogène diffusant dans le métal, pouvant mener à rupture composant. Fragilisation = résultat processus fabrication négligé. Peut aussi être initiée par processus corrosion (dissolution métal) : fissuration assistée par hydrogène induite par corrosion.

Réaction Électrochimique

Type réaction corrosion le plus courant. Implique échange électrique par électrons dans métal et ions dans électrolyte conducteur (ex: film eau surface).

Comme le courant corrosion doit aussi traverser l'électrolyte par conduction ionique, la conductivité de l'électrolyte influence le fonctionnement des cellules corrosion. La pièce acier corrodée = « électrode mixte » car réactions anodique et cathodique simultanées sur sa surface. L'électrode mixte = cellule électrochimique complète sur une surface acier.

Dans l'environnement, corrosion se produit normalement en solutions aqueuses = nature électrochimique. Quatre exigences formation cellule corrosion : (i) anode (corrode), (ii) cathode (protégée), (iii) électrolyte (normalement sol ou eau), (iv) chemin retour métallique (produit acier).

Corrosion = ionisation atomes métal + perte ions en solution ou produit corrosion. Ionisation = don électrons → flux électrons loin site réaction pour éviter accumulation charge négative. Donc corrosion = réaction électrochimique. Site perte métal = anode/région anodique, électrons traversent métal vers site cathode où consommés réaction cathodique.

Réaction anodique typique : Fe = Fe²⁺ + 2e⁻. Réaction cathodique (présence eau + oxygène suffisant) : 2H₂O + O₂ + 4e⁻ = 4OH⁻. Produit corrosion, rouille : Fe²⁺ + 2OH⁻ = Fe(OH)₂.

Mécanisme électrochimique réel compréhensible en considérant formation piqûre rouille. Piqûre commence à hétérogénéité surface (particule impureté), réactions ci-dessus se produisent. Géométrie type piqûre = réaction anodique continue sous couverture rouille. Figure 1 montre mécanisme corrosion.

Fig 1 Mécanisme de corrosion

Conséquences corrosion nombreuses et variées, effets sur fonctionnement sûr, fiable, efficace équipements/structures souvent plus graves que simple perte masse métal. Défaillances divers types et remplacements coûteux peuvent survenir même si quantité métal détruite faible.

Types de Corrosion

Plusieurs formes corrosion (Figure 2) : (i) corrosion intergranulaire, (ii) corrosion induite environnement, (iii) corrosion par piqûres, (iv) déalliage/lixiviation sélective, (v) corrosion érosion, (vi) corrosion béton armé, (vii) corrosion galvanique, (viii) corrosion fissure (crevice), (ix) corrosion induite microbienne, (x) corrosion uniforme/générale. Décrites ci-dessous.

Fig 2 Formes de corrosion

Corrosion Intergranulaire

Également corrosion inter-cristalline. Forme spéciale corrosion localisée : attaque corrosive chemin étroit préférentiellement le long joints de grains structure métal. Effet courant : désintégration mécanique rapide (perte ductilité) matériau. Prévention normale : bon matériau et processus production.

Niveau microscopique : fer/aciers = petites régions distinctes = grains. Dans grain individuel, orientation arrangement atomique (réseau) = même. Grains individuels = orientations différentes, frontière entre grains = joint de grain. Normalement, joints grains pas plus réactifs corrosion que grain lui-même. Mais sous certaines conditions, joints grains altérés par impuretés et/ou enrichissement (ou appauvrissement) un élément alliage. Traitement thermique et soudage → changements composition → corrosion intergranulaire. Cas graves : chute marquée propriétés mécaniques, cas extrêmes → acier transformé en tas grains individuels.

Exemple courant : aciers inoxydables. Soudage inox ou chauffage 500-800°C → inox sensibilisé/susceptible corrosion intergranulaire (Figure 3). Carbure chrome (Cr₂₃C₆) insoluble cette plage température → précipite hors grain dans joint grain. Résultat : zone grain adjacente joint grain appauvrie chrome → devient anodique reste grain et joint grain. Conséquence : joints grain résistance corrosion inférieure matériau résiduel → attaque corrosive localisée. Solution simple corrosion intergranulaire inox : composition teneur carbone <0,03%. Faible carbone empêche formation carbure chrome → chrome reste en solution. Corrosion zone joint grain appauvrie = très sévère, environnements acides.

Fig 3 Corrosion intergranulaire

Corrosion Induite par l'Environnement

Également fissuration induite environnement. Deux types fissuration induite environnement : (i) fissuration corrosion sous contrainte (SCC), (ii) fissuration assistée hydrogène. Fissuration induite environnement aussi par fatigue corrosion. Figure 4.

Fig 4 Corrosion induite par l'environnement

Fissuration corrosion sous contrainte (SCC) se produit aciers sous plusieurs conditions seuils : (i) composition solution environnement corrosif spécifique, (ii) niveaux contrainte traction minimum, (iii) température, (iv) composition acier, (v) structure acier. Exemple : aciers inoxydables. Inox fissure solutions chlorures. Interplay conditions menant SCC pas bien compris. Croyance : corrosion cause piqûre/discontinuité surface → concentrateur contrainte. Présence contrainte traction seuil minimum + corrosion → propagation fissure. De plus, corrosion initiale → contraintes traction peuvent rompre films protecteurs surface → exposition métal environnement corrosif.

Type corrosion dangereux = résultat facteurs environnementaux ou contraintes cycliques. Principaux types attaque fissuration : (i) fatigue corrosion = défaillance accélérée acier subissant chargement cyclique du fait présence environnement corrosif, (ii) SCC = fissuration induite corrosion aciers sous contrainte traction élevée. Fissures démarrent surface → vont vers intérieur. Contrainte = résultat écrouissage, formage, ou chargement externe.

SCC = processus combiné mécanique + électrochimique corrosion → fissuration certains matériaux. Peut mener rupture fragile soudaine inattendue métaux normalement ductiles sous contraintes bien en dessous limite élasticité. Contraintes internes matériau = suffisantes initier attaque SCC.

SCC = pas simple chevauchement corrosion + contraintes mécaniques, mais processus auto-catalytique, s'auto-accélérant → taux dissolution métal élevés (réaction anodique). Initialement : petite piqûre → fissure par contrainte appliquée/résiduelle. Fissure ouvre nouvelle surface métal active (non passivée) → corroded très facilement → propagation fissure + nouvelle surfaces métal hautement actives dans fissure. Dissolution métal fissure avance rapidement jusqu'à rupture mécanique.

SCC = forme corrosion hautement spécifique se produisant SEULEMENT quand 3 exigences différentes remplies SIMULTANÉMENT (Figure 4) : (i) mécanique (charge, contrainte), (ii) matériau (alliage sensible, ex: acier), (iii) environnement (hautement corrosif, chlorures). Bien connu : certains grades acier souffrent SCC environnements sévères (piscines intérieures). Majorité cas : corrosion initiée par chlorures attaquant couche passive.

Fissuration assistée hydrogène = fragilisation hydrogène. Perte ductilité acier par saturation hydrogène atomique joints grains. Se produit sites cathodiques locaux, aggravée contrainte + composés ex: sulfure hydrogène.

Fissuration assistée hydrogène = diffusion atomes hydrogène dans acier. Présence hydrogène réseau affaiblit intégrité mécanique métal → croissance fissure + rupture fragile contraintes en dessous limite élasticité. Comme SCC, peut mener défaillance soudaine pièces acier sans signes avant-coureurs détectables. Applications courantes : dommage hydrogène pertinent seulement aciers haute résistance résistance traction ~1 MPa ou plus. Fissuration assistée hydrogène : 3 conditions (Figure 4) simultanées : (i) mécanique (charge, contrainte), (ii) matériau (structure dureté), (iii) environnement (hydrogène externe, hydrogène interne).

Source hydrogène = processus production (sidérurgie, décapage, électro-galvanisation) = hydrogène primaire. Source secondaire = hydrogène formé pendant processus corrosion. Pendant corrosion, hydrogène formé + diffuse dans matériau. Cette absorption hydrogène → diminution ténacité/ductilité acier.

Corrosion par Piqûres (Pitting)

Attaque extrêmement localisée → création petits trous/piqûres acier. Forme corrosion principalement métaux passifs dont résistance corrosion = fine couche oxyde surface (quelques nanomètres).

Corrosion piqûres = une des formes les plus destructrices et dangereuses. Acier sujets piqûres = ceux comptant film oxyde protection (ex: aciers inoxydables). Initiation piqûre = raisons : (i) attaque chimique (chlorure ferreux ou eau mer aérée sur inox), (ii) attaque mécanique (impact/rayure enlevant petites zones film protecteur), (iii) corrosion fissure dépôts minuscules surface, surtout eau mer stagnante. Théories : piqûre = cas particulier corrosion fissure.

Processus initiation corrosion = rupture locale couche passive. Attaque corrosive locale initiée aciers par ions chlorure. Piqûres problématiques : corrosion uniforme = visible surface, piqûres = souvent seulement micro-orifices surface. Quantité matériau enlevé sous micro-orifices = normalement inconnue, cavités cachées peuvent se former → piqûres plus difficiles détecter/prédire. Techniquement : PAS moyen raisonnable contrôler corrosion piqûres. Doit être exclue DÈS LE DÉPART par considérations design + bon matériau. Figure 5.

Fig 5 Corrosion par piqûres

Déalliage ou Lixiviation Sélective

Résulte zones surface métal différentes métallurgiquement zones adjacentes. Type corrosion plus prévalent métaux non ferreux/alliages. Ex: laiton = alliage zinc+cuivre « solution solide ». Corrode zinc sélectivement enlevé alliage, laissant cuivre. Alliage poreux, propriétés mécaniques compromises. Laiton : couleur jaune naturelle → rougeâtre/cuivré. Ajout petite quantité étain alliage prévient déalliage. Lixiviation sélective = « dézincification ».

Fontes peuvent corroder : fer sélectivement corrodé, laissant couche graphite tendre = « graphitisation ». Autres exemples : dealuminification, denickelification, décobaltification... termes = élément métallique sélectivement corrodé. Figure 6.

Fig 6 Déalliage ou lixiviation sélective

Mécanisme lixiviation sélective expliqué exemple alliage laiton. Cas : laiton corrode → ions zinc restent solution, cuivre redepose couche solide. Problème théorie : corrosion même vitesses écoulement électrolyte élevées où ions cuivre balayés avant redepôt.

Deuxième théorie, encore laiton : zinc corrode préférentiellement, laissant cuivre structure réseau. Processus corrosion où métal moins noble alliage attaqué préférentiellement + remplacé matrice par produits cathodiques. Exemple courant = laiton → dézincification. Dézincification laiton : zinc matrice alliage attaqué, cuivre reste.

Corrosion Érosion

Résulte écoulement électrolyte haute vitesse dont action abrasive accélère corrosion. Particulièrement sévère électrolyte contient solides en suspension. Effet = enlèvement film oxyde protecteur surface → exposition alliage frais corrosion. Corrosion érosion = piqûres à grande échelle. Limite vitesses électrolyte tolérables métaux spécifiques.

Alliages cuivre-nickel choisis service eau mer basé résistance corrosion-érosion (entre autres). Autres attaques liées effets vitesse :

Cavitation

Détérioration surface par formation/effondrement soudain bulles/vides turbulence liquide. Marquée surface métal piquetée/rugueuse.

Attaque par Impact (Impingement)

Corrosion localisée turbulence/écoulement impingement. Vitesse critique en dessous = pas impingement, au-dessus = attaque augmente rapidement. Trois processus corrosion peuvent se produire simultanément. Figure 7.

Fig 7 Corrosion érosion

Corrosion dans Béton Armé

Béton armé (BA) = composite : barres acier (armatures) dans masse béton. Armatures supportent charge traction + confèrent résistance fissuration béton (comprimé). Acier dans béton = normalement condition non-corrosive, passive. Mais conditions passives non-corrosives pas toujours atteintes pratique → corrosion armatures. Corrosion armatures = conséquences physiques : résistance ultime diminuée + aptitude service structures béton. Corrosion armatures béton = grand problème universel. Dommages corrosion = réduisent large extent aptitude service + intégrité structurelle BA. Nécessite réparation précoce ou parfois remplacement complet structure béton.

Quand armature corrode, produits corrosion augmentent volume. Tous oxydes/hydroxydes fer = volumes spécifiques > acier. Forces expansives générées corrosion acier → fissuration traction + taches rouille béton. → Réduction aptitude service + intégrité structurelle + esthétique. Une fois corrosion commencée = question temps avant dommage cumulatif structure béton → échec bien avant vie conception.

Deux causes principales corrosion armatures béton : (i) défaillance localisée film passif acier par ions chlorure, (ii) défaillance générale passivité par neutralisation alcalinité béton réaction CO₂ atmosphérique. Facteurs principaux affectant corrosion armatures BA : (i) perte alcalinité carbonatation, (ii) perte alcalinité chlorures, (iii) fissures béton chargement mécanique, (iv) courants vagabonds, (v) pollution atmosphérique, (vi) voies humidité, (vii) ratio eau/ciment, (viii) faible résistance traction béton, (ix) contact électrique métaux dissemblables, (x) corrosion différence environnements.

Milieu uniformité parfaite = corrosion très improbable. Mais béton armé = PAS matériau homogène → cellules corrosion se forment quand certaines conditions existent. Nombreuses raisons non-uniformité béton favorisant corrosion. Béton = nid abeille, poreux, inégalement humide/sec. Fissures → différences contrainte acier, aération différentielle, dépôts sel. Non-uniformités inhérentes armature = contraintes résiduelles bloquées initiales + processus fabrication. Résultat : régions potentiel bas = anodiques, régions potentiel haut = cathodiques. Béton humide = électrolyte, action accélérée si ions sel existent. Corrosion BA = deux groupes généraux : (i) béton fissuré, (ii) béton non fissuré.

Béton frais non fissuré = généralement ample résistance attaque corrosive. Recouvrement béton armature = très efficace inhibant pénétration agents corrosifs niveau acier. Évident : plus recouvrement épais/dense = plus efficace résistance corrosion. Béton frais = pH très élevé inhibant réactions corrosion. pH = index acidité/alcalinité milieu. 0-7 = acidité (corrosion favorisée), 7-14 = alcalinité (corrosion retardée). Béton frais = forte teneur Ca(OH)₂ → pH ~13. Dernière défense = film oxyde bleu (calamine) surface armure. Film oxyde empêche agents corrosifs contact direct métal nu. Calamine = protection corrosion localisée.

Mais temps passe → conditions altèrent. Eau, sel, O₂, CO₂, gaz industriels (si présents) pénètrent lentement béton, taux = perméabilité recouvrement. CO₂ pénètre pores/fissures → réagit Ca(OH)₂ → carbonate calcium. pH + qualité protectrice béton réduits. Mécanisme général corrosion BA Figure 8.

Fig 8 Corrosion dans le béton armé

Corrosion Galvanique

Deux métaux différents exposés environnement corrosif = différence potentiel électrique. Si électriquement connectés, métal plus actif = anode cellule galvanique résultante → corrosion augmentée. Exemple : boulons acier maintenant plaques cuivre.

Corrosion galvanique = dommage corrosion où deux métaux dissemblables connexion électrique conductrice + contact électrolyte corrosif commun. Modèle électrochimique corrosion : une des deux demi-réactions (dissolution métal anodique, réduction oxygène cathodique) se produit quasi exclusivement sur un métal. Normalement, métal moins noble = dissous (dissolution anodique), métal plus noble = pas attaqué (sert seulement cathode réduction oxygène). Corrosion galvanique = taux corrosion métal moins noble > environnement corrosion libre sans contact autre métal.

Données thermodynamiques + expérience applications typiques → prédiction combinaisons matériaux affectées corrosion galvanique. Exemple positif phénomène : zinc protège aciers carbone/faiblement alliés. Zinc = métal moins noble protégeant acier activement en se corrodant lui-même.

Toute corrosion galvanique pas néfaste. Acier zingué/galvanisé = protection acier, PAS parce acier résistant corrosion, MAIS zinc, anodique par rapport acier, corrode préférentiellement. Acier protégé cathodiquement : zones acier exposées = cathodes.

Bonne pratique : pas métaux dissemblables sauf nécessaire. Si usage : précautions : (i) isoler électriquement métaux, (ii) revêtements protecteurs surfaces (normalement cathode), (iii) protection cathodique métal moins noble, (iv) inhibiteurs corrosion système, (v) design partie anodique remplaçable facilement, (vi) exclure humidité, (vii) métaux proches série galvanique, (viii) ratio anode/cathode surface élevé design, (ix) tolérances design pour corrosion. Figure 9.

Fig 9 Corrosion galvanique

Corrosion de Fissure (Crevice)

Corrosion fissure = corrosion dans fissures/cavités formées entre deux surfaces (même métal, métaux différents, ou métal/non-métal). Initiée par entrée restreinte oxygène air par diffusion zone fissure → concentrations différentes oxygène dissous électrolyte commun (cellule aération).

Attaque localisée se produisant quand fissures (joints chevauchants, zones protection partielle) exposées environnement corrosif. Cellules résultantes = cellules concentration. Deux cas courants : cellules oxygène, cellules ions métal. Cellules concentration oxygène : zone protégée appauvrie oxygène → agit anode par rapport région oxydée. Figure 10 : corrosion rapide car petite zone protégée vs grande zone non protégée. Cellule oxygène = « gradient » oxygène forçant formation anode/cathode selon niveaux oxygène.

Fig 10 Corrosion de fissure

Corrosion fissure = corrosion fissures/cavités entre deux surfaces (même métal, différents, ou métal/non-métal). Initiée entrée restreinte oxygène air diffusion zone fissure → concentrations différentes oxygène dissous électrolyte commun (cellule aération). Deux demi-réactions sur parties différentes surface. Réduction oxygène zones externes concentrations oxygène élevées accessibles air, dissolution anodique métal zone fissure → attaque localisée (ex: piqûres). Peut aussi se produire sous rondelles/joints, si entrée eau dessous non empêchée. Limites inférieures/supérieures taille fissure induisant corrosion. Fissure trop serrée = pas électrolyte corrosion. Fissure trop large = pas réduction entrée oxygène → pas cellule aération + pas concentrations oxygène différentes. Largeur critique fissure = dépend facteurs : type métaux, environnement corrosif, cycles humide/sec.

Force motrice initiale = cellule oxygène. Croissance continue favorisée accumulation (souvent mêmes facteurs produisant bas niveaux oxygène sels acides hydrolysés dans fissure. Alliages ex: inox 18-8 = sujets corrosion fissure cellule oxygène.

Cellules ions métal = principalement alliages cuivre. Zone protégée accumule produits corrosion → devient cathodique par rapport régions hors fissure où produits corrosion lavés. Figure 10 montre ce type cellule concentration.

Autre exemple corrosion cellule ions métal : vitesses relatives électrolyte surface métal > en un point qu'autre → corrosion fissure ions métal. Ex: disque métal rotation haute vitesse eau mer. Corrosion près bord vitesses linéaires max + concentration ions métal faible (ions balayés répétitivement). Haute vitesse > régions près moyeu → balaye ions métal → formation régions anodiques. Centre disque vitesses faibles → métal = cathode protégé.

Mais deux cellules concentration corrodent régions différentes fissure. Cellule oxygène corrode SOUS zone protégée, cellule ions métal corrode HORS zone. Force motrice initiale = oxygène OU cellule ions métal. Croissance continue = accumulation produits corrosion, dépôts calcaires, sels dans fissure.

Deux demi-réactions sur parties différentes surface. Réduction oxygène zones externes concentrations oxygène élevées accessibles air, dissolution anodique zone fissure → attaque localisée (ex: piqûres). Peut aussi se produire sous rondelles/joints, entrée eau dessous non empêchée.

Corrosion Induite Microbienne (MIC)

Organismes biologiques = rôle majeur attaque métal. Corrosion causée/accélérée micro-organismes. Avec ou sans présence oxygène. Action biologique augmente sévérité corrosion : (i) bio-dépôts surface matériau, (ii) production espèces chimiques corrosives (sulfure hydrogène bactéries réductrices sulfates - SRB), (iii) perturbation réactions électrochimiques normales + formation film.

Corrosion induite microbienne (microbiologiquement) (MIC) = corrosion causée présence/activités micro-organismes. Micro-organismes = organismes invisibles individuellement œil nu : microalgues, bactéries, champignons. MIC = diverses formes corrosion localisée : piqûres, déalliage, corrosion érosion augmentée, corrosion galvanique augmentée, SCC, fragilisation hydrogène. Résultat MIC : corrosion endroits non prédits + taux très élevés. Fer/acier subissent MIC. MIC aussi : eau mer, eau douce, eau distillée/déminéralisée, carburants hydrocarbures, produits chimiques procédés, aliments, sols, plasma/salive humaine, eaux usées.

Bien que SRB (anaérobies strictes) = cause courante corrosion, MIC aussi causée autres micro-organismes. Ex: « thiobacilli » = bactéries oxydantes soufre (SOB), oxydent composés soufre → acide sulfurique. Autres micro-organismes producteurs acides : bactéries et champignons. Microbes adhèrent surfaces métal formant bio-film = communauté micro-organismes → corrosion. Produits acides action bactérienne piégés interface bio-film/métal → impact corrosion intensifié.

Bien que fer ne corrode pas appréciablement eau désoxygénée, taux corrosion certains environnements naturels désoxygénés = anormalement élevé. Taux élevés tracés présence SRB (ex: Desulfovibrio desulfuricans). Relation taux corrosion accéléré sols bas oxygène dissous = première observée Hollande. Bactéries courbées ~1×4 µm, nombreuses eaux/sols. Prolifèrent seulement conditions anaérobies pH ~5,5-8,5. Variétés : multiplication eaux douces/sols sulfates, autres eaux saumâtres/mer, autres sols profonds 60-80°C.

SRB réduisent facilement sulfates inorganiques → sulfures présence hydrogène/matière organique, aidées surface fer. Aide fer = fournir hydrogène (normalement adsorbé surface métal) que bactéries utilisent réduire SO₄. Chaque équivalent atomes hydrogène consommé → 1 équivalent Fe²⁺ entre solution → rouille + FeS. Bactéries = agissent essentiellement comme dépolariseurs.

Hydroxyde ferreux + sulfure ferreux formés proportion 3 moles / 1 mole. Analyse rouille SRB actives = ratio approximatif oxyde/sulfure. Détection qualitative action SRB cause corrosion eau initialement sans sulfures : ajouter quelques gouttes acide chlorhydrique rouille → odeur sulfure hydrogène.

Dommages sévères SRB : tubages puits pétrole, pipelines enterrés, laminoirs refroidis eau, tuyaux puits profonds. En 2 ans, eau puits peut causer rupture tuyau eau galvanisé 50 mm par action SRB.

Combinaison basse température + basse humidité = approche contrôle croissance bactéries, mais champignons capables croissance telles conditions. Nettoyage régulier = bonne pratique prévention formation bio-film + corrosion subséquente. Chlorination = élimination bactéries corrosion, mais sous-produits inacceptables environnement. Aération eau = réduit activité bactéries anaérobies (incapables prospérer présence oxygène dissous). Ajout biocides = bénéfique, mais micro-organismes deviennent résistants chimiques spécifiques usage long terme. Éradication populations microbiennes = combiner plusieurs chimiques ou augmenter concentration biocide. Figure 11.

Fig 11 Exemple corrosion induite microbienne

Corrosion Uniforme ou Générale

Corrosion uniforme (Figure 12) = forme où surface enlevée quasi uniformément. Demi-réactions (dissolution métal, réduction oxygène) distribuées statistiquement surface → dissolution plus/less homogène métal + formation uniforme produits corrosion (ex: rouille rouge acier carbone). Résulte décalage continu régions anode/cathode surface métal contact électrolyte → attaque corrosive quasi uniforme surface entière. Exemple : rouille plaque acier eau mer. Bien que « corrosion uniforme », caractérisée perte surface moyenne.

Fig 12 Corrosion uniforme

Si taux perte métal connu, tolérances design/maintenance pour accommoder corrosion. Étendue cette forme = normalement bien estimée base expérience antérieure. Taux corrosion = normalement micromètres/an. Valeurs moyennes → calcul espérance vie composant → améliorer espérance vie par augmentation épaisseur.

Corrosion uniforme = acier carbone non protégé + acier zingué conditions atmosphériques. Réalité : corrosion purement homogène improbable. Zones toujours, surtout pièces acier complexes, corrodent plus vite → surface plus/less rugueuse revêtement irrégulier produits corrosion.