Chapitre 02

Types de corrosion

La corrosion peut survenir en de nombreuses formes différentes et peut être classée selon la cause de la détérioration chimique d'un métal, 10 types de corrosion différents peuvent être spécifiés :

• Piqûres & Corrosion caverneuse
• Corrosion galvanique
• Corrosion intergranulaire
• Fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure
• Corrosion par érosion
• Corrosion par frottement
• Corrosion par haute température
• Dés-alliage
• Micro-organisme
   

La résistance de base de l'acier inoxydable se produit en raison de son aptitude à former un revêtement protecteur sur la surface métallique.    Ce revêtement est un film « passif » qui résiste davantage « d'oxydation » ou de rouille. La formation de ce film est instantanée dans une atmosphère oxydante telle que l'air, l'eau, ou d'autres fluides qui contiennent de l'oxygène. Dès que la couche est formée, nous disons que le métal est devenu « passivé » et l'oxydation ou le taux « de rouille » va se ralentir jusqu'à moins de 0,05 mm. par an (0,002" par an).

Les sels halogènes, en particulier les chlorures pénètrent facilement ce film passif et permettront l'attaque corrosive d'avoir lieu.  Les halogènes sont faciles à reconnaître, car ils terminent par les lettres « ine ».  Répertorié par ordre de leur activité, ils sont :

• fluor
• chlore
• brome
• iode
• astate (très instable.)
   

Corrosion générale
 

Aussi connu en tant que corrosion globale ou attaque générale, ce type de corrosion survient quand il y a une détérioration globale du film passif formé sur les aciers inoxydables.  Cette attaque générale est la forme la plus fréquente de corrosion et est produite par une réaction chimique ou électrochimique qui se traduit par la détérioration de la totalité de la surface exposée de la surface d'un tube.  C'est le plus facile à reconnaître car toute la surface du métal fait paraître une apparence uniforme « comme une éponge ».  Le taux d'attaque est affecté par la concentration du fluide, la température, la vitesse du fluide et la tension dans les pièces métalliques soumises à l'attaque. Cette forme de corrosion n'est pas une trop grande préoccupation du point de vue technique, parce que la durée de vie du matériel peut être estimée avec précision sur la base de tests relativement simples.
 

Corrosion par piqûres
 

Les piqûres sont une forme d'attaque extrêmement localisée qui se traduit par des trous dans les parois du tube. Ça se produit lorsque le milieu corrosif pénètre le film passivé dans seulement quelques endroits, par rapport à la surface globale.  Comme indiqué précédemment, la corrosion par piqûres est donc une simple corrosion galvanique, ayant lieu lorsque la petite zone active est attaquée par la grande surface passivée. C'est un des types de corrosion les plus destructeurs et également un des plus difficiles à prévoir dans les tests de laboratoire. Il est généralement favorisé par des conditions de faible vitesse ou de stagnation et par la présence d'ions de chlorure. Dès qu'un trou est formé, la solution à l'intérieur est isolée de l'environnement principale et devient de plus en plus corrosive avec le temps.  Le taux de corrosion élevé dans le trou produit un excès de cations métalliques chargés positivement, qui attirent les anions de chlorure.  En plus, l'hydrolyse produit des ions H+. L'augmentation de l'acidité et de la concentration dans le trou favorise des taux de corrosion encore plus élevés, et le processus devient autonome.

Semblable à la corrosion par piqûres est la corrosion caverneuse, cette corrosion survient toutes les fois que le passage de liquide est éloigné de la surface attaquée.  C'est commun entre les raccords d'embouts simples ou doubles et les surfaces de pinces pour tubes, qu'on trouve dans de nombreuses applications d'étanchéité partagées.  Les applications d'eau salée sont le problème le plus grave en raison du faible pH de l'eau salée et sa haute teneur en chlorure.  A cause des raccords étanches il n'y a pas d'oxygène disponible pour passiver l'acier inoxydable, le chlorure troue la surface passivée de l'acier inoxydable, l'eau salée au pH faible attaque la couche active qui est exposée.  La corrosion n'est pas entravée sous la pince étanche.
 

Corrosion galvanique
 

La corrosion galvanique se produit lorsque deux métaux différents sont en contact dans une solution. Le contact doit être suffisamment bon pour conduire l'électricité, et les deux métaux doivent être exposés à la solution. La force motrice de la corrosion galvanique est la différence de potentiel électrique qui se développe entre deux métaux. Cette différence augmente à mesure que la distance entre les métaux dans la série galvanique augmente. Quand deux métaux de la série sont en contact en solution, le taux de corrosion du métal le plus actif (anodique) augmente et le taux de corrosion du métal le plus noble (cathodique) diminue. Trois conditions doivent être réunies pour que la corrosion galvanique survienne ; des métaux électrochimiquement différents doivent être présents, les métaux doivent être en contact électrique et doivent être exposés à un électrolyte.
 

Corrosion intergranulaire
 

Tous les aciers inoxydables austénitiques (la série 300, les types qui « durcissent par écrouissage ») contiennent une petite quantité de carbone en solution dans l'austénite. Le carbone est séparé par précipitation aux joints de grains, de l'acier, dans la plage de température de 565°C (1050° F) à 870°C (1600° F). Ceci est une gamme typique de la température pendant le soudage d'acier inoxydable.
 

Ce carbone se combine avec le chrome dans l'acier inoxydable pour former du carbure de chrome, privant les zones adjacentes du chrome qu'elles ont besoin pour se protéger contre la corrosion.  En présence de certains agents fortement corrosifs une action électrochimique est lancée entre les endroits riches et les endroits pauvres en chrome avec les zones à faible teneur en chrome se retrouvant attaquées. Les joints de grains sont ensuite dissous et deviennent inexistants.
 

Il y a trois façons de réduire ce type de corrosion :
 

• Pratiquer le recuit de l'inoxydable après qu'il a été chauffé dans cette plage sensible.
• Quand c'est possible utiliser de l'inoxydable à faible teneur en carbone si vous avez l'intention de faire des travaux de soudure dessus. Une teneur en carbone inférieure à 0,3% ne se précipitera pas en un film continu de carbure de chrome aux joints de grains.
• Allier le métal avec un formeur de carbure puissant. Le meilleur est le columbium, mais parfois le titane est utilisé. Le carbone va maintenant former du carbure de columbium plutôt que d'aller chercher le chrome pour former du carbure de chrome. Le matériau se dit maintenant être « stabilisé »
   

Corrosion sous contrainte du chlorure
 

La fissuration par corrosion sous contrainte (FCC) est une fracture fragile d'un métal causée par la fissuration sous contrainte de traction dans un environnement corrosif.  Le chlorure est le principal agent causant la FCC des aciers inoxydables.  Les concentrations élevées de chlorure, résultant des hauts niveaux de chlorure dans l'eau d'appoint et/ou des cycles de concentration élevés, augmenteront la susceptibilité.  Si le tube est soumis à la tension de traction, soit à cause d'une opération, soit à cause des contraintes résiduelles restantes pendant la fabrication, les dépressions s'intensifieront encore plus.  La fissuration sous contrainte au chlorure est un problème industriel grave qui n'est pas toujours détecté par les personnes impliquées.  C'est la raison principale pour laquelle Hastelloy C est recommandé pour plusieurs applications industrielles rigoureuses.  La fissuration sous contrainte peut être minimisée en recuisant le métal Après la fabrication, pour éliminer toutes les contraintes résiduelles survenues pendant la fabrication, le chromate et le phosphate ont été utilisés pour prévenir la FCC de l'acier inoxydable dans les solutions de chlorure. 2 aspects sont à noter :
 

• Les chlorures sont le principal problème lorsque les nuances de la série 300 de l'acier inoxydable sont utilisées.  La série 300 est la série la plus fréquemment utilisée dans l'industrie de la transformation en raison de ses bonnes propriétés de résistance à la corrosion.
• Faites attention au moment d'isoler ou de peindre le tube en acier inoxydable.  La plupart des isolations contiennent des chlorures et les tubes sont fréquemment soumis à la contrainte de traction.  Les pires conditions se manifestent dans les tubes d'acier inoxydable isolés et tracés à la vapeur. Pour isoler un tube en acier inoxydable, des isolations spéciales sans chlorures sont disponibles sur le marché.
   

Corrosion par érosion
 

Connue également comme corrosion induite ou accélérée par l'écoulement, il s'agit d'un taux accéléré ou accru de la dégradation ou de l'attaque sur un métal en raison de l'existence d'un mouvement relatif entre un fluide corrosif et une surface métallique résultant de la combinaison de l'usure mécanique et de l'usure chimique. Les vitesses liquides dans certains tubes empêchent la formation de la couche passive protectrice d'oxyde sur la surface métallique.  Les solides en suspension rongent aussi la couche passivée, ce qui augmente l'action galvanique.  Ce type de corrosion survient très fréquemment près de l'ouïe de la turbine de pompe.  La corrosion par érosion est caractérisée en apparence par des rainures, ondes, trous ronds et vallées qui présentent généralement une disposition directionnelle.
 

Corrosion par frottement
 

La corrosion par frottement est le résultat d'une usure, d'un poids et/ou d'une vibration permanents sur une surface irrégulière ou rugueuse.  La corrosion crée des dépressions et rainures qui apparaissent sur la surface du tube.  Tel qu'indiqué précédemment, l'acier inoxydable de la série 300 se passive en formant une couche d'oxyde de chrome protectrice lorsqu'il est exposé à l'oxygène libre.  Cette couche d'oxyde est très dure et lorsqu'elle s'incruste dans un élastomère doux, elle se coupera et endommagera l'arbre ou le manchon qui s'y frotte.
 

Corrosion causée par de hautes températures
 

Les carburants utilisés dans les turbines à gaz, les moteurs diésel et d'autres machineries qui contiennent du vanadium ou des sulfates forment pendant la combustion des composés à bas point de fusion.  Ces composés sont très corrosifs sur les alliages de métaux normalement résistants aux températures élevées et à la corrosion comme l'acier inoxydable. La corrosion causée par de hautes températures peut également être causée par l'oxydation, la sulfuration et la carbonisation à des températures élevées.
 

Corrosion sélective
 

Dans la corrosion sélective, le fluide de traitement élimine sélectivement les éléments de la tuyauterie ou toute autre pièce exposée à l'écoulement du liquide. Le mécanisme est le suivant :
 

• Les métaux sont éliminés du liquide pendant un procédé de déionisation ou de déminéralisation.
• Le liquide essaie de remplacer les éléments manquants pendant son écoulement à travers le système.
• Les métaux non dissouts forment eux-mêmes une couche sur les faces de la garniture mécanique ou sur les composants coulissant et causent une rupture précoce de la garniture.
• La chaleur accélère ce procédé.
   

Micro-organismes
 

Les micro-organismes sont communément utilisés pour l'épuration des eaux usées, les déversements d'hydrocarbures et d'autres procédés de nettoyage.  Bien qu'il existe de nombreux usages pour ces « organismes, » un des usages les plus fréquents consiste à les faire manger le carbone qui se trouve dans les déchets et d'autres hydrocarbures et de le transformer en dioxyde de carbone.  Ces « organismes » peuvent être classés en trois catégories :
 

• Aérobies : ils ont besoin d'oxygène
• Anaérobies : ils n'ont pas besoin d'oxygène
• Facultative : les organismes pouvant être classés dans les deux catégories précédentes.
   

Si la couche de protection d'oxyde se sépare de l'acier inoxydable suite à un frottement ou à des dégâts, les « organismes » peuvent pénétrer la zone endommagée et attaquer le carbone dans le métal.  Une fois à l'intérieur, l'attaque peut continuer d'une manière similaire à ce qui survient lorsque la rouille commence à s'étendre sous la peinture d'une voiture.