Chapitre 03

MOYENS DE PROTECTION CONTRE LA CORROSION 

-Protection Cathodique.

La protection cathodique est une technique permettant de réduire la vitesse de corrosion d’un matériau métallique, en présence d’un milieu aqueux, en diminuant le potentiel de corrosion du métal (polarisation cathodique d’où le terme protection cathodique). L’ouvrage métallique à protéger est alors placé à un potentiel tel que la vitesse de corrosion devient acceptable sur toute la surface de métal en contact avec le milieu aqueux. Pour cela on fait circuler un courant électrique entre une anode auxiliaire et le matériau à protéger qui constitue la cathode. Ce courant qui circule donc du milieu vers le métal, est ajusté de façon à atteindre une valeur de potentiel pour laquelle la vitesse de corrosion du métal devient très faible. Cette protection s’applique à toute structure métallique en contact avec un environnement aqueux notamment les ouvrages en acier au carbone enterrés ou immergés, les surfaces internes de capacités métalliques contenant un électrolyte, ainsi qu’aux armatures du béton. Cette protection est souvent associée à des procédés de prévention de la corrosion tels que les revêtements (peintures, polymères…).

Le courant de protection cathodique peut être appliqué :

• au moyen d’un générateur de courant continu externe branché entre la structure à protéger (cathode) et une anode auxiliaire (appelée déversoir de courant) utilisant tout matériau conducteur d’électricité (de préférence inattaquable) : protection par courant imposé ;
• par couplage galvanique entre la structure à protéger et des anodes constituées d’un métal ou alliage moins noble que le métal que l’on veut protéger : protection par anodes galvaniques.

Quel que soit le système, l’efficacité de la protection dépend de la densité de courant cathodique (donc du potentiel d’électrode atteint) sur la surface du métal que l’on veut protéger. C’est la valeur du potentiel ainsi obtenu qui sert de critère pour estimer l’efficacité de la protection.

Protection Anodique: 

Ils sont nommés ainsi car ils s'opposent à la dissolution du métal qui est la réaction anodique.
Leur rôle est de favoriser la formation d'un film protecteur d'oxyde ferrique "gamma" (γFe₂O₃). Ils peuvent être de type:
 - "oxydant" (chromates, nitrites) ne nécessitant pas de présence d'oxygène dissout,
 - "non-oxydant" (phosphates, benzoates, molybdates) mais ayant besoin d'oxygène dissout pour agir.

-Revêtements métalliques.

Galvanisation

Un dépôt de zinc en surface du métal à protéger forme une protection cathodique, le zinc servant d'anode sacrificielle.
Le dépôt métallique peut être fait par:
- électrochimie
- immertion dans un bain de métal liquide
- soudage
- métallisation à la flamme

Système duplex

Cette dénomination ne doit pas être confondue avec les aciers duplex qui sont des acier inixydable de la gamme des ferrito-austénitiques.

Cette technique consiste à recouvrir l'acier carbone à protéger d'une feuille de métal (1 à 2 mm d'épaisseur) résistant à la corrosion. Le métal de protection est choisie parmis la gamme des aciers inoxydables ou bien peut être aussidu plomb, du zinc, du tantale, ...

Cette technique est réservée aux cas où:
 - les formes à recouvrir sont simples (peu de soudures)
 - les dilatations différentielles sont faibles (températures <400°C),
 - le procédé ne présente pas de risque de phase sous vide (risque de décollement)

La présence d'un vide entre la feuille métallique et le métal support réduit le transfert thermique.

La méthode traditionelle utilisée depuis les années 1920 consiste à découper les feuilles de métal aux formes voulue et les souder en place à l'intérieur de l'équipement.

Une méthode récente, dîte par explosion, consiste à disposer la feuille de métal à proximiter de la paroie à recouvrir, à immerger le tout dans une "piscine" et à faire détoner une charge d'explosif. La grande vitese imprimée à la feuille de métal la plaque énergiquement contre son support en épousant sa forme.

Revêtements non métalliques

Peintures

Deux types:
- couche de fond: elle doit mouiller parfaitement la surface pour y adhérer fortement. De la poudre de zinc, d'aluminium ou du chromate de zinc agiront comme inhibiteurs de corrosion.
- couche de finition

Polymères en revêtement interne

Deux formes de revêtement polymère:

 -en gaines de plusieurs mm d'épaisseur

confectionnées pour épouser la forme du contenant métallique mais sans y adhérer. Ce type de revêtement extrèmement résistant est réservé aux formes simples et principalement aux élements de tuyauterie.
Les matériaux les plus courants sont PTFE, PFA et PP 

 - en film mince de 100 à 300µm d'épaisseur

déposé sur les surfaces métalliques par projection ou imprégnation complétée par une polymérisation finale.
Les résines les plus courantes sont:
 - phénoliques pour résister aux acides et aux solvants
 - epoxy phénoliques pour résister aux bases
 - epoxy pour les produits alimentaires
 - polyamides
 - fluorées (PTFE, ETFE, E-CTFE) pour limiter l'adhérence
 - polyéthylène

Ce type de revêtement permet de couvrir des formes complexes d'équipements tels que des échangeurs, des agitateurs, ...

Elastomères

 - Ebonite

 - Butyle

 - Hypalon

Goudron ou Bitume

Utilisé pour protéger de la corrosion l'extérieur des structures enfouies dans le sol. La couche est rarement continue, et la protection doit être complétée par un traitement de surface ou une protection cathodique.

Emaillage ou vitrification en revêtement interne

L'acier est revêtu d'une mince couche de verre minéral, par dépôt d'une poudre de verre qui est ensuite fondue à une température de 850°C environ pour assurer la continuité et l'étancheïté du revêtement. Aucune soudure n'est possible sur ces équipements même sur la face non vitrifiée. Cette technique est sensible aux chocs thermiques. Tous les raccordements se font par boulonnage avec un joint élastomère intercallé.

Les dimensions des pièces ainsi traitées sont limitées à celles du four disponible. Les équipements de petite taille (réacteurs, agitateurs, éléments de tuyauterie, ...) sont réalisées d'une seule pièce. Les bacs de stockage de grande capacité (jusqu'à 20 000 m³) sont réalisés par éléments vitrifiés en usine et assemblés sur place.

Ce revêtement est très résistant aux agents acides même chauds, plus sensible aux agents basiques. Il est également très sensible aux chocs mécaniques, ainsi qu'aux chocs thermiques et aux dilatations différentielles entre un coté chaud et un coté froid d'une même paroie.

Les réparations sont difficiles. Elles nécessiteront l'emploi de pastilles métalliques offrant une résistance à la corrosion équivalente (en Tantale par exemple), ou bien à l'aide de résines synthétiques mais présentant toutefois des résistances moindres.