Méthodes courantes de protection des métaux et alliages contre la corrosion

La corrosion est l'un des problèmes les plus anciens et les plus coûteux de l'ingénierie des matériaux. Qu'il s'agisse de structures en acier rouillées, de pipelines dégradés, de composants électroniques défaillants ou de pièces affaiblies dans l'aérospatiale, la corrosion peut réduire considérablement la durée de vie, la fiabilité et la sécurité des métaux et des alliages. Vous trouverez ci-dessous des méthodes modernes, courantes et pratiques pour prévenir la corrosion des métaux et des alliages.

1. Sélection des matériaux et alliages

L'une des méthodes les plus élémentaires de prévention de la corrosion commence dès la conception, avec le choix d'un métal ou d'un alliage adapté à l'environnement. Par exemple, alors que l'acier au carbone rouille rapidement dans des conditions humides ou salines, les aciers inoxydables, les alliages d'aluminium et les alliages de titane résistent beaucoup mieux à la corrosion.

Dans de tels cas, l'alliage joue un rôle important. L'ajout d'éléments tels que le chrome, le nickel, le molybdène ou l'aluminium peut améliorer sensiblement la résistance à la corrosion. Par exemple, l'acier inoxydable contient un minimum de 10,5 % de chrome qui forme une fine couche d'oxyde stable protégeant le métal sous-jacent de la corrosion. De même, les alliages à base de Ni et de Co sont également très utilisés dans des environnements chimiques agressifs et à haute température en raison de leur excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion.

2. Revêtements protecteurs et traitements de surface

Il s'agit de l'une des méthodes les plus générales de protection contre la corrosion : l'application d'une barrière protectrice entre le métal et son environnement. Elle empêche l'eau, l'oxygène et d'autres produits chimiques corrosifs d'atteindre la surface.

Les types de revêtements les plus courants sont les peintures, les revêtements époxy, les films polymères et les revêtements céramiques. Dans l'industrie, les revêtements galvanisés, qui consistent à appliquer du zinc sur l'acier, sont extrêmement efficaces. Non seulement le zinc constitue une barrière physique, mais il agit également comme un revêtement sacrificiel : le zinc se corrode à la place de l'acier.

Les traitements de surface tels que l'anodisation (pour l'aluminium), la passivation (pour l'acier inoxydable) et les revêtements de conversion améliorent également la résistance à la corrosion en renforçant ou en stabilisant la couche d'oxyde naturelle à la surface du métal.

3. Protection cathodique

Laprotection cathodique est l'une des techniques électrochimiques les plus courantes utilisées pour les grandes structures métalliques telles que les pipelines, les réservoirs souterrains, les coques de navires et les plates-formes offshore. L'idée qui sous-tend cette technique est assez simple : la corrosion est un processus dans lequel un métal est une anode dans une cellule électrochimique appropriée. Pour arrêter ou réduire de manière significative la corrosion, il faut forcer le métal en question à devenir une cathode.

Il existe deux grands types de protection cathodique. Les systèmes d'anodes sacrificielles fixent un métal plus réactif, tel que le magnésium ou le zinc, à la structure. Le métal sacrificiel se corrode à la place de la structure protégée. Les systèmes à courant imposé utilisent une source d'énergie externe pour fournir un courant de protection et permettent un contrôle plus précis pour les systèmes importants ou complexes.

4. Contrôle de l'environnement

Les taux de corrosion sont fortement influencés par des facteurs environnementaux tels que l'humidité, la température, le pH et la présence de sels ou de polluants. Le contrôle de ces conditions permet de ralentir considérablement la corrosion.

La réduction de l'humidité par des déshumidificateurs ou des systèmes de contrôle climatique est efficace dans les environnements fermés. Dans les applications industrielles ou de traitement chimique, l'ajustement des niveaux de pH et/ou l'élimination des agents corrosifs permettent de prolonger la durée de vie des composants métalliques concernés : par exemple, le contrôle de la concentration en chlorure est essentiel pour éviter la corrosion par piqûres dans les aciers inoxydables.

5. Bonne conception et bonnes pratiques structurelles

Une mauvaise conception peut accélérer le processus de corrosion, même dans les matériaux qui résistent à la corrosion. Les crevasses, les angles vifs, les zones stagnantes et les zones qui ont tendance à accumuler de l'humidité sont des sites idéaux pour la corrosion localisée.

Une bonne conception anticorrosion met l'accent sur des surfaces lisses, un drainage adéquat, une ventilation suffisante et une accessibilité facilitant l'inspection et l'entretien. Dans la mesure du possible, il convient d'éviter le contact direct entre des métaux différents, car une variété de corrosion galvanique peut se produire lorsque deux métaux différents sont connectés électriquement dans un environnement corrosif.

6. Application d'inhibiteurs de corrosion

Une méthode très courante de contrôle de la corrosion est l'ajout d'inhibiteurs de corrosion, qui sont des substances ajoutées dans un environnement corrosif pour réduire la vitesse de corrosion du système. Les inhibiteurs agissent généralement en s'adsorbant sur la surface du métal et en formant un film protecteur, ou en modifiant les réactions électrochimiques de la corrosion.

L'utilisation d'inhibiteurs est courante dans les systèmes liés à l'eau de refroidissement, aux chaudières, aux canalisations et aux applications industrielles en circuit fermé. Bien que les inhibiteurs ne soient pas des solutions permanentes, ils sont très efficaces dans les environnements contrôlés où les revêtements ou le remplacement des matériaux ne sont pas pratiques.

7. Inspection et entretien réguliers

Aucune stratégie de prévention de la corrosion n'est complète sans les parties relatives à l'inspection et à l'entretien. Même les meilleurs revêtements se dégradent avec le temps et les conditions environnementales changent. Des inspections régulières permettent de détecter la corrosion à un stade précoce, ce qui permet d'effectuer des réparations avant que des dommages graves ne se produisent.

Les activités de maintenance peuvent prendre la forme d'un nouveau revêtement, du remplacement des anodes sacrificielles, du nettoyage des surfaces ou de l'ajustement des contrôles environnementaux. Dans de nombreux cas, la maintenance préventive est beaucoup plus rentable que la réparation ou le remplacement des structures corrodées.

Conclusion

La prévention de la corrosion des métaux et des alliages doit être globale et proactive. La sélection de matériaux résistants à la corrosion, l'application de revêtements protecteurs, les contrôles environnementaux et une conception adéquate - toutes ces méthodes jouent un rôle important dans l'allongement de la durée de vie et le maintien de l'intégrité structurelle. J'espère que cette lecture vous permettra de mieux comprendre et d'appliquer ces techniques courantes de prévention de la corrosion. Pour plus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).