Diaporama degradation par corrosion .pdf

Master Spécialisé : Génie des Matériaux.
Module : Dégradation et Traitement des Matériaux.
Elément : Dégradation par corrosion

COURS : DEGRADATION DES METAUX PAR
CORROSION
Pr. Y. ABBOUD

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

OBJECTIFS DU MODULE DE FORMATION
 CONNAÎTRE LE MÉCANISME DE CORROSION

 CONNAÎTRE LES DIFFÉRENTES TYPES ET FORMES

DE CORROSION
CONNAÎTRE LES DIFFÉRENTES FACTEURS
ENGENDRANT LA CORROSION

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

SOMMAIRE

INTRODUCTION
I. GENERALITE SUR LA CORROSION
II. MÉCANISME DE LA CORROSION

III. FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION
IV. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION

CONCLUSION
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

INTRODUCTION
Définition de la corrosion:
Selon la norme internationale ISO 8044. C’est une interaction physico-chimique entre un
métal et son milieu environnant entrainant des modifications dans les propriétés du métal
et souvent une dégradation fonctionnelle du métal lui-même, de son environnement ou de
système constitué par les deux facteurs.

Conséquences de la corrosion:
Dégradation des matériaux sous l'action d'agents atmosphériques ou chimiques et par suite
arrêt de production, remplacement des pièces corrodées, accidents et risques de pollutions
sont des événements très fréquents avec de lourdes incidences économiques.

Corrosion des barres d’armature métalliques dans le cas des
ponts fortement accélérée par l’utilisation de sels de déglaçage

Cours : Dégradation par corrosion

poutres de métal rouillé sur un quai,
après corrosion par l'eau de mer.

Pr. Y. ABBOUD

INTRODUCTION
-Intérêt de l'étude de la corrosion:
Dépenses considérables dues aux dégradations par corrosion et aux moyens de lutte
contre ce phénomène spontané et inévitable.
-Quelques chiffres...
Aux USA ½ tonne d’acier est réduit à chaque heure par la corrosion,
Dans les pays industrialisés, le cout de la corrosion s’élève à environ 4% du P.N.B
Le phénomène de corrosion implique donc des lourdes conséquence s’il n’est pas maitrisé
En effet, il peut avoir des impacts:
sur la sécurité (instabilité des structures, rupture

d’assemblages, conduite de gaz percée)

Sur l’économie (conduite de pétrole percée)
Sur l’environnement (dispersion des

résidus toxiques dans les eaux de ruissellement)
Il est donc Primordial de comprendre le mécanisme de corrosion afin de prescrire et
appliquer des méthodes adéquates pour éviter son développement.

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

I. GENERALITE SUR LA CORROSION

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

I. GENERALITE SUR LA CORROSION
Tous les matériaux se dégradent à un rythme plus ou moins rapide. Leur vitesse de
dégradation dépend de l'environnement dans lequel ils se trouvent.
Il existe de très nombreux environnements possibles, en fonction de la manière dont
le métal est utilisé.
Le cas le plus général est celui dans lequel l'environnement est une solution aqueuse.
Pour la corrosion atmosphérique, la solution aqueuse est une couche condensée plutôt
qu’une solution, mais les principes généraux sont les même.

corrosion aqueuse
Cours : Dégradation par corrosion

corrosion dans les sols

corrosion atmosphérique
Pr. Y. ABBOUD

I. GENERALITE SUR LA CORROSION
Le mot «rouille» s’applique à la corrosion du fer et de l’acier ordinaire au carbone. La
rouille est un oxyde ferrique hydraté qui apparaît dans la couleur familière de rouge ou
brun foncé.
l’acier rouille (et corrode également), mais les métaux non ferreux tels que l’aluminium,
le cuivre et le zinc se corrodent (mais ne rouille pas). Le terme «rouille blanche» est
souvent utilisé pour décrire le produit de corrosion blanc poudreux formé sur le zinc.

rouille rouge du Fer
Cours : Dégradation par corrosion

rouille blanche du zinc

rouille verte du cuivre
Pr. Y. ABBOUD

I. GENERALITE SUR LA CORROSION
La caractéristique particulière de la plupart des processus de corrosion est que les étapes
d'oxydation et de réduction se produisent à deux emplacements distincts sur le même le
métal.
Cela est possible parce que les métaux sont conducteurs, de sorte que les électrons
peuvent circuler à travers le métal des régions anodiques vers les régions cathodiques.
La présence d'eau est nécessaire pour transporter les ions vers et depuis le métal, mais
une fine pellicule d'humidité adsorbée peut être suffisante.

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. MÉCANISME DE LA CORROSION
Définition
corrosion électrochimique ou humide: Réaction d’oxydo-réduction qui se produite entre
un matériau hétérogène, généralement un métal, et son environnement qui entraîne une
dégradation du matériau et de ses propriétés.
Electrolyte: milieu électriquement conducteur (eau, sol, air)
Agent corrosif/oxydant : Elément qui, mis au contact d’un métal donné, réagit avec ce
dernier et contribue à sa corrosion. Il peut être contenu dans l’électrolyte (oxygène contenu
dans l’eau par exemple).

Le système électrochimique ainsi réalisé constitue une micro-pile, dans laquelle on distingue:
1/ une zone anodique : oxydation du métal
2/ une zone cathodique : réduction de l’agent oxydant

3/ Circulation des électrons dans le conducteur métallique
4/ diffusion des ions dans l’électrolyte avec formation de produits de corrosion.
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. MÉCANISME DE LA CORROSION
A chaque couple Oxydant/Reducteur (Ox/Red) est associé une réaction d’oxydoréduction
et un potentiel ou un énergie:
1/ réaction d’oxydation : (M → Mz+ + ze- ) réaction anodique, pôle (-), avec perte d’ e2/ réaction de réduction : (Ox + ze- → Red) réaction cathodique, pôle (+), avec gain d’ e-

Electrolyte

Cathode

Les deux réactions se produisent simultanément de sorte que le
courant électrique total est en apparence nul : il existe néanmoins
réellement. Il est nommé courant de corrosion.
Le potentiel pris par le métal par rapport à la solution tend donc
vers une valeur stationnaire appelée potentiel d’électrode.

Anode

Cathode

Electrolyte

*Oxydant:
*Réducteur:

capte des électrons
cède des électrons

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

I. MÉCANISME DE LA CORROSION
Corrosion:

phénomène équivalent à une pile électrochimique

Corrosion d’un métal

- oxydation du métal,
- formation de produits de corrosion solides,
- varie en fonction de l’environnement,
- destructeur * ou au contraire bénéfique

Exceptions:
l’or et autres métaux nobles

Cours : Dégradation par corrosion

=>

pas d’oxydation

Pr. Y. ABBOUD

I. MÉCANISME DE LA CORROSION
Destructeur
exemple

=>
=>

produits de corrosion non adherents
corrosion des aciers

Bénéfique => produits de corrosion adhérents formant une couche protectrice
Exemple => (métaux dits passivables) corrosion de l’alluminium

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

I. MÉCANISME DE LA CORROSION
Noblesse des métaux

Echelle des potentiels (énergie
associée à un élément chimique)
Minerai (état naturel)

métaux sous forme
oxydée/corrodée
=
état énergétique stable

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

I. MÉCANISME DE LA CORROSION
Métal pur vers le minerai

Énergie +/- importante
pour atteindre l’état stable

différence d’énergie
=
potentiel

+ énergie importante
=
+ corrosion du métal
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

I. MÉCANISME DE LA CORROSION
Existence d’échelles de potentiels / série galvanique
E°
Cathodique
Potentiel
« standard » à
25°C dans l’air par
rapport à
l’hydrogène
(référence pour
cette échelle de
valeur)

Corrosion
E°
Anodique

Corrosion
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION
Les phénomènes de corrosion dépendent d’un grand nombre de facteurs qui
peuvent être classés en quatre groupes principaux.

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION
Les plus important de ces facteurs qui ont une influence directe sur la
vitesse de corrosion des métaux dans divers milieux corrosives sont:

1/ la température

2/ l’acidité
3/ la nature du régime du transport
4/ la salinité
Fondamentalement les phénomènes de corrosion peuvent être décrits à l'aide de
ces quartes paramètres auxquels il convient d'ajouter ceux qui concernent plus
spécifiquement le métal: composition chimique, état structural, état de contrainte.
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION
 Effet de la température:
Généralement, l’augmentation de la température accélère les phénomènes de
corrosion, car elle diminue les domaines de stabilité des métaux et accélère les
cinétiques de réactions et de transport. L’importance de son influence diffère
cependant en fonction du milieu corrosif dans le quelle se trouve le matériau.

Effet de la température sur la corrosion du Fer

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION
Effet de l’acidité:
La susceptibilité du matériau à la corrosion est en fonction de pH de
l’électrolyte. Une forte concentration en protons dans la solution augmente
l’agressivité du milieu, ce qui modifie les équilibres des réactions chimiques et
électrochimiques. La corrosion augmente avec la diminution de pH du milieu.

Effet du pH sur la corrosion de l'acier des armatures

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION
Effet de Régime hydrodynamique :
Les conditions hydrodynamiques fixes les vitesses de réactions en contrôlant le
transport de matière par établissement d’une couche limite de diffusion des
espèces, appelée couche de Nernst, ce qui explique l’importance de l’agitation
de l’électrolyte lors des essais de corrosion en laboratoire.

Effet du Régime Hydrodynamique

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

II. FACTEURS ENGENDRANT LA CORROSION
Effet de la salinité :
Les chlorures sont des ions agressifs, souvent à l’origine de corrosion localisée,
leur présence en solution s’accompagne d’effets complémentaires, d’une part,
leur concentration locale induit une acidification du milieu et d’autre part, la
salinité une influence sur la conductivité du milieu.

Effet de la salinité sur la corrosion de l’acier des armatures

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
On distingue 3 types ou classe de corrosion :
1/ corrosion chimique :
C’est une forme de corrosion qui ne nécessite pas la présence d'électrolyte liquide.
Dans ce mécanisme de corrosion, les métaux réagissent directement avec les atomes
gazeux de l'atmosphère plutôt qu'avec les ions en solution.

Ce type de dommage est appelé «corrosion sèche» ou « corrosion à haute température ».
Il s'agit d'une réaction hétérogène entre une phase solide (le métal) et une phase gazeuse.
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
2/ corrosion bactérienne ou microbiologique :
 C'est l'attaque bactérienne des métaux en particulier dans les canalisations
enterrées. Ce type de dommage est appelé «corrosion biochimique» ou
« biocorrosion ».
 Les bactéries sulfato-réductrices sont un exemple typique de biocorrosion
anaérobie. Ce type de bactéries réduisent les sulfate en produisant de l’acide
hydrosulfureux H2S qui est un gaz hautement corrosif.
les bactéries aérobique peuvent créer un
environnement contenant jusqu'à 10%
d'acide sulfurique H2SO4 par oxydation des
composés soufrés très abondant dans les
milieux biologiques, favorisant ainsi une
corrosion aqueuse en milieu acide très
rapide.

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
3/ corrosion électrochimique :

électrode mixte

La réaction anodique correspond au
passage en solution des ions métalliques,
c’est-à-dire à la corrosion du métal
proprement dite :

La production des cations correspond à un
courant interfacial ou transfert de charge, du
métal vers la solution. Par convention, il s’agit
d’un courant affecté du signe positif, appelé
courant anodique et noté (Ia)

La réaction cathodique consomme les électrons produits par l’oxydation du métal et
implique la réduction à la surface du métal d’une espèce dissoute oxydante (souvent O2
ou H + ou même H2O) :
A cette réaction correspond un courant
interfacial cathodique (Ic), circulant depuis la
solution vers le métal. Par convention, ce
courant est affecté d’un signe négatif.
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
3/ corrosion électrochimique :

Différents types de réactions cathodiques
pouvant exister dans la corrosion métallique :
Réactions cathodiques dominantes
Milieu acide aéré

Milieu neutre ou basique aéré
A pH suffisamment acide
Milieu est suffisamment désaéré
ou bien suffisamment alcalin

On note que dans tous les cas, la réaction cathodique s’accompagne d’une
augmentation du pH, puisqu’elle consomme des H+ ou produit des ions OH-. La
réaction globale du processus de corrosion s’écrit :
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
3/ corrosion électrochimique :
Ainsi pour tout système métal/milieu en situation de corrosion homogène, le
potentiel électrochimique du métal correspondant à un courant total (I=Ia+Ic)
globalement nul est appelé potentiel de corrosion libre et noté Ecorr.
En situation de corrosion libre, les deux « demi
réactions» interfaciales d'oxydation et de
réduction sont spontanées à l'interface
électrode/électrolyte.
Pour l’ensemble de la surface exposée
correspond deux courants égaux et opposé (Ia
et – Ic) de sorte qu’aucune charge électrique «
nette » ne traverse l’interface.

La valeur absolue de l’un ou l’autre des deux
courants interfaciaux débités par chaque demiréaction, qui sont égaux, est appelée courant
de corrosion Icorr = Ia = -Ic
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
Classification des différents types de corrosion humide
Film d’oxyde

1.
2.
3.
4.

Uniforme
Par piqûres
Galvanique
Par aération différentielle

Uniforme
Cu

Par piqûres
Zn

Galvanique
Contrainte
Par aération différentielle

5.
6.
7.
8.

Intergranulaire
Corrosion sous tension
Sélective
Erosion – corrosion

Intergranulaire
Cuivre poreux

Sous tension
Fluide

laiton

Sélective
Cours : Dégradation par corrosion

Erosion
Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
1. La corrosion uniforme
 Perte d’épaisseur de métal constante sur
toute la surface
Très Fréquente
2.

Par piqûres

 Perte de métal pénétrante, non uniforme et localisée
 Risques de perforations
 Souvent non visible en surface
Fréquente, et peut être due à des produits ou
vapeurs chimiques par exemple.
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
3. Galvanique
 Deux métaux avec des potentiels différents en contact
 Corrosion du métal le – noble
Très fréquente

Acier

Zn

4. Par aération différentielle
 Concentration en O2 non uniforme sur toute la surface
du métal
 Corrosion dite « caverneuse »
Très fréquente, notamment au droit des assemblages
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
5. Intergranulaire
Métal formé de grains (cristaux) Entre ces grains  joints de grain
 Corrosion au niveau des joints de grain

Fréquente, surtout pour les parties soudées
6. Corrosion sous tension/corrosion fatigue
 Cumul de plusieurs phénomènes:
 Tension mécanique ou contrainte
 Présence d’un milieu corrosif
Fréquente, plutôt sur les ouvrages d’art

Cours : Dégradation par corrosion

Contrainte
dynamique

Contrainte
statique

Pr. Y. ABBOUD

III. LES DIFFÉRENTS TYPES DE CORROSION
7. Sélective
 Corrosion spécifique aux alliages
 Corrosion d’un élément
 Résidus poreux pour le reste des éléments
 Beaucoup plus rare

Cuivre poreux
laiton

8. Erosion – corrosion
 Cumul de plusieurs phénomènes:



Présence d’un fluide en mouvement contenant
des particules solides
Présence d’un milieu corrosif

Fluide

 Chocs et martèlements
Fréquente pour des structures présentes en milieu marin
Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

CONCLUSION

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

CONCLUSION



La corrosion est caractérisée par un mécanisme plus ou moins
rapide, qui dépend majoritairement du milieu environnant, du
métal lui-même (de sa composition chimique, de son, potentiel
électrochimique) et de la conception des pièces (association de
métaux, formes et revêtements choisis).



Elle peut présenter diverses formes: piqûres, corrosion
intergranulaire, sélective, uniforme… et peut être plus ou
moins destructrice suivant la vitesse à laquelle elle se
développe.

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD

CONCLUSION



Pour lutter efficacement contre ce phénomène, il existe diverses
méthodes à adapter aux conditions d’exploitation du matériau :
revêtements, inhibiteurs de corrosion, protection cathodique...



Une conception et un système de protection adéquats et
adaptés au milieu sont des critères essentiels afin d’assurer la
bonne pérennité de la structure. Il est donc primordial que ceuxci aient été bien conçus dès la phase d’étude pour pouvoir
limiter tout risque de corrosion supplémentaire.

Cours : Dégradation par corrosion

Pr. Y. ABBOUD