quelle est l`origine de la corrosion - MSLP

INTRODUCTION
Dans les installations d’immeuble, le raccordement de tubes d’eau de
matériaux différents ne peut plus être évité en particulier à cause des
travaux de rénovation.
Selon l’accouplement des matériaux, une corrosion de contact due à des
processus électrochimiques peut apparaître causant des dégâts plus ou
moins importants.
Quelle est l’origine de cette corrosion ?
Comment peut on l’éviter ?
RÉACTION
D’OXYDO-RÉDUCTION
Expérience
Plongeons un fil de fer dans une solution de sulfate de cuivre.
Le fil de fer se couvre d’un dépôt.
Il s’agit de cuivre.
Interprétation
Les ions Cu2+ ont réagi suivant :
Cu2+ + 2 e
Cu
D’où viennent les électrons ?
Remplaçons le fil de fer par de la
poudre de fer et agitons le mélange :
La couleur bleue caractéristique
des ions cuivre (II) en solution
aqueuse s’estompe
En testant le liquide qui surnage avec une solution de soude, nous obtenons un
précipité jaune verdâtre caractéristique des ions fer(II).
C’est donc le fer qui a fourni les électrons suivant :
Fe
Fe2+ + 2 e
Interprétation
Le nombre d’électrons donnés et reçus étant le même,
le bilan global est :
Fe
+
Cu2+
Cu
+
Fe2+
Nous pouvons dire qu’il y a eu TRANSFERT D’ELECTRONS
du fer vers les ions cuivre
Définition
Oxydation : consiste en une perte d’électrons.
Réduction : consiste en un gain d’électrons
Comme les électrons ne peuvent ni être créés ni être détruits, toute
oxydation s’accompagne d’une réduction : l’oxydant est réduit et le
réducteur oxydé.
Fe
+
Cu2+
Cu
+
Fe2+
Réduction
Oxydation
Fe/Fe2+ et Cu/Cu2+ forment 2 couples oxydo-réducteurs. La forme
oxydée de l’un oxyde la forme réduite de l’autre : les ions cuivre (II)
sont plus oxydants que les ions fer(II).
QUELLE EST L’ORIGINE DE LA
CORROSION ?
AU DÉPART :
CORROSION DU FER PAR L’HYDROGÈNE
Corrosion du fer par l’H2
Le fer en présence d’eau se dissout sous
la forme Fe2+ libérant 2 électrons.
Un potentiel électrique se forme entre le
métal et la solution de ses ions.
Une certaine quantité d’ions H+ issus de la
ionisation partielle de l’eau vont réagir sur
une partie du métal et former de l’H2 gazeux
2 H+ +
2e
H2
La présence de bulles d’ H2 formera une couverture isolante capable de
réduire la corrosion.
Pour contrôler si de la corrosion se produit dans un réseau, on approche
une flamme du dégazeur, s'il y a présence d'hydrogène une petite
explosion se fera lors de l'ouverture de la soupape.
RENFORCEMENT DE LA CORROSION PAR
L’OXYGÈNE
Action de l’oxygène
La plupart des eaux contiennent de l’oxygène dissous.
1. Cet oxygène se combine avec l'H2 pour
former de l'eau :
H2 + ½ O2
H2O
On évite l'accumulation d‘H2 et la corrosion
continue sans empêchement.
2. L'oxygène capte lui-même les électrons
et forme des ions OH- :
O2 + 2 H2O + 4 e
4 OH-
Ceux-ci vont se combiner avec les Fe2+
pour former des hydroxydes ferreux et
ferriques.
Fe2+ + 2 OHFe(OH)2 + ½ O2 + 2H2O
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Pour éviter ces corrosions, l'eau des circuits de chauffage est dégazée par des
purgeurs automatiques : les quantités d'oxygène seront réduites.
De plus, dans un circuit de chauffage, c'est toujours la même eau qui circule, on
parle "d'eau morte".
CORROSION DE DEUX MÉTAUX
DIFFÉRENTS
Corrosion de 2 métaux différents
Élément
Potentiel
(Volts)
Sodium
- 2.7
Magnésium
- 2.3
Aluminium
- 1.7
Zinc
- 0.8
Chrome
- 0.7
Fer
- 0.4
Nickel
- 0.3
Etain
- 0.1
Plomb
- 0.1
Hydrogène
0
Cuivre
+ 0.3
Argent
+ 0.8
Platine
+ 1.2
Or
+ 1.4
Lorsque deux métaux sont mis en contact, une différence
de potentiel électrique apparaît.
Une corrosion dite galvanique va s'enclencher et ce,
d'autant plus fortement que la différence de potentiels
entre les métaux sera forte.
Exemple, le cuivre et l'aluminium forment une pile
puissante : 2,0 V (= 1,7 + 0,3).
Attention à l'association entre radiateurs en alu et
tuyauteries en cuivre !
Entre le fer et le cuivre, c'est l'acier, moins noble, qui
constituera l'anode et cédera ses électrons, alors que le
cuivre, plus noble, constituera la cathode.
Corrosion de 2 métaux différents
Les phénomènes de couple galvanique seront renforcés ou diminués par d'autres
paramètres.
Exemple :
Erodation du cuivre
Dépôt de particules sur les tuyauteries acier
Nombreuses micropiles
Corrosion
D’où utilisation du cuivre proscrite en amont de tuyauteries galvanisées.
Un ballon d'eau chaude sanitaire en acier galvanisé se détériore s'il est raccordé à
l'arrivée d'eau de ville par des tuyauteries en cuivre. Si le cuivre est situé en aval
de l'acier, il y aura peu de problèmes.
A noter que si l'aluminium est un métal réactif (il se situe très haut dans la série
des potentiels ...), il possède une bonne résistance à la corrosion. Ce métal forme
rapidement en surface une couche d'alumine (Al2O3) qui arrête la corrosion en
beaucoup de milieux environnants.
COMMENT PEUT ON ÉVITER LA
CORROSION ?
Exemples de procédés utilisés
- Choisir des combinaisons de métaux aussi voisins que possible dans la série
galvanique.
- Ajouter des inhibiteurs chimiques dans la solution en contact avec le ou les
métaux.
Création d’une fine pellicule d'hydroxydes ou de sels à la surface du métal
- Isoler des métaux différents par une rondelle de Bakélite, de plastique, ... à
l'endroit de leur contact.
- Ne pas adoucir trop fortement l'eau.
Un léger dépôt renforce la protection interne de la tuyauterie.
- Monter les tubes en cuivre après des éléments en acier galvanisé afin d’éviter
la corrosion par l’arrivée d’ions cuivre.
Exemple de procédés utilisés
Protéger par "anode sacrificielle" : un métal ne peut s'oxyder si l'on fait en sorte
qu'il soit la cathode d'une pile.
Une coque de bateau est protégée par
des anodes en zinc fixées sur lui : c'est
le zinc qui sera attaqué (= "anode
consommable").
Dans les réservoirs d'eau chaude
sanitaire, c'est souvent une électrode
soluble de magnésium qui sera placée
pour protéger la cuve en acier. A
renouveler après quelques années.