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4 Types de corrosion

Dans toute corrosion électrolytique, le processus anodique correspond toujours à une dissolution du métal (oxydation). Le processus cathodique (réduction) peut par contre être formé par diverses réactions. Le type de corrosion est souvent dénommé d’après la réduction ou l’oxydant.

4.1 Corrosion à haute température

La corrosion des métaux à haute température se produit en association avec des gaz secs, sans l’action d’un électrolyte. Les réactions d’oxydation et de réduction correspondantes se produisent à des températures de 400 °C et supérieures.

Lors de l’oxydation de métaux avec des gaz tels que l’oxygène, il se forme à leurs surfaces des couches d’oxydes métalliques plus ou moins stables. Pour la corrosion à haute température, on peut citer comme exemple le calaminage des surfaces métalliques durant l’usinage du métal.

Comme tous les cas de corrosion sont dûs à l’origine à une action électrochimique, la corrosion à haute température n’est pas traitée plus en détail dans le présent document.

4.2 Corrosion par oxygène

En raison de la présence d’oxygène dans l’air et de son potentiel aux valeurs toujours fortement positives, la corrosion par oxygène est la plus fréquente parmi les types de corrosion. Lors de la corrosion par oxygène, le processus cathodique induit une réduction de l’oxygène en ions oxygène. La corrosion par oxygène se produit déjà à différentes concentrations d’électrolyte qui forment une cellule de concentration, p. ex. dans une goutte d’eau sur une surface en fer.

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Corrosion par oxygène du fer sous une goutte d’eau

Il s’ensuit que le processus cathodique se déroule en périphérie de la goutte d’eau, là où la concentration d’oxygène est plus élevée. Dans la partie centrale s’opère la dissolution du métal (processus anodique), qui déclenche d’autres réactions se traduisant par la formation de rouille.

La corrosion par oxygène se produit surtout dans des électrolytes neutres ou alcalins à valeur pH >7. En présence d’électrolytes acides (valeur pH <7), l’hydrogène prédomine dans l’électrolyte, et la corrosion ne se fait plus par oxygène mais par hydrogène. Tous les métaux dont le potentiel est inférieur à celui de l’oxygène peuvent être attaqués par la corrosion par oxygène.

4.2.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages que la corrosion par oxygène a causés dans un tuyau en acier.

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Dommages causés par la corrosion par oxygène à l’intérieur d’un tuyau en acier

4.3 Corrosion par hydrogène

La corrosion par hydrogène survient dans des solutions fortement acides, même en l’absence totale d’oxygène. Ces solutions ont des valeurs pH faibles et présentent par conséquent des concentrations élevées en hydrogène.

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Corrosion du fer par hydrogène dans une solution aqueuse fortement acide

Lors d’une corrosion par hydrogène, le processus cathodique correspond à une réduction d’ions d’hydrogène H+ en hydrogène gazeux H2. Comme pour tous les types de corrosion, le processus anodique correspond à la dissolution du métal par la libération d’électrons qui se détachent du réseau métallique et par la formation d’ions métalliques. Le processus anodique et cathodique s’opère sur toute la surface métallique, à des endroits et moments différents. Dans le cas d’une corrosion par hydrogène, il n’est pas possible de localiser l’anode et la cathode.

Pour les métaux non-nobles, il a été établi que, dans des solutions aqueuses et fortement acides, ils sont exposés aussi bien à la corrosion par hydrogène que par oxygène. Les métaux nobles par contre ne connaissent que la corrosion par hydrogène dans des solutions aqueuses à faibles valeurs pH. Ceci confirme l’expérience selon laquelle les acides ont une action plus agressive que les solutions alcalines.

4.3.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages causés sur un tuyau en acier atteint d’une corrosion par hydrogène avancée, provoquée par de l’acide sulfurique.

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Dommages par corrosion par hydrogène sur un tuyau en acier, provoqués par de l’acide sulfurique

4.4 Corrosion bimétallique

On assiste à une corrosion bimétallique lorsque des métaux à potentiel électrochimique différent forment un élément galvanique court-circuité, le métal le moins noble faisant l’objet d’une attaque corrosive.

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Corrosion bimétallique

La photo montre comme processus cathodique la réduction par hydrogène, une réduction par oxygène étant cependant aussi possible.

Les paramètres suivants renforcent la corrosion bimétallique:

  • Différence de potentiel élevée des métaux

  • Conductibilité élevée des métaux et de l’électrolyte

  • Conductibilité élevée des surfaces de contact entre les métaux

On peut en déduire des mesures pour réduire la corrosion bimétallique, p. ex. en évitant les installations mixtes ou l’isolation électrique des métaux.

Dans une installation d’eau de boisson se crée un éIément de corrosion aux points de contact pour les raisons suivantes: contact métallique d’éléments de conduites de différents matériaux métalliques et de l’eau de boisson et/ou de l’eau de condensation agissant comme électrolyte. On assiste à la circulation d’un courant de corrosion.

4.4.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages que la corrosion bimétallique a causés sur une conduite. La corrosion bimétallique a été provoquée par des colliers inadéquats.

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Dommages par corrosion bimétallique causés sur un tuyau métallique du fait de colliers inadéquats

4.4.2 Comment éviter la corrosion bimétallique

Il existe diverses mesures pour éviter la corrosion bimétallique. D’une part en minimisant la différence de potentiel électrochimique des matériaux et, d’autre part, en évitant l’apparition de courants de corrosion.

Les schémas du tableau suivant montrent les diverses mesures permettant d’éviter la corrosion bimétallique:

Photo

Description

Le courant de corrosion est empêché par un élément d’isolation électrique, p. ex. une douille à collerette 90056 ou une vis de rappel isolante Optipress-Aquaplus 81042.

Un revêtement ou une couche passive sur une surface métallique empêche le passage du courant de corrosion, p. ex. le bandage d’enroulement 83204 ou l’acier inoxydable comme matériau.

La construction est constituée de métaux présentant un potentiel électrochimique à peu près identique. Ou alors, on renonce aux installations dites mixtes.

La construction est réalisée de telle manière qu’un éventuel électrolyte ne puisse entrer en contact qu’avec un seul métal.

Comment éviter la corrosion bimétallique (source: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei, Düsseldorf, Merkblatt 829)

4.5 Corrosion surfacique

La corrosion surfacique a pour effet d’éroder un élément de construction sur toute sa surface à plus ou moins la même vitesse. Les parties d’une surface touchées par l’érosion par corrosion sont identifiables à une altération de la couleur. La corrosion surfacique peut entraîner une perte de poids importante de l’élément de construction concerné.

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Corrosion surfacique

4.5.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages que la corrosion surfacique a causés à l’intérieur d’un tuyau en acier au carbone. Le tuyau provient d’une installation d’eau de boisson. L’oxygène dans l’eau de boisson a causé une corrosion par oxygène, avec pour conséquence l’érosion de la surface intérieure du tuyau.

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La photo montre les dommages que la corrosion surfacique a causés sur un tuyau en acier au carbone. Photo du haut: vue du tuyau avec les produits de corrosion. Photo du bas: le même tuyau débarrassé des produits de la corrosion.

4.6 Corrosion par piqûres

La corrosion par piqûres est une corrosion locale et souvent très ponctuelle sur un élément de construction. Entre les endroits affectés par la corrosion par piqûres, il peut y avoir des surfaces qui ne sont pas touchées. La corrosion par piqûres peut progresser jusqu’à ce que l’élément de construction ne soit plus fonctionnel, p. ex. en raison d’un trou dans une conduite.

4.6.1 Corrosion par piqûres des aciers anticorrosion (indice PRE)

La corrosion par piqûres des aciers anticorrosion est causée surtout par des composés halogénés (composés de chlore, brome et iode). Les aciers anticorrosion dont l’alliage contient du molybdène ont une résistance accrue à la corrosion par piqûres.

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Corrosion par piqûres d’un acier anticorrosion (image: Boniardi, aciers inoxydables)

Le potentiel de corrosion par piqûres mesure la résistance d’un acier anticorrosion contre la corrosion par piqûres. Ce potentiel est exprimé comme indice ou indice PRE (PRE: pitting resistance equivalent). La présence de molybdène dans l’alliage améliore nettement la résistance à la corrosion par piqûres. L’indice PRE est calculé à l’aide de la formule suivante:

Indice PRE = %Cr + 3.3 × %Mo

Symbole

Unité

Description

Indice PRE

Potentiel de corrosion par piqûres

%Cr

Pourcentage de chrome dans l’alliage

%Mo

Pourcentage de molybdène dans l’alliage

Plus l’indice PRE est élevé, plus la résistance contre la corrosion par piqûres est grande. Les types d’acier inoxydable utilisés dans les produits de Nussbaum ont des indices PRE plus élevés que ceux requis dans les normes.

Type d’acier inoxydable

Indice PRE

Indice PRE (valeur normalisée)

1.4521

24.1

23.0

1.4401/04

23.1

Indices PRE des types d’acier inoxydable de Nussbaum

4.6.2 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages causés par une corrosion par piqûres tellement avancée que la conduite a été percée.

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Dommages par corrosion par piqûres

4.6.3 Comment éviter la corrosion par piqûres

Pour l’isolation thermique de conduites, il faut utiliser des matériaux sans halogène.

L’étanchéité d’assemblages par filetage en acier anticorrosion doit être réalisée par du chanvre sans chlore ou d’autres produits d’étanchéité sans chlore. Les produits d’étanchéité pour filetage en matière synthétique comme le polytétrafluoroéthylène (PTFE) doivent être certifiés par l’organisme DVGW.

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Ruban d’étanchéité pour filetage PTFE sans chlore 83180 certifié par le DVGW

4.7 Corrosion fissurante sous tension

La corrosion fissurante sous tension désigne la fissuration d’une pièce en métal suite à de la corrosion et à son étirement par des tensions de traction.

La corrosion fissurante sous tension de métaux, en particulier d’aciers Cr-Ni austénitiques, est souvent causée par des solutions salines chlorées ou des composés chlorés humides. Les fissures sont souvent fortement ramifiées et courent perpendiculairement à la direction de la tension de traction à laquelle l’élément de construction est soumis. Ce type de corrosion est plutôt rare pour les aciers chromés ferritiques.

La corrosion fissurante sous tension peut apparaître sur des raccords en laiton qui sont entrés en contact avec de l’ammoniac ou de l’ammonium.

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Corrosion fissurante sous tension

Les forces de traction susceptibles de déclencher une corrosion fissurante sous tension peuvent être présentes dans un élément de construction sous forme de tensions propres consécutives au processus de fabrication et d’usinage. Elles peuvent cependant aussi survenir lorsque le montage a été réalisé de manière conforme ou lors de sollicitations durant le fonctionnement de l’installation. A cet égard, une rallonge de robinet par exemple doit être considérée comme une utilisation critique, car l’expansion provoquée par le vissage se traduit par des tensions de traction. Ce qui est décisif à ce titre, c’est l’ampleur de la déformation pendant le montage ainsi que la dureté de l’élément de construction, qui donnent une indication indirecte de la plasticité. Pour une utilisation critique, le laiton doit être détendu thermiquement. A la sollicitation mécanique vient s’ajouter le fait que la corrosion fissurante sous tension est favorisée par certaines substances corrosives (p. ex. ammoniac, acide sulfurique). Le bronze résiste mieux que le laiton à la corrosion fissurante sous tension.

4.7.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages causés sur une douille coulissante par un début de corrosion fissurante sous tension.

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Dommages que la corrosion fissurante sous tension a causés sur une douille coulissante

La photo ci-dessous des dommages montre que la corrosion fissurante sous tension a abîmé un raccord fileté en laiton de 1¼ × 1 pouce.

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Dommages que la corrosion fissurante sous tension a causés sur un raccord fileté

4.8 Corrosion par érosion

Par corrosion par érosion, on entend l’apparition simultanée d’une corrosion et d’une érosion. Autrement dit, il y a à la fois dissolution et enlèvement de la surface métallique. Parmi les raisons d’une corrosion par érosion dans les conduites, on compte p. ex. des vitesses d’écoulement trop élevées ou des agents abrasifs (sable) dans le fluide.

Lorsqu’une conduite subit une corrosion par érosion, on observe parfois une corrosion par piqûres à d’autres endroits de la même conduite. C’est ainsi que des ions de cuivre provenant de tuyaux en cuivre se retrouvent dissous dans de l’eau de boisson, où ils circulent jusqu’à ce qu’ils se déposent sur de l’acier galvanisé et provoquent de la corrosion par piqûres.

4.8.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages causés dans un tuyau en coude atteint d’une corrosion par érosion du fait d’une vitesse d’écoulement trop rapide.

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Dommages causés par la corrosion par érosion

4.9 Corrosion par cavitation

La corrosion par cavitation désigne l’apparition simultanée de corrosion et de cavitation, autrement dit la dissolution et la formation de cavités dans la surface de l’élément de construction en raison de la pression et de l’implosion de bulles de gaz dissoutes dans le fluide.

Les turbulences dans le fluide qui circule dans les conduites peuvent provoquer de la corrosion par cavitation. Ces turbulences peuvent être causées par des vitesses d’écoulement trop élevées et/ou l’inversion subite du sens d’écoulement du fluide. Il en résulte des différences de pression localisées, ce qui conduit à l’évaporation du fluide. Par la suite se forme une multitude de minuscules bulles de gaz (cavitation) qui adhèrent et implosent à la surface de l’élément de construction. L’implosion d’une bulle de gaz produit un coup de bélier qui envoie un jet de liquide sur l’élément de construction qui est érodé à cet endroit (corrosion).

4.9.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages que la corrosion par cavitation a causés sur un réducteur de pression.

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Dommages suite à une corrosion par cavitation

4.10 Corrosion sélective

La corrosion sélective est la corrosion d’un alliage où ses composants forment un élément de corrosion en raison des différences de potentiels électrochimiques, l’électrolyte correspondant dans de nombreux à de l’eau. Le composant d’alliage le moins noble se corrode le long de la microstructure du matériau. Quant au composant d’alliage le plus noble, il subsiste dans le matériau à l’état poreux. Pour la corrosion sélective, on peut citer comme exemple la dézincification du laiton.

4.10.1 Dézincification

Pour la corrosion sélective, on peut citer comme exemple la dézincification d’éléments de conduites en laiton. Lors de la dézincification, la corrosion fait disparaître le zinc dans le laiton, après quoi il ne subsiste que du cuivre poreux. La présence de croûtes de sel sur l’extérieur de robinetteries en laiton peut être un signe de dézincification, un phénomène qui peut se produire dans les conduites d’eau chaude en particulier.

4.10.2 Diagramme de Turner

La composition de l’eau a une incidence sur la dézincification du laiton. Une dureté élevée de l’eau et une faible teneur en chlore s’opposent à une dézincification. Le rapport entre dézincification, dureté de l’eau et teneur en chlore apparaît dans le diagramme de Turner.

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Diagramme de Turner qui met en évidence la dézincification du laiton

4.10.3 Aspect des dommages

La photo ci-dessous des dommages montre la dézincification sur le filetage d’une tête de robinet. La structure de l’élément de construction a été tellement affaiblie par la perte progressive de zinc que son filetage ne résiste plus au vissage.

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Dommages par dézincification du filetage d’une tête de robinet

4.11 Corrosion intercristalline

On désigne par corrosion intercristalline la corrosion dans ou à côté des joints de grains dans un alliage métallique.

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Corrosion intercristalline (schéma: Bickle et autres, Technique d’installation)

La corrosion intercristalline est favorisée par une microstructure à gros grains, une part importante des éléments d’alliage arsenic et phosphore dans le matériau, de même que par des températures élevées. De l’ammoniac dans l’eau et des éléments d’aération peuvent également être à l’origine de la corrosion intercristalline.

Les alliages en laiton sont exposés à la corrosion intercristalline lorsqu’il y a des précipitations aux joints de grains. La dézincification du laiton peut être due à une corrosion par piqûres ou à une corrosion intercristalline.

4.11.1 Aspect des dommages

La photo ci-dessous montre les dommages que la corrosion intercristalline a causés sur un élément de construction en laiton.

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Dommages causés par la corrosion intercristalline sur un élément de construction en laiton

Lorsqu’un élément de construction subit des tensions de traction mécaniques auxquelles s’ajoute une corrosion intercristalline, cela peut causer des fissures de contrainte, comme le montre la photo ci-dessous:

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Dommages causés par la corrosion intercristalline avec formation de fissures sur un élément de construction en laiton

4.12 Corrosion par courant vagabond

La corrosion par courant vagabond est une corrosion électrochimique due à des courants vagabonds. Les courants vagabonds (dits aussi courants vagabonds) peuvent se manifester lorsque des courants électriques sont dérivés dans le sol par une mise à la terre et s’ils sont détournés par des isolations ou des résistances. Il peut s’agir de courant continu ou alternatif, seul le courant continu pouvant entrer en ligne de compte pour la corrosion.

Lorsqu’un courant continu traverse une pièce métallique située dans un environnement humide, il peut arriver que soit déclenchée une réaction partielle anodique du métal en présence d’oxygène. Il s’ensuit une corrosion de la pièce métallique.

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Principe de la corrosion par courant vagabond (schéma: Blickle, Technique d’installation)

L’isolation électrique dans le schéma sert à montrer la déviation du courant vagabond de la conduite vers un environnement à faible impédance, en sachant qu’il peut y avoir de la corrosion aux sorties.

4.12.1 Comment éviter la corrosion par courant vagabond

La corrosion par courant vagabond sur une installation sanitaire peut être due aux raccordements électriques du bâtiment. Selon le système de réseau et les consommateurs, les courants vagabonds peuvent se manifester dans des conduites, installations de chauffage et de ventilation, dispositifs de protection contre la foudre et éléments de colombage mécaniques. Si en plus de l’humidité entre en jeu, il peut y avoir de la corrosion.

Dans les systèmes de TN, les conducteurs actifs du réseau électrique sont reliés via le point étoile du transformateur avec le potentiel de terre, les consommateurs électriques étant, quant à eux, raccordés de deux manières différentes à ce point:

  • Dans le réseau TN-C (terre neutre combiné), cela se fait via le conducteur PEN qui réunit les fonctions du conducteur de protection (PE) et du conducteur neutre (N).

  • Dans le réseau TN-S (terre neutre séparé), les conducteurs neutre et de protection sont posés séparément.

Lorsque les deux systèmes de réseau sont réunis, on parle de réseau TN-C-S.

4.12.1.1 Système de réseau TN-C

Le système TN-C possède un conducteur PEN commun pour les connexions entre le coffret de raccordement du bâtiment et les boîtiers de distribution secondaire. Souvent, ce n’est que dans le circuit vers le consommateur qu’il y a un conducteur de protection séparé (PE).

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Système de réseau TN-C
4.12.1.2 Système de réseau TN-S

Le système de réseau TN-S présente, au niveau du raccordement électrique du bâtiment, un embranchement du conducteur PEN en conducteur de protection et conducteur neutre.

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Système de réseau TN-S
4.12.1.3 Mise à la terre d’installations électriques

Une mise à la terre d’installations électriques dans un bâtiment correspond à un dispositif de protection électrique qui, lors d’un dysfonctionnement, empêche que les parties non conductrices d’électricité soient mises sous tension.

La mise à la terre par le réseau de distribution d’eau de boisson n’est pas recommandée pour les raisons suivantes:

  • Les courants vagabonds issus d’installations électriques risquent de traverser le réseau de distribution d’eau de boisson, avec pour conséquence une corrosion par courant vagabond.

  • La mise à la terre risque d’être coupée lors du remplacement ou de la réparation de conduites (métalliques).

Dans le cas d’une mise à la terre par les conduites de raccordement d’eau du bâtiment, la source de courant vagabond peut être située très loin du bâtiment. Cela peut rendre très compliquée la localisation de sources de courant vagabond et le blocage de celles-ci. En outre, il faut tenir compte du fait que le nombre de sources de courant vagabond ne fait que croître en raison de la multiplication de l’utilisation d’appareils électriques. Il faut savoir aussi que les consommateurs non linéaires prennent une place toujours plus importante comme source de perturbation.

Alternativement, on peut envisager les mises à la terre suivantes:

  • Electrode de terre de fondation

  • Rubans de terre

  • Piquets de terre

  • Autres pièces de construction fichées dans la terre

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A gauche: mise à la terre avec électrode de terre de fondation; à droite: mise à la terre inadéquate avec un pontage à fil sur le (ancien) raccordement d’eau (photo: notice technique Suissetec - Mise à la terre par les conduites de raccordement d’eau du bâtiment)

1

Raccordement d’eau du bâtiment

2

Electrode de terre de fondation (fait partie de l’armature du mur)

3

Conducteur de protection d’installations électriques

4

Rubans de terre

5

Câble ou pontage de fil

La mise à la terre d’installations électriques doit être réalisée et contrôlée par des électriciens.