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Linox en contact avec dautres matriaux mtalliques
Matriaux et Applications, Volume 10Diamant Building Bd. A. Reyers 80 1030 Bruxelles Belgique Tel. +32 2 706 82-67 Fax -69 e-mail [email protected] www.euro-inox.org
ISBN 978-2-87997-323-4
Mtal 1Anode
Mtal 2Cathode
lectrolyte
e-
-
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
Euro Inox
Euro Inox est lassociation europenne pour le
dveloppement de lacier inoxydable. Ses membres
sont:
les producteurs europens dacier inoxydable,
les associations nationales de promotion de
lacier inoxydable,
les associations de promotion des producteurs
dlments dalliage.
Lobjectif dEuro Inox est de promouvoir les utilisa-
tions existantes de lacier inoxydable et de susciter de
nouvelles applications en mettant disposition des con-
cepteurs et des utilisateurs des informations pratiques
sur les proprits des aciers inoxydables ainsi que les
lments ncessaires pour assurer une mise en oeuvre
dans les rgles de lart. A cet effet :
Euro Inox dite des supports imprims ou
lectroniques,
organise des confrences et des sminaires,
initie et soutient des projets dans les domaines
de la recherche applique et des tudes de march.
Membres titulaires
Acerinoxwww.acerinox.com
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Polska Unia Dystrybutorw Stali (PUDS)www.puds.pl
SWISS INOXwww.swissinox.ch
ISBN978-2-87997-323-4
978-2-87997-263-3
978-2-87997-322-7
978-2-87997-324-1
978-2-87997-325-8
978-2-87997-326-5
978-2-87997-327-2
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-
1C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
Table des matires
1 Introduction 2
2 Les principes de la corrosion galvanique 3
3 Facteurs essentiels et exemples 5
3.1 Rsistance de llectrolyte 5
3.2 Dure de mouillage et environnements 6
3.3 Cintique des ractions dlectrode 8
3.4 Zones cathodique et anodique 8
4 Expriences pratiques dans diffrentes
applications 10
4.1 Eau et traitement des eaux uses 11
4.2 Composants en condition atmosphrique 14
4.3 Linox dans le btiment 15
4.4 Linox dans les transports 18
5 Prvenir la corrosion galvanique 22
6 Bibliographie 23
Remerciements :
Atomium asbl, Bruxelles (B)
Centro Inox, Milan (I)
Bundesanstalt fr Materialprfung und -forschung,
Berlin (D)
David Cochrane, Sidcup (GB)
Benot Van Hecke, Hasselt (B)
Outokumpu, Tornio (FIN)
Thomas Pauly, Bruxelles (B)
Christoph Seeberger, Munich (D)
ThyssenKrupp Nirosta GmbH, Krefeld (D)
Schck Bauteile GmbH, Baden-Baden (D)
Viega GmbH & Co. KG, Attendorn (D)
Linox en contact avec dautres matriaux mtalliques
Matriaux et Applications, Volume 10
Euro Inox 2011
Traduit et adapt de ARLT, N. / BURKERT, A / ISECKE, B.,
Edelstahl Rostfrei in Kontakt mit anderen Werkstoffen
(Merkblatt 829), Dsseldorf, Informationsstelle Edel-
stahl Rostfrei, 4e dition 2005
diteur
Euro Inox
Diamant Building, Bd. A. Reyers 80,
1030 Bruxelles, Belgique
Tl. +32 2 706 82 67, Fax +32 2 706 82 69
Droit dauteur
Cet ouvrage est protg par le droit dauteur. Euro Inox
dtient tous les droits de traduction dans toute langue,
de rimpression et de rutilisation des illustrations, ci-
tations et radio- et tldiffusion. Il est interdit de repro-
duire une partie quelconque de cette publication, de la
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moyen, lectronique, mcanique, photocopie, enregis-
trement ou autre, sans lautorisation crite pralable du
propritaire des droits de reproduction, Euro-Inox,
Luxembourg. Les contrevenances peuvent tre passibles
de poursuites judiciaires et de versement de dommages
et intrts ainsi que des dpens et frais juridiques, et
sont passibles de poursuites aux termes de la lgislation
du Luxembourg sur le droit dauteur et de la rglemen-
tation de lUnion europenne.
Limite de responsabilit
Euro Inox a fait de son mieux pour que les informations
prsentes dans ce document soient techniquement cor-
rectes. Cependant, le lecteur est avis que son contenu
na quun but dinformation gnrale. Euro Inox, ses
membres, rejettent expressment toute responsabilit en
cas de perte, dommage ou blessure rsultant de lutilisa-
tion des informations contenues dans cette publication.
-
2C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
1 Introduction
Lors de conceptions complexes, il peut
tre ncessaire dassocier diffrents mat-
riaux mtalliques dans le mme assembla-
ge. De mme, on observe souvent des asso-
ciations malheureuses dues uniquement au
choix alatoire de boulons ou de rondelles,
par exemple. Dans certaines circonstances,
de telles conceptions multi-matriaux peu-
vent mener la corrosion dun des matriaux
utiliss. Ce phnomne se traduit par la cor-
rosion galvanique1, concept o deux mtaux
diffrents forment un couple galvanique. La
formation de couples galvaniques peut avoir
pour rsultat la corrosion acclre du ma-
triau moins noble. Celui-ci peut alors subir
une corrosion bien plus rapide que celle at-
tendue sans contact avec le matriau plus
noble. Les dommages lis la corrosion,
comme une dtrioration inacceptable de
lapparence, des tubes qui fuient, ou la rup-
ture de systmes de fixation, peuvent rdui-
re de manire significative la dure de vie
dun composant et mener prmaturment
1 Corrosion acclre dun mtal, cause par laction dun lment corro-
sif. Dautres facteurs incluent la concentration, laration et les lments
actifs/passifs.
son remplacement. Dans la plupart des ap-
plications techniques, linox a le potentiel
lectrochimique le plus lev des matriaux
mtalliques en contact ; cest pourquoi il
existe habituellement un risque de corrosion
pour le matriau associ.
Le risque de corrosion galvanique d-
pend cependant de multiples facteurs. En
dehors des matriaux employs, lenviron-
nement et la conception ont un rle crucial.
Il est ds lors difficile de porter un jugement
a priori sur la compatibilit des matriaux. La
prsente publication dcrit les principes de
la corrosion galvanique et les paramtres
principaux permettant aux concepteurs des-
timer les risques de corrosion.
-
e
de lanode vers la cathode. Les ractions
lectrochimiques sont identiques celles
qui auraient lieu naturellement dans les m-
taux isols ; cependant lattaque corrosive
de lanode est fortement acclre. Dans cer-
tains cas, la formation de couples galva-
niques peut entraner la corrosion de mat-
riaux qui, isolment, auraient t rsistants
la corrosion dans lenvironnement en ques-
tion. Cela peut tre le cas de matriaux
passifs tels que laluminium, qui peut tre
polaris localement dans certains environ-
nements. Dans de tels cas, des phnomnes
de corrosion localise comme la corrosion
par crevasses ou par piqres peuvent tre
observs, ce qui naurait pas t le cas sans
la variation de potentiel cause par la for-
mation du couple galvanique.
Pour que la corrosion galvanique appa-
raisse, il faut :
des mtaux de potentiels lectrochi-
miques diffrents au sein dun syst-
me donn ;
une connexion conductrice entre les
deux mtaux ;
un film dhumidit lectriquement
conducteur (lectrolyte) connectant
les deux mtaux.
La Figure 1 illustre schmatiquement les
trois conditions requises.
Si la corrosion galvanique a lieu, le ma-
triau moins noble lanode est prfren-
tiellement attaqu, alors que le matriau
plus noble la cathode est lui-mme pro-
tg contre la corrosion. En fait, le principe
de la protection cathodique consiste utili-
ser des anodes sacrificielles offrant une pro-
tection contre la corrosion.
La mise en contact de deux mtaux ayant
des potentiels diffrents dans une solution
conductrice entrane un transfert dlectrons
2 Les principes de la corrosion galvanique
Figure 1 :
Conditions requises la
corrosion galvanique
3
lectrolyte
Mtal 1 Mtal 2
Anode Cathode
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
GraphiteAlliage 625/C-276
Acier inoxydable superaustnitique
Titane
Alliage 400Acier inoxydable austnitique nuance 1.4404 (316 L), Passif
Nickel
Ni-Al-Bronze90/10 Cupronickel
Al-laitonCuivre
Acier inoxydable austnitique moulPlomb
tain
Acier au carboneAcier moul
Al-2.7 Mg
ZincAluminium
Magnsium
-2000 -1500 -1000 -500 0 500
Potentiel (mV SCE)
(Mtal 1 = anode, mtal 2 = cathode)
Mtal 1 Mtal 2 Mtal 1 Mtal 2 Mtal 1 Mtal 2 Mtal 1 Mtal 2
Isolant
lectrolytelectrolyte lectrolyte lectrolyte
sans liaison conductrice
sur des mtaux potentiel gal
sans connexion par un lectrolyte
Revtement
La corrosion galvanique ne peut apparatre
4
Contrairement aux croyances rpandues,
la diffrence de potentiel dans une cellule
lectrochimique isole nest pas un bon in-
dicateur du risque rel de corrosion galva-
nique. Elle indique seulement si un tel risque
doit tre pris en compte ou non. Dans ce
contexte, il est important de garder lesprit
que les nombreuses tables des potentiels
standards des mtaux donnent seulement
une approximation des diffrences de po-
tentiel. Le facteur dcisif nest pas la diff-
rence de potentiel observe dans les condi-
tions exprimentales standardises mais
plutt la diffrence mesure dans les condi-
tions relles dutilisation. Cest pour cette
raison que lon a cr des tables empiriques
de sries galvaniques pour des environne-
ments bien particuliers tels que leau de mer.
Ces tables situent le potentiel des diffrents
mtaux dans un environnement donn (Fi-
gure 2).
La connaissance des conditions favori-
sant la corrosion galvanique et une bonne
comprhension des exemples de la Figure 3
permettent de mettre en place des actions
prventives. Celles-ci feront lobjet du Cha-
pitre 5.
Figure 2 :
Potentiels lectrochi-
miques dans leau de
mer 10 C [11]
Figure 3 :
Conditions dans lesquelles
la corrosion galvanique ne
peut apparatre
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
5Figure 4 :
Influence de la rsistance
de llectrolyte sur la
polarisation de lanode
3.1 Rsistance de llectrolyte
Le risque de corrosion galvanique dimi-
nue lorsque la rsistance de llectrolyte
augmente. Cela tient au fait que la porte du
courant galvanique est rduite et la variation
de potentiel lanode est limite, comme
illustr par la Figure 4.
La mesure du potentiel la surface per-
met didentifier, dans le cas dune anode iso-
le, la position des potentiels respectifs de
lanode et de la cathode, indpendamment
lun de lautre. Dans la zone de transition, on
observe un saut de potentiel. Sil existe une
connexion lectrique entre la cathode et
lanode, une faible polarisation de lanode
vers des valeurs plus leves est observe
dans les lectrolytes haute rsistance (tels
que les films deau rsultant de la conden-
sation) ; dans le cas de films dlectrolyte
faible rsistance (eau sale), une trs forte
polarisation est mesure. Plus la polarisa-
tion est leve, plus la corrosion de lanode
AnodeAnodeAnodeAnode
3 Facteurs essentiels et exemples
Selon la loi de Faraday, les ractions lec-
trochimiques de la corrosion sont directe-
ment lies au transfert de charges, cest--di-
re au flux de courant. Les courants ou les
densits de courant sont par consquent fr-
quemment utiliss pour mesurer la corro-
sion. Si les conditions pour obtenir de la cor-
rosion galvanique sont runies, en principe,
courant total de corrosion Itot est compos,
dune part, dun courant dauto-corrosion Is(c'est--dire la part de corrosion qui est in-
dpendante du contact avec dautres mat-
riaux) et dautre part, dun courant de cellu-
le Iel (c'est--dire la part de corrosion due au
courant de cellule entre les matriaux asso-
cis [quation 1]).
Itot = Is + Iel (quation 1)
Lintensit de la corrosion est dtermine
par la diffrence de potentiel entre les deux
mtaux (U), la rsistance de llectrolyte
(Rel), et la rsistance de polarisation, res-
pectivement lanode (Rp,a) et la cathode
(Rp,c) (quation 2).
Iel = (quation 2)
Des dductions peuvent tre tires de
cette quation quant aux facteurs dtermi-
nant la corrosion galvanique. Ces facteurs
sont dcisifs pour savoir si la corrosion m-
tallique va devenir ou non un problme tech-
nique prendre en compte. Les effets de ces
facteurs seront, de ce fait, discuts indivi-
duellement.
Faible rsistance Forte corrosion galvanique
Haute rsistance Faible corrosion galvanique
Anode isole
Cathode Anode Cathode
Pas de corrosion galvanique
U
x
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
URel + Rp,a + Rp,c
-
est acclre si le matriau est actif, ou plus
grande est la probabilit datteindre le po-
tentiel critique (initiation de la corrosion) si
le matriau est dans son tat passif. Le Ta-
bleau 1 indique les valeurs spcifiques de
conductivit de diffrents types deau.
3.2 Dure de mouillage et environnements
Il y a une forte interaction entre la rsis-
tance de llectrolyte et le temps de mouilla-
ge. Cest dune importance capitale l o les
composants ne sont pas mouills en perma-
nence par des liquides aqueux. Comme ex-
pliqu plus avant, dans la description des
conditions requises la corrosion galva-
nique, le film dlectrolyte joue un rle cl.
Sans ce film, la corrosion galvanique ne peut
avoir lieu. Cela implique, en pratique, quil
ny a pas grand danger de corrosion pour des
matriaux combins sil ny a pas de film
dlectrolyte. Ce phnomne est typique des
milieux intrieurs sans condensation. Dans
6
Environnement Conductivit spcifique en ( cm)-1
Eau pure 5 10-8
Eau dminralise 2 10-6
Eau de pluie 5 10-5
Eau potable 2 10-4 - 1 10-3
Eau de rivire saumtre 5 10-3
Eau de mer 3,5 10-2 - 5 10-2
un environnement normalement ar et
chauff, on peut combiner pratiquement
tous les matriaux, par exemple dans le
matriel dclairage ou pour des lments
de dcoration intrieure, sans aucune res-
triction en terme de risque de corrosion
(Figure 5).
La dure dexposition et la rsistance de
llectrolyte dpendent fortement toutes
deux des conditions locales. La probabilit
de voir apparatre de la corrosion galvanique
est nettement suprieure dans un environ-
nement marin, industriel ou de piscine cou-
verte, que dans des conditions atmosph-
riques rurales. La Figure 6montre linfluence
de lenvironnement sur la vitesse de corro-
sion du zinc, avec et sans contact avec linox.
Cela dmontre que la proportion de corro-
sion de cellule (cest--dire la diffrence
entre les vitesses de corrosion) excde celle
de lauto-corrosion (cest--dire la vitesse de
corrosion du zinc sans contact avec linox)
dans une atmosphre ctire et dans une
zone de projection deau de mer.
Tableau 1 :
Valeurs typiques de la
conductivit spcifique
dans diffrents types
deau
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
Acier galvanis chaud
Acier galvanis chaud / inoxRapport de surface anode/cathode = 1:6
30
25
20
15
10
5
0Atmosphre
urbaineZone
ctireZone de
projection marineProche dune
acirie
Environnement
Vit
esse
de
corr
osio
n en
m
/an
7
Figure 5 :
Labsence typique
dlectrolytes dans un
environnement intrieur
normalement chauff et
ar diminue le risque
de corrosion galvanique
lors de lassociation
dinox avec dautres
matriaux mtalliques
comme lacier au
carbone peint.
Figure 6 :
Vitesses de corrosion
daciers galvaniss
chaud, avec et sans
contact avec linox dans
des environnements
diffrents
Mis part latmosphre ambiante, les d-
tails de conception jouent un rle dcisif. Les
facteurs facilitant un schage rapide des
films dhumidit (aration adquate, pr-
vention des crevasses, coulement libre de
leau de pluie) rduiront lattaque corrosive.
Les zones humides en permanence dans les
crevasses ou les zones couvertes, leau stag-
nante et les surfaces souilles peuvent
considrablement acclrer la corrosion gal-
vanique.
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
Inox
InoxAcier galvanis
Acier galvanis
8
Mtal 1 Mtal 1
Mtal 2
lectrolyte
3.4 Zones cathodique et anodique
Un des paramtres du calcul de la densi-
t de courant de cellule, iel (courant de cel-
lule surfacique) est le rapport des surfaces
cathodique (Ac) et anodique (Aa). Il a une
grande influence sur la cintique de la cor-
rosion galvanique (quation 3).
iel = (Equation 3)
Tant que la surface cathodique (le mtal
plus noble du couple galvanique) est trs pe-
tite par rapport la surface anodique (le m-
tal moins noble), aucun changement de com-
3.3 Cintique des ractions dlectrode
La cintique des ractions dlectrode
est formule dans lquation 3 en partant
des valeurs de rsistance de polarisation de
lanode et de la cathode. De faibles diff-
rences de potentiel raison de 100 mV peu-
vent occasionner de la corrosion, alors que
des mtaux avec des diffrences de poten-
tiels trs leves peuvent tre mis en contact
sans difficult. En fait, la diffrence de po-
tentiel ne fournit pas dinformation quant
la cintique de la corrosion galvanique. Cet-
te dernire dpend du mtal. Le titane, par
exemple, rduit loxygne dissous bien
moins facilement que le cuivre. Cela ex-
plique pourquoi lacier au carbone est plus
rapidement corrod lorsquil est en contact
avec le cuivre quavec le titane, bien que ce
dernier ait un potentiel positif plus lev que
le cuivre.
Dans ces conditions, la formation de
couches de corrosion joue aussi un rle d-
cisif. Ces couches peuvent fortement modi-
fier le potentiel dun matriau ; elles peuvent
aussi tre un obstacle aux ractions par-
tielles anodique et/ou cathodique.
Figure 7 :
Tant que la cathode
(mtal 2) est beaucoup
plus petite que lanode
(mtal 1), aucun
dommage nest caus.
Figure 8a, 8b :
Des fixations en inox sur
des pices beaucoup
plus grandes en acier
galvanis noccasionnent
normalement pas de
corrosion.
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
U
Rel + Rp,a + Rp,cAcAa
-
ment, il suffit de considrer le systme dans
son ensemble. Dans les combinaisons de
matriaux, les fixations doivent toujours tre
faites dans un matriau plus noble afin que
la surface cathodique soit moindre.
Dans la situation inverse, cela peut poser
un problme. Si une petite anode est en
contact avec une grande cathode, la corro-
sion galvanique peut survenir, comme mon-
tr en Figure 9.
La Figure 10montre des exemples carac-
tristiques dune telle situation. Dans ces
cas de figure, il est clair que lanode va subir
une corrosion acclre dans des conditions
corrosives.
Inox
BoisAcier galvanis
Inox
Acier galvanis
Mtal 2 Mtal 2
Mtal 1
lectrolyte
9
portement face la corrosion nest observ.
Cette situation est illustre par la Figure 7.
On peut trouver des exemples typiques
o des fixations en inox sont utilises sur
des pices en aluminium ou en acier galva-
nis. Deux applications concrtes sont illus-
tres en Figure 8. Mme dans des conditions
corrosives, ce type dassemblages nentra-
ne pratiquement pas de corrosion.
Dans certaines conditions atmosph-
riques, il est parfois difficile de quantifier les
proportions actives des surfaces anodiques
et cathodiques rellement actives. Nan-
moins, pour une valuation pratique, ceci
nest pas forcment ncessaire. Habituelle-
Figure 9 :
La corrosion galvanique
est susceptible dappa-
ratre si lanode (mtal 1)
est petite et la cathode
(mtal 2) grande.
Figure 10a, 10b :
Illustrations concrtes
du principe expliqu la
Figure 9 (acier galvanis
en contact avec linox,
dans une atmosphre
marine)
Figure 11 :
Pour prvenir la corro-
sion galvanique, seules
des fixations en inox
devraient tre utilises
sur des panneaux en inox
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
10
4 Expriences pratiques dans diffrentes applications
Des recherches pousses ainsi que des
expriences pratiques sont disponibles sur
le comportement, face la corrosion, de dif-
frentes associations de matriaux impli-
quant linox, dans plusieurs conditions dif-
frentes. Quelques rsultats pertinents sont
illustrs dans les Tableaux 2 5. Tous les r-
sultats font rfrence aux nuances dinox
stabilises taux de carbone lev. En prin-
cipe, les rsultats sont applicables aux
nuances faible teneur en carbone, telles
que les nuances 1.4307 ou 1.4404. De plus
amples informations peuvent tre trouves
dans des ouvrages appropris, dans la me-
sure o le systme de corrosion est consid-
r dans son ensemble.
Mis part les valeurs numriques, lex-
prience pratique permet dtablir quelques
constats dordre gnral, lesquels seront d-
taills dans les chapitres suivants.
Cellule galvanique Environnement Rapport de surfaceVitesse de corrosion
(mm/an)
1.4016 Acier au carbone Zn 99.9Al 99.9Cu-DGPTi
Eau potable, are 1:1 0,470,260,170,07< 0,01
1.4541 SF-Cu Eau de mer artificielle 1:11:1010:1
0,120,071,00
Acier au carbone 1:11:1010:1
0,380,251,10
ZnTi
1:11:1
0,61< 0,01
Cellule galvanique Rapport de surfaceVitesse de corrosion
(mm/an)
1.4541 ZnCuTi1:11:5
4,391,43
1.4571 ZnCuTi1:11:5
3,880,91
Tableau 3 : Vitesses de corrosion du ZnCuTi en contact avec de linox 1.4541 et 1.4571 dans 0,1N NaCl (ar, satur en CO2, temprature am-
biante) selon la norme DIN 50919
Tableau 2 : Vitesses de corrosion de diffrents matriaux mtalliques en contact avec linox
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
11
Cellule galvanique Rapport de surfaceVitesse de corrosion
(mm/an)
1.4439 Acier au carbone 1:14:110:1
0,310,752,10
1.4439 AlMg 4.5 Mn 1:14:110:1
0,170,260,95
1.4439 CuNi 10 Fe 4:1 0,07
1.4439 CuZn 20 Fe 4:1 0,18
Cellule galvaniqueVitesse de corrosion (mm/an)
X6CrMo17-11.4113
X2CrTi121.4512
X5CrNi18-101.4301
Acier au carbone Acier galvanis chaudZnAl 4 Cu 1AlMg 1Cu-DGPCuZn 40
0,620,510,660,150,040,04
0,660,510,660,290,040,04
0,690,550,690,290,040,04
4.1 Eau et traitement des eaux uses
Selon sa composition, leau peut avoir
des effets corrosifs trs variables sur linox :
leau dionise sans impurets nest pas cor-
rosive (sauf des tempratures extrme-
ment leves). Leau potable et leau de
composition similaire contiennent des ions
chlorures en concentrations modres (max.
250 mg/L, selon la directive Eau Potable).
Dans des conditions dfavorables, elles peu-
vent occasionner une corrosion par piqres
ou par crevasses et, avec laction combine
de hautes tempratures et de concentration
en chlorures, de la corrosion sous contrain-
te. Dans la plupart des cas, les nuances aus-
tnitiques CrNiMo telles que 1.4401, 1.4404
et 1.4571 sont rsistantes la corrosion, si
correctement mises en uvre. Il existe ga-
lement de nombreux exemples o la nuance
1.4301 est utilise avec succs.
Dans leau potable, le risque de corrosion
galvanique est modr. Cela fait plusieurs
annes que lon combine linox, le cuivre,
les alliages de cuivre et le laiton rouge avec
succs pour des applications deau chaude
et froide pour tuyaux, connecteurs et rser-
voirs, sans dgts de corrosion galvanique
(Figure 12). Tandis que lacier au carbone
peut-tre associ avec linox dans de leau
faiblement oxygne, coupler de lacier gal-
vanis et des alliages daluminium entrane
Tableau 4 : Vitesses de corrosion de diffrents matriaux mtalliques en contact avec une varit de nuances dinox dans une solution aqueuse
de NaCl (5 % vol.) 35 C, rapport de surface 1:1 (DIN 50919)
Tableau 5 : Vitesses de corrosion de diffrents matriaux en contact avec de linox 1.4439 dans la mer du Nord (conditions relles) pendant 1 an
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
Matriau ayant une grande surface
Matriau ayant une petite surface
Acier au carbone / acier moul
Zn / acier galvanis
Al Cu Inox
Acier au carbone / acier moul
+* +* o / +*
Zn / acier galvanis + o* +*
Al o / +* +*
Cu +* +*
Inox o +
Acier dans le bton + +
12
un risque de corrosion galvanique de ces
derniers [2].
Dans les systmes de traitement des
eaux uses, les conditions sont moins vi-
dentes. Il existe une grande varit de com-
positions de leau, certaines ayant une forte
conductivit. Le risque de corrosion galva-
nique est accru par la haute corrosivit des
eaux uses sur de nombreux matriaux. Le
Tableau 6 donne un aperu de la compatibi-
lit de diffrents matriaux dans des eaux
uses ares. Dans les joints brass, le choix
dun mtal dapport de brasage rsistant la
corrosion est primordial.
Lgende : + bon o incertain mauvais
* Bien quassocier ces mtaux ait peu dinfluence sur les matriaux, ces combinaisons ne sont pas recommandes en raisonde la forte auto-corrosion du mtal moins noble.
Figure 12 :
La combinaison dinox avec du
cuivre et des alliages de cuivre,
tels que le bronze, donnent de
bons rsultats en plomberie.
Tableau 6 : Compatibilit de diffrents matriaux dans des eaux uses ares
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
1000 mm150 mm0,2 mm
Rapport de surface cathode/anode
Vitesse de corrosion en g/m
2 h
2,5
2
1,5
1
0,5
00 2 4 6 8 10 12
13
Leau de mer (avec une concentra-
tion habituelle en ions chlorure denviron
16.000 mg/L) et les eaux similaires taux
lev en ions chlorure sont trs agressives
en termes de corrosion et requirent des
nuances plus allies telles que EN 1.4462,
1.4439, 1.4539, ou 1.4565, ou des alliages
base de nickel. On peut trouver les recom-
mandations pour prvenir la corrosion de
plusieurs matriaux mtalliques dans leau
dans la norme EN 12502, parties 1 5 [2]. Le
risque de corrosion galvanique dpend es-
sentiellement de la conductivit de leau
(voir Chapitre 2). Leau dionise est donc
normalement sans danger cet gard.
En tant quenvironnement fortement
conducteur, leau de mer tend favoriser la
corrosion galvanique. Non seulement les
pices en alliage daluminium, en zinc ou en
acier galvanis encourent-elles un risque,
mais galement celles fabriques en cuivre
ou en bronze. La Figure 13montre linfluen-
ce du rapport cathode/anode sur la vitesse
de corrosion dans les assemblages mixtes
comprenant de linox et de lacier au carbo-
ne. Il apparait clairement que dans les mi-
lieux fortement conducteurs, la distance
entre la cathode et lanode na pas din-
fluence significative. A partir du moment o
il existe une connexion conductrice (par
exemple via une terre commune), les pices
mtalliques sont sujettes la corrosion par
contact, mme si elles sont relativement dis-
tantes lune de lautre.
Il y a un risque gnral de corrosion dans
les installations de traitement de leau qui
mettent en contact linox avec du charbon ac-
tif, lequel est communment utilis en filtra-
tion. Dans certains cas, des particules du
matriau filtrant peuvent se dtacher et en-
trer en contact avec linox. La grande surface
du matriau filtrant peut alors agir comme
une cathode et dcaler la polarisation de
linox de 200 300 mV positivement. Mme
faible concentration en ions chlorure, ce
dcalage peut induire de la corrosion soit
par crevasses, soit par piqres, des nuances
ferritiques et austnitiques ne contenant pas
de molybdne. Un exemple de ce processus
est illustr en Figure 14. Dans cette station
hydraulique, des phnomnes de corrosion
se manifestent dans un bassin destin
leau brute dune teneur en ions chlorure
moyenne de 150 mg/L. Les fixations en inox
joignant les plaques dappui des filtres au
bton arm sont particulirement affects.
La corrosion par piqres et par crevasses na
t observe que dans les bassins de filtra-
ge dans lesquels on a utilis du charbon ac-
tif comme matriau filtrant, celui-ci pouvant
entrer en contact avec les fixations durant les
oprations de rinage. En plus des nuances
spcifies 1.4301, 1.4571 et 1.4401, utili-
ses pour les diffrents lments de fixation,
la nuance ferritique 1.4016 a t employe
par erreur. En toute logique, cette nuance a
t la plus affecte par la corrosion.
Figure 13 :
Influence du rapport de
surface et de la distance
entre lanode et la ca-
thode sur la vitesse de
corrosion de lacier au
carbone en contact avec
linox dans leau de mer
(immersion permanente
dans leau de la mer du
Nord)
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
14
Figure 14 :
Corrosion galvanique
des fixations en inox dun
bassin de filtrage dune
installation de traitement
de leau, impliquant des
charbons actifs : assem-
blage ( gauche) et
corps de boulon en
nuance 1.4016, mon-
trant une perte de sec-
tion due la corrosion
( droite)
4.2 Composants en condition atmosphrique
Alors quun lectrolyte est gnralement
prsent dans les canalisations et les rser-
voirs de mdia aqueux, il ne le sera pas au-
tomatiquement dans le cas de composants
en air ambiant. Dans ces conditions, la cor-
rosion ne peut apparatre que pendant lex-
position lhumidit. La surface nentre pas
forcment en contact direct avec la pluie ou
les projections deau ; souvent, des films mi-
croscopiques dhumidit peuvent se former
par absorption de la vapeur deau de lair
ambiant. Une condensation visible peut ga-
lement apparatre. Les impurets et les d-
pts hygroscopiques sur les composants
peuvent avoir une influence significative sur
la dure dhumidification. Les crevasses mal
ares, par exemple sous les rondelles ou
entre des tles superposes, peuvent en-
traner une humidit quasi permanente. A la
diffrence des systmes aqueux, la forma-
tion dlments, ici, naffectera que des pe-
tites surfaces. Les deux matriaux ne sin-
fluencent que sur une trs petite zone, le
long de la ligne de contact, la plus grande
surface du mtal associ nayant quun rle
insignifiant. Dans ces cas-l, le rapport de
surface na quun effet limit, de telle sorte
que les rgles bien connues du rapport de
surface ne sappliquent pas de faon nor-
male.
En raison de ltendue limite des l-
ments dans lair ambiant, le simple fait de
couvrir linox dans la zone situe le long de
la ligne de contact est gnralement suffi-
sant pour prvenir la corrosion galvanique.
Les crevasses mouilles en permanence
entre linox et un matriau moins noble, tel
que laluminium, le zinc, ou une pice gal-
vanise, peuvent tre des zones problma-
tiques. Combler les crevasses avec des joints
lastiques est un remde qui a fait ses
preuves. Les matriaux dtanchit, fragiles
et sujets la craquelure, peuvent mme ag-
graver la situation.
Le Tableau 7 donne des informations sur
la compatibilit de diffrents matriaux dans
des conditions atmosphriques donnes.
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
Matriau de grande surface
Matriau de petite surface
Acier au carbone/acier moul
Zn/acier galvanis Al Cu Inox
Acier au carbone /acier moul
+* +* +*
Zn / acier galvanis +* + + o +
Al o / o + o / +
Cu + +
Inox o / + +
15
Lgende : + bon o incertain mauvais
* Bien que lassociation de ces mtaux ait peu dinfluence sur les matriaux, elle nest pas recom-mande en raison de la forte auto-corrosion du mtal moins noble.
Tableau 7 : Compatibilit des matriaux dans lair ambiant
4.3 Linox dans le btiment
Linox est de plus en plus utilis dans le
btiment. Au-del des possibilits quil offre
en matire de conception architecturale, la
facilit de sa fabrication et sa haute rsis-
tance la corrosion sont dune importance
primordiale. On utilise linox pour les sur-
faces visibles, les lments de structure et
les fixations (telles que les boulons). Les
nuances les plus communment employes
sont les types 18/8 CrNi et 17/12/2 CrNiMo.
Ce dernier type est utilis, en particulier,
pour les surfaces de haute qualit, dans les
environnements industriels et urbains, ou
pour les structures inaccessibles comme les
supports de faades. Il peut tre difficile de
combiner linox dautres matriaux mtal-
liques. La susceptibilit la corrosion d-
pend fortement de la conception : sur des
surfaces mouilles par la pluie ou la conden-
sation, dans des environnements intrieurs
ou extrieurs, les diffrents mtaux ont une
faible interaction, et cette dernire na de
consquence que sur la zone proche de la
ligne de contact.
Pour les zones exposes latmosphre
extrieure et la condensation, le temps de
mouillage est le facteur cl. Lexposition oc-
casionnelle ou de courte dure des films
dhumidit nentrane gnralement pas de
corrosion galvanique. La conception est, ds
lors, de premire importance. Les facteurs fa-
vorisant un schage rapide de lhumidit
(bonne aration, prvention des crevasses,
coulement libre de leau de pluie, surfaces
lisses) rduisent les attaques corrosives. Le
risque de corrosion galvanique augmente
considrablement pour les zones humides
en permanence (crevasses ou endroits abri-
ts), les zones en contact avec de leau stag-
nante et des impurets. Les parties expo-
ses, dont les impurets sont limines par
leau de pluie, et qui sont suffisamment a-
res pour scher rapidement, sont moins
vulnrables la corrosion que les zones ren-
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
Inox
Acier galvanis
Corrosion de lacier (rouille)
Corrosion du zinc (rouille blanche)
16
fonces qui, bien que protges de la pluie,
restent humides longtemps et permettent
aux impurets de saccumuler.
Bien que le rapport de surface ne joue
quun rle limit dans lidentification des
risques de corrosion, les conceptions dans
lesquelles les anodes sont petites et les ca-
thodes relativement grandes sont viter. Si
ce principe nest pas respect, la corrosion
galvanique reste possible, mme sur les
zones bien ares.
La Figure 15 montre en exemple lextr-
mit dun profil en inox dune faade vitre
qui a t ferm en utilisant des fixations en
acier galvanis. Partant de la crevasse entre
le couvercle et les vis, de la rouille blanche
sest forme, et le matriau de base est par-
tiellement corrod. Ces phnomnes ont t
observs aprs seulement 12 mois de servi-
ce, indiquant que ce nest pas une solution
durable. Les vis en acier galvanis devraient
tre remplaces par des fixations en inox.
En technique de couverture, que ce soit
dans la construction nouvelle ou la rnova-
tion, linox est principalement utilis pour
les fixations qui sont en contact avec
dautres matriaux mtalliques ou avec des
matriaux revtement mtallique. Grce
aux proportions favorables des surfaces ano-
diques et cathodiques, il ny a gnralement
aucun risque de corrosion dans de telles as-
sociations de matriaux. Dans la rparation
des toits, il nest pas inhabituel de joindre de
plus grandes surfaces dinox dautres m-
taux. Ces associations peuvent tre consi-
dres comme tant sans risque tant que le
rapport entre les parties en inox et celles en
aluminium ou en acier galvanis nexcde
pas 1:1 de manire significative.
Les Figures 16 19 montrent des
exemples pratiques dune protection effica-
ce face au risque de corrosion galvanique
dans les enveloppes de btiments.
Figure 15 :
Fixation dune couverture
inox (sur une faade) en
utilisant des vis en acier
galvanis : les vis lais-
sent apparatre de la
rouille blanche et une
dcoloration (corrosion
de lacier) aprs un an
en atmosphre urbaine
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
17
Figure 16 :
Panneaux extrieurs en
inox fixs sur une struc-
ture en acier au carbone
sur lAtomium, Bruxelles
Figure 17 :
Le panneau extrieur en
inox est isol du pan-
neau intrieur en acier
galvanis par des joints
adquats
Figure 19 :
Afin de prvenir la corro-
sion galvanique, le bar-
dage en inox est fix la
structure interne en acier
au carbone dans les zones
non humides.
Figure 18 :
Fabrication des panneaux
isolants en utilisant de
linox pour lenveloppe
extrieure et de lacier
galvanis pour la face
interne
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
18
4.4 Linox dans les transports
Dans les voitures particulires et autres
vhicules routiers, linox (nuances ferri-
tiques avec 12 % 18 % de chrome, et
nuances austnitiques avec environ 18 % de
chrome) est utilis pour les garnitures, les
systmes dchappement (Figure 20), les r-
servoirs de carburant (Figure 21) et, de plus
en plus, pour certains lments de la carros-
serie et du chssis. Dans les applications fer-
roviaires, on a souvent recours loption qui
consiste allier des nuances ferritiques la
peinture (Figures 22, 23 et 24). Lutilisation
de nuances austnitiques pour les wagons
(Figure 25) est galement une tradition de
longue date dans une large partie du monde,
sans problmes de corrosion galvanique.
Figure 20 :
Dans les systmes
dchappement automo-
bile, linox est le mat-
riau de rfrence. Les
parties lastomres des
fixations prviennent la
corrosion galvanique.
Figure 21 :
Linox est de plus en plus
utilis pour les rservoirs
de carburant. Les fixa-
tions qui les tiennent en
place assurent lisolation
lectrique la jonction.
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
19
Figure 22 :
Des techniques simples
disolation rendent la
structure en inox ferri-
tique du tram compatible
avec le chssis en acier
au carbone.
Figure 25 :
Des wagons avec des
panneaux extrieurs en
inox austnitique ont t
utiliss dans une large
partie du monde, sans
problmes de corrosion
galvanique.
Figure 24 :
Utilis pour les bus et les
cars, linox (habituelle-
ment une nuance ferri-
tique peinte) a prouv sa
compatibilit avec les
chssis en acier au car-
bone.
Figure 23 :
Sur cette paroi dun train
de banlieue, la structure
et les panneaux extrieurs
sont faits de nuances
diffrentes dinox. Comme
ceux-ci ont des potentiels
identiques, il ne peut y
avoir de corrosion galva-
nique.
Dans ce cas-ci galement, il est essentiel
dviter les crevasses entre les composants
en inox, dune part, et ceux des matriaux
moins nobles, dautre part, tant donn que
la corrosion due aux impurets et lhumi-
dit peut sy loger. Comme mentionn plus
haut, les crevasses peuvent tre combles
par un polymre appropri. Une autre pr-
caution efficace contre la corrosion galva-
nique dans les transports consiste appli-
quer un revtement local sur le ct inox de
la zone de contact, comme dcrit prcdem-
ment.
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
Question :
Y a-t-il un risque de corrosion galvanique
si lon associe des nuances dinox de diff-
rentes compositions chimiques ?
Rponse :
Entre les diffrentes nuances dinox (ga-
lement entre les nuances de rsistances dif-
frentes la corrosion), il ny a gnralement
pas de corrosion galvanique tant donn
que les potentiels de corrosion libres des
deux matriaux associs sont identiques.
Cependant, la rsistance la corrosion de
chaque alliage doit tre prise en compte in-
dividuellement. Le matriau ayant la plus
20
Questions frquemment poses
faible rsistance la corrosion doit nan-
moins tre suffisamment rsistant dans les
conditions donnes (Figure 26).
Question :
Linox peut-il tre utilis en combinaison
avec du cuivre ou de lacier galvanis pour la
rparation de plomberie domestique ?
Rponse :
Aucun problme nest prvoir lorsque
linox est combin avec de la tuyauterie en
cuivre, car leurs potentiels de corrosion ne
sont pas trs diffrents dans leau potable.
Les lments de tuyauterie en acier galvani-
s chaud peuvent galement tre combi-
ns avec linox. Cependant, il est recom-
mand dutiliser des connecteurs en alliages
cuivre-zinc ou laiton rouge.
Question :
Peut-on joindre des armatures en inox
de lacier au carbone dans du bton arm ?
Rponse :
Oui, pour les armatures en acier au car-
bone, ce genre de combinaison ne pose pas
de problme de corrosion tant donn que
Figure 26 :
Il ny a pas de corrosion
galvanique entre diff-
rents types dinox, mme
sils nont pas la mme
rsistance la corrosion
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
21
Figure 27 :
Avec un minimum den-
robage de bton et
condition que lacier au
carbone soit dans son
tat passif, les armatures
en inox peuvent tre
mises en contact avec de
lacier au carbone sans
risque de corrosion gal-
vanique.
les potentiels de corrosion sont identiques.
Une telle combinaison peut tre utilise pour
prvenir la corrosion lorsque les renforts
pntrent dans le bton ou entrent en
contact avec des profils. La jonction doit
tre faite au sein mme du bton, avec un
enrobage de bton de 3 cm minimum. Si lar-
mature en acier au carbone est ltat actif
(cest--dire quelle est dpassive, en rai-
son de linfluence des chlorures et/ou de la
carbonatation) il y a possibilit de corrosion
galvanique. Toutefois, dans la plupart des
cas, cet effet est moindre que celui invi-
table de la formation de couple entre les ar-
matures en acier au carbone passives et ac-
tives (corrosion galvanique due au couple
actif/passif) puisque le rendement catho-
dique de linox est beaucoup plus faible que
celui de lacier au carbone (Figure 27).
Question :
Les rondelles en polymres isolants sont-
elles efficaces pour prvenir la corrosion gal-
vanique des joints mcaniques ?
Rponse :
Bien que ces joints ninterrompent pas le
contact mtallique entre les matriaux sur la
zone risque, de telles rondelles sont re-
commander dans la mesure o elles prot-
gent les zones les plus menaces.
Question :
Le remplissage en inox de garde-corps
peut-il tre combin avec des poteaux en
acier au carbone ?
Rponse :
Un tel contact peut tre envisag si la
conception prvient la formation dlectro-
lytes (par exemple la pluie ou la neige fon-
dante) sur une priode prolonge. Sinon, il
faut utiliser des manchons en plastique.
Inox
Acier au carbone
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
22
Inox
Acier galvanis
Inox
Acier galvanisRevtement de linox
Figure 28 :
Pour prvenir la corro-
sion galvanique de la
pice en acier galvanis,
il suffit de couvrir une
petite surface sur le ct
inox. Rsultats dun test
de brouillard salin de
48h : sans revtement,
la corrosion galvanique
induit la rouille
( gauche), alors que le
revtement de linox
dans la zone de contact
prvient la corrosion
galvanique ( droite)
La manire la plus vidente de prvenir la
corrosion galvanique est de slectionner des
matriaux suffisamment compatibles lors de
la conception. Sil y a risque dinterfrence
entre les matriaux utiliser, des mesures de
protection doivent tre prises. Le Chapitre 2
donne des indications sur la nature de ces
mesures. La Figure 3 dcrit les possibilits
pratiques :
isolation lectrique des composants
(isolants, manchons polymres, ron-
delles en polyamide);
positionnement du joint dans une zo-
ne qui nest pas expose lhumidit;
revtir soit la cathode, soit lanode et
la cathode (sur de grandes surfaces
ou localement, prs du joint).
Il est noter que revtir uniquement
lanode nest pas une technique adquate
pour prvenir la corrosion galvanique. Des
imperfections dans le revtement ou des
dommages locaux, difficiles viter sur
chantier, crent des sites particulirement
sujets la corrosion : tout dommage occa-
sionn au revtement expose une petite
anode, qui peut ensuite se corroder rapide-
ment.
5 Prvenir la corrosion galvanique
Pour rduire leffet cathodique de la par-
tie en inox, il suffit gnralement de revtir
linox autour du joint (Figure 28). La largeur
de la zone couvrir dpend de la conducti-
vit de lenvironnement corrosif. Pour les
composants exposs une atmosphre in-
trieure normale et des films dlectrolyte
peu conducteurs, il suffit, la plupart du
temps, de revtir une zone de quelques cen-
timtres de large, le long de la zone de
contact, sur la face inox. Dans les films li-
quides et sals de plusieurs millimtres
dpaisseur, la zone cathodique effective se-
ra plus large que 10 cm.
C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
-
23
[1] DIN EN ISO 8044, Ausgabe:1999-11Korrosion von Metallen undLegierungen Grundbegriffe und Definitionen
[2] DIN EN 12502 Teil 1 bis 5, Ausgabe:2005-03Korrosionsschutz metallischerWerkstoffe Hinweise zurAbschtzung der Korrosions wahr -scheinlichkeit in Wasserverteilungs-und Speichersystemen
[3] H. Grfen, Korrosionsschutz durch Information und NormungKommentar zum DIN-Taschenbuch219, Verlag Irene Kuron, Bonn (1988)S. 37
[4] H. Sphn, K. Fler KontaktkorrosionWerkstoffe und Korrosion 17 (1966) S. 321
[5] D. Kuron Aufstellung von Kontaktkor rosions -tabellen fr Werkstoffkombinationenin WssernWerkstoffe und Korrosion 36 (1985) S. 173
[6] D. Kuron, E.-M. Horn, H. GrfenPraktische elektrochemischeKontaktkorrosionstabellen vonKonstruktionswerkstoffen des Chemie-ApparatebauesMetalloberflche 26 (1967) Nr. 2, S. 38
[7] H. Sphn, K. Fler Kontaktkorrosion im Maschinen- und ApparatebauDer Maschinen Schaden 40 (1967) Nr. 3, S. 81
6 Bibliographie
[8] W. Schwenk Probleme der Kontakt korrosionMetalloberflche 35 (1981) Nr. 5, S. 158
[9] K.-H. Wiedemann, B. Gerodetti, R. Dietiker, P. GritschAutomatische Ermittlung vonKontaktkorrosionsdaten und ihreAuswertung mittels PolarisationsdiagrammenWerkstoffe und Korrosion 29 (1978) S. 27
[10] E. Hargarter, H. SassKontaktkorrosion zwischen verschie-denen Werkstoffen in MeerwasserJahrbuch der Schiffbau technischenGesellschaft 80 (1986) S. 105
[11] R. FrancisGalvanic Corrosion: a Practical Guide for EngineersNACE International (2001) Houston Texas 77084ISBN 1 57590 110 2
[12] GfKorr-Merkblatt 1.013KorrosionsschutzgerechteKonstruktion(2005)
[13] Allgemeine bauaufsichtlicheZulassung Z-30.3-6 Erzeugnisse, Verbindungs mittel undBauteile aus nicht rostenden Sthlen (jeweils gltige Fassung) Sonderdruck 862 der Infor -mationsstelle Edelstahl Rostfrei
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C O N T A C T A V E C D A U T R E S M A T R I A U X M T A L L I Q U E S
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Linox en contact avec dautres matriaux mtalliques
Matriaux et Applications, Volume 10Diamant Building Bd. A. Reyers 80 1030 Bruxelles Belgique Tel. +32 2 706 82-67 Fax -69 e-mail [email protected] www.euro-inox.org
ISBN 978-2-87997-323-4
Mtal 1Anode
Mtal 2Cathode
lectrolyte
e-