l'inox en contact avec d'autres matériaux métalliques

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.

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Acerinoxwww.acerinox.com

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Paslanmaz elik Dernei (PASDER)www.turkpasder.com

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

978-2-87997-328-9

978-2-87997-329-6

978-2-87997-330-2

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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)


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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mettre sous une forme quelconque par nimporte quel

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


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


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


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


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.


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.


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


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


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


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


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)


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.


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-


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


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


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.


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.


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


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


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.


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

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[7] H. Sphn, K. Fler Kontaktkorrosion im Maschinen- und ApparatebauDer Maschinen Schaden 40 (1967) Nr. 3, S. 81

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[8] W. Schwenk Probleme der Kontakt korrosionMetalloberflche 35 (1981) Nr. 5, S. 158

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[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


24



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-

l'inox en contact avec d'autres matériaux métalliques

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