REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOGRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE DEL-OUED

N dordre :

Srie :.

FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDE

Mmoire de fin dtude

Prsent pour lobtention du diplme de :

MASTER ACADEMIQUE

OPTION : gnie chimique

Prsent par :

BERDJOUH Nawel & DEGACHI Meriem

THME

Soutenu le : 22 /06 /2014

Devant le jury :

M. A. BOUGHEZAL Prsident M.A. A Univ. El-Oued

M. T. LANEZ Rapporteur Prof. Univ. El-Oued

Mlle. N. HALEM Co-rapporteur M. A. B Univ. El-Oued

M. N. Chabiaa Examinateur M. A. A Univ. El-Oued

Promotion 2014

Etude du comportement lectrochimique

d'un acier au carbone sous l'effet

de la temprature en milieu acide

I

Ddicace

On ddie ce modeste travail :

A nos trs chers parents, et toutes nos familles.

Pour leurs soutiens constant et leurs patiences quils

nous ont tmoign.

A tous ce qui est attribue de prs ou de loin la

ralisation de ce mmoire.

M. Dgachi et N. Berdjouh

II

Remerciements

Ce travail a t ralis au sein du laboratoire VTRS de luniversit d'El Oued sous la

direction de Monsieur le Professeur LANEZ Touhami, nous le remercie pour leur

orientation et conseils prcieux et pour avoir consacr beaucoup de temps et dnergie

lencadrement de ce mmoire.

Nos vifs remerciements sadressent M. BOUGHAZEL A. Maitre assistant

l'universit d'El Oued, pour avoir accept de prsider ce jury.

Mes remerciements sadressent galement M. CHAABIA N. Maitre assistant

l'universit d'El Ouedpour avoir accepts dexaminer ce travail. Nous remercions

galement M. TLIBA A. pour leur aide et leur conseils tous le long de ce travail.

Nous tenons galement remercie Mlle. HALEM N. pour son suivi permanent et ses

conseils.

SOMMAIRE

Sommaire

Ddicace I

Remerciement II

Liste des figures III

Liste des tableaux IV

Liste des symboles V

===========================Introduction gnrale =========================

Introduction gnrale VI

=====================Chapitre I : Etude bibliographique=====================

I.1.Introduction 2

I.2.1. Dfinition de la corrosion 2

I.2.2. Types de corrosion (caractrisation suivant le mode daction du milieu) 2

I.2.2.1. Corrosion chimique (sche) 2

I.2.2.2. Corrosion biochimique 3

I.2.2.3. Corrosion rosion, par frottement ou par cavitation 3

I.2.2.4. Corrosion lectrochimique 4

I.2.3 .Formes de la corrosion (caractrisation suivant laspect) 5

I.2.3.1. Corrosion uniforme 5

I.2.3.2. Corrosion localise 5

I.2.3.3. Corrosion par piqres 5

I.2.3.4. Corrosion slective 6

I.2.3.5. Corrosion sous contrainte 6

I.2.4. Caractrisation suivant le mode daction du milieu 6

I.2.4.1. Corrosion entre deux mtaux diffrents 6

I.2.4.2. Corrosion par concentration diffrentielle 6

I.2.5. Les facteurs de la corrosion 7

I.2.6. Rsistance des aciers la corrosion 8

I.2.7. Mesure par mthode lectrochimique 8

I.2.7.1. Mthode Potentiocintique 9

I.2.7.1.1.Mesure de potentiel de corrosion (potentiel libre)

9

I.2.7.1.1.2. Trac des courbes de polarisation 9

I.2.7.1.1.3. Cintique de corrosion 10

I.2.7.1.1.4.Equation de butler-volmer 11

I.2.7.1.1.5.Loi de tafel 11

I.2.7.1.1.6.Rsistance de polarisation 13

I.2.7.2.Mthode par perte de masse 13

I.3.1.Spectroscopie dimpdance lectrochimique 13

I.3.2. Principe du phnomne 13

I.3.3. Phnomne de linterface 14

I.3.4 .Principe de mesure 15

I.3.4 .Relation entre mcanisme lectrochimique et modle lectrique 15

I.3.4.1.Raction faradique (transfert de charge pur) 16

I.3.5. Application de la Spectroscopie dImpdance Electrochimique 17

I.3.6. Les avantages et les inconvnients de la Spectroscopie dImpdance

Electrochimique

19

I.4.1. Influence de la concentration 19

I.4.2. Influence de la temprature 20

==================== Chapitre II : Rsultats & discussions====================

II.1. Introduction 22

II.2. Prparation des solutions 22

II.2.1. Prparation d'acide sulfurique 22

II.1.2. Prparation de l'acier 23

II.1.2.1. Polissage 23

II.2. Montage lectrochimique 24

II.2.1. Cellule lectrochimique 24

II.2.2. Electrode de travail 24

II.2.3. Electrode de rfrence 25

II.2.4. Electrode auxiliaire 25

II. 3. Conditions exprimentales 25

II.3.1. Circuit ouvert 25

II.3.2. Voltammtrie cyclique 26

II.3.3. Spectroscopie dimpdance lectrochimique SIE 26

II.4. Influence de la concentration sur la vitesse de corrosion 26

II.4.1. Taux de recouvrement 27

II.4.2. Calcul l'enthalpie libre d'adsorption 28

II.4.3. Calcul de la chaleur d'adsorption H 29

II.5. Influence de la temprature sur la vitesse de corrosion 30

II.5.1. Calcul de la chaleur d'adsorption 31

II.5.2. Dtermination de l'nergie d'activation 33

II.6. Dtermination de l'enthalpie de dissolution 34

II.7. Calcul de l'impdance 36

II.8. Circuit quivalent de Randles 37

II.9. Estimation de lpaisseur du prcipit 38

II.10. Interface mtal solution 38

II.11. Double couche lectrochimique 38

II.12. Analogie lectrique de linterface mtal/solution 38

II.13. Calcul de l'impdance 42

========================== Conclusion gnrale===========================

Conclusion gnrale 46

================================ Annexe================================

Annexe VII

=======================Rfrences bibliographiques========================

Rfrences bibliographiques VIII

========================================================================

Liste des figures

III

Liste des figures :

Chapitre -I-

Figure I.1. Corrosion uniforme.

Figure I.2. Corrosion localise.

Figure I.3. Corrosion par piqures.

Figure I.4. Corrosion slective.

Figure I.5. Schma d'une courbe de polarisation intensit / potentiel.

Figure I.6. Droites de Tafel (Coordonnes semi-logarithmiques).

Figure I.7.

Diffrentes reprsentation de spectroscopie dimpdance

lectrochimique.

Figure I.8. Doubles couches lectrochimiques.

Figure I.9.

a)Reprsentation simplifie dune interface lectrochimique pour une

raction avec transfert de charges sans diffusion, b) diagramme

dimpdance correspondant.

Figure I.10. Influence des effets de ladsorption sur le diagramme dimpdance.

Figure I.11. Modle dun circuit lectrique quivalent dun revtement organique

dpos sur un substrat mtallique et un tat de dgradation avanc.

Figure I.12. Courbes de Tafel de l'acier XC70 en fonction de concentration.

Figure I.13. Courbes LogiCorr en fonction de la temprature.

Chapitre -II-

Figure II.1. Montage potentiostatique dun systme.

Figure II.2. Schma d'une cellule lectrochimique Classiquement trois lectrodes

sont utilises.

Figure II.3.

Figure II.4.

a) Support de llectrode de travail; b) lectrode de travailXC70.

Electrode de rfrence au calomel satur.

Figure II.5. Electrode auxiliaire de platine.

Figure II.6. Courbes de Tafel pour l'acier XC70 en fonction de la concentration.

Figure II.7. Variation de (C/le recouvrement ) en fonction de la concentration.

Figure II.8. Courbes de Tafel de l'acier XC70 en fonction de temprature.

Figure II.9. CourbeLogiCorr en fonction de 1/T.

Figure II.10.

FigureII.11.

Lacourbe Log

1en fonction de (1/T).

La courbe LogiCorr en fonction de (1/T).

Figure II.12. La courbe Log(iCorr

T) en fonction de (1/T).

Liste des figures

III

Figure II.13. Courbes dimpdance dans le plan de Nyquist obtenues diffrents

temps dimmersion en circuit ouvert.

Figure II.14. Schma lectrique quivalent de linterface mtal/solution.

Figure II.15. Variation de potentiel en fonction de la concentration.

Figure II.16. Schmatisation de linterface mtal/solution.

Figure II.17. Schma lectrique quivalent de linterface mtal/solution.

Figure II.18. Schma lectrique simplifi quivalent de linterface mtal/solution.

Figure II.19. Fitting de la courbe Z imaginaire en fonction de la frquence au dbut

dimmersion (chelle logarithmique).

Figure II.20. Courbes dimpdance dans le plan de Nyquist obtenues diffrents

temps dimmersion en circuit ouvert.

Figure II.21. Courbes dimpdance dans le plan de Nyquist obtenues diffrents

temps dimmersion en circuit ouvert.

Figure II.22. Courbes dimpdance dans le plan de Nyquist obtenues diffrentes

temps dimmersion en circuit ouvert.

Figure II.22. Variation de diamtre en fonction de la temprature.

Liste des tableaux

VI

Liste des tableaux :

Chapitre -I-

Tableau I.1. Les principaux facteurs de la corrosion.

Chapitre -II-

Tableau II.1. Les proprits physico-chimiques d'acide sulfurique.

Tableau II.2. Variation de la concentration et le volume.

Tableau II.3. Composition chimique dacier au carbone XC70.

Tableau II.4. Calcul des paramtres cintiquespour la variation de la concentration.

Tableau II.5. Variation de (C /le recouvrement ) avec