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Chapitre I
Généralités
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Chapitre I
INTRODUCTION
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
DEFINITIONS …
… ET QUELQUES
QUESTIONS
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Définition
Définition de
de la
la corrosion
corrosion
Dégradation
des matériaux
par le milieu ambiant.
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Définition
Définition de
de la
la corrosion
corrosion
Réaction d'oxydoréduction irréversible
entre un métal et un
agent oxydant contenu
dans le milieu ambiant
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Définition
Définition de
de la
la corrosion
corrosion
Réaction interfaciale qui implique :
¾ une consommation du matériau
¾ une dissolution dans les produits de
corrosion solides, des composantes de
l'environnement corrosif
¾ une dissolution dans l’environnement
corrosif des produits de corrosion solubles
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Définition de la corrosion
• Attaque d'un matériau métallique
sous l'action chimique (3% des cas)
ou électrochimique (97% des cas)
du milieu environnant
• Attaque parfois non destructive :
cas des métaux PASSIVABLES
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Passivation
Passivation des
des métaux
métaux
Les produits de corrosion forment un film :
adhérent
imperméable
continu et uniforme
La vitesse de
corrosion est limitée
mécaniquement résistant
Ex : Aluminium et alliages, titane, cuivre, …
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Coût de la corrosion
• Financièrement très élevé : environ 5%
du PNB dans les pays industrialisés
• Gaspillage important des ressources
naturelles
• Provoque des nuisances considérables
voire des accidents mortels
• 30% des pertes pourraient être évitées
grâce à un meilleur contrôle des
phénomènes
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Quelques questions fondamentales !
• Quelle est la différence entre la rouille et
les autres types de produits de corrosion ?
• Pourquoi les métaux se corrodent-ils ?
• Comment les métaux se corrodent-ils ?
• Est-ce que tous les métaux se corrodent ?
• A quelles vitesses se corrodent-ils ?
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Différence entre la rouille
et les autres produits de corrosion
¾ On confond souvent corrosion et rouille
¾ La rouille est le produit solide issu de la
corrosion du fer ou de l'acier
¾ La corrosion est un phénomène destructif
qui affecte tous les métaux
¾ Les produits de corrosion sont différents
selon le métal attaqué
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Rappels historiques… et préhistoriques !
¾ La pierre taillée : -10000 avant JC
(paléolithique/néolithique)
¾ L’âge du cuivre : -2500 à –2000 (chalcolithique)
¾ L’âge du bronze : -1900 à –700
¾ L’âge du fer : -1000 à 1200
¾ L’âge de la fonte : 1300 à 1800
¾ L’âge de l’acier : depuis 1800
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Pourquoi les métaux se corrodent-ils ?
métal pur
oxygène
humidité
E
N
E
R
G
I
E
Etat stable
minerais
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
NOTION DE
POTENTIEL ET DE
SERIE GALVANIQUE
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Potentiels redox standard
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Mesure de la différence de
potentiel entre 2 métaux
V
Electrolyte/milieu
M1
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
M2
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E. ARAGON
Mesure de potentiel d’un métal
V
Electrolyte/milieu
Métal
Electrode de
référence
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Notion de série galvanique
• Classement des métaux et
Potentiel du métal plus cathodique ou plus noble
alliages selon leur résistance à
la corrosion dans un milieu
donné
• Permet de prévoir la corrosion
en cas de couplage de 2 métaux
- corrosion du métal moins noble
- non corrosion du métal plus noble
- corrosion plus importante si
le ∆E entre les 2 métaux est
important
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
E/réf.
or
argent
titane
acier inoxydable
cuivre
bronze, laiton
fer
aluminium
zinc
magnésium
Potentiel du métal moins cathodique ou moins noble
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E. ARAGON
Ordonner les métaux suivants
en commençant par le plus noble
•
•
•
•
•
•
Zinc
Acier au carbone
Aluminium
Cuivre
Or
Acier inoxydable
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
•
•
•
•
•
•
Or
Acier inoxydable
Cuivre
Acier carbone
Aluminium
Zinc
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E. ARAGON
Série galvanique en
eau de mer
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Chapitre I
NOTION DE PILE
ELECTROCHIMIQUE
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Pile électrochimique
Deux métaux en
contact électrique :
•un électrolyte (eau + sel)
•un multimètre (pour
courant continu), une
ampoule ou un petit
moteur
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
i
+
-
Cu
Zn
C
A
T
H
O
D
E
A
N
O
D
E
ELECTROLYTE
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E. ARAGON
Quelles réactions ont lieu
quand les métaux se corrodent ?
A l'anode :
A la cathode :
• les métaux se corrodent • l'énergie libérée à l'anode
et de l'énergie électrique
est consommée
est libérée
• la cathode est une surface
• l'anode est une surface
où le courant quitte un
où le courant continu
électrolyte
entre dans un électrolyte
- pH < 7 (dégagement de H2)
- pH > 7 (formation de OH-)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Chapitre I
PRINCIPAUX
MECANISMES
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
CORROSION
GALVANIQUE
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion galvanique
(corrosion bimétallique)
• Contact électrique entre deux métaux différents
dans un électrolyte
• L'intensité de l'attaque dépend :
- de la différence de potentiel
(donnée par la série galvanique)
- des surfaces de la cathode et de l'anode
- de la distance entre l’anode et la cathode
- de la résistance électrique du circuit galvanique
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion galvanique
(corrosion bimétallique)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion galvanique
(corrosion bimétallique)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion galvanique
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Effet de la surface lors
d'une corrosion galvanique
• Une petite cathode
en contact avec une
grande anode : faible
corrosion généralisée
• Une grande cathode en
contact avec une petite
anode : piqûres
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
Corrosion uniforme
Cathode
Anode
Anode
Concentration de la corrosion
Cathode
Cathode
Anode
ISITV
E. ARAGON
Cas de l'acier et du zinc en contact
électrique dans l'eau de mer
• Le zinc, plus électronégatif
(moins noble) que l'acier,
fournit des électrons à
celui-ci
• Le zinc se corrode et
protège l'acier
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
EAUDE MER
Acier
Zinc
Al
Mg
ISITV
E. ARAGON
Cas de l'acier et du cuivre en contact
électrique dans l'eau de mer
• Le cuivre, plus
électropositif (plus noble)
que l'acier, reçoit des
électrons de celui-ci
• L'acier se corrode et
protège le cuivre
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
EAU DE MER
Cu
Acier
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E. ARAGON
Prévention de la Corrosion
galvanique
• Empêcher le contact électrique entre les deux métaux :
⇒ Joints ou rondelles isolantes, revêtements
organiques
• Choisir 2 métaux proches dans la série galvanique
• Favoriser des surfaces cathodique faibles et des surfaces
anodiques importantes
• Augmenter la résistivité de l’électrolyte :
⇒ revêtement de l’anode et/ou de la cathode
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
CORROSION D’UN
METAL ISOLE
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion d’un métal isolé
HUMIDITE
i
-
-
ANODE
+ + + + +
-
i
¾ Anode :
Fe→Fe2+ + 2e-
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
CATHODE
- + + +
+
¾ Cathode :
2H+ + 2e-→H2
1/2 O2 + 2e- + H2O→2 OHISITV
E. ARAGON
CORROSION PAR
AERATION
DIFFERENTIELLE
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion par aération différentielle
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion par aération
différentielle
Zone de confinement
Ö absence d ’oxygène
Ö zone anodique
CORROSION
Zone aéré :
Ö présence d ’oxygène
Ö zone cathodique
boulonnage
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par aération différentielle
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par aération différentielle
Corrosion sous dépôts
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par aération différentielle
Corrosion sous dépôts
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par aération
différentielle
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par pile géologique
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Gestion de la corrosion par
aération différentielle :
• Isolation :
- rondelle non métallique
- des joints
- revêtement barrière
• Cordons de soudure continus et rectifiés
• Conception
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
CHAPITRE I
DIFFERENTES
FORMES DE
CORROSION
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion uniforme
¾ Perte uniforme de métal
en surface
Surface d’origine
¾ Se produit sur tous les
métaux
¾ Vitesse de corrosion non
linéaire
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion uniforme
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion uniforme
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion uniforme
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion par piqûres
¾ Pénétration dans la masse selon la verticale
¾ Propriétés mécaniques peu affectées
¾ Faibles pertes de poids
Oxydes
¾ Danger de perforation
¾ Attaque insidieuse
¾ Métaux passivables :
Aciers inox, aluminium
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par piqûres
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par piqûres
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion caverneuse
¾ Associée aux faibles volumes de solutions
stagnantes
¾ Liée a un gradient en concentration
d'oxygène : aération différentielle
¾ 2 étapes :
- incubation (lente)
- propagation (rapide)
¾ Aciers inoxydables
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion caverneuse
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion caverneuse
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion caverneuse
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion caverneuse
La corrosion par crevasse peut être réduite par :
¾
¾
¾
¾
¾
l'usage de soudures au lieu de brides et de joints
l'absence de zones confinées
un bon drainage (absence de rétention d'eau)
des rondelles de caoutchouc ou de Téflon
en évitant les dépôts (corrosion sous dépôt)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion intergranulaire
¾ Corrosion préférentielle du
joint de grain
corrosion aux joints de grains
soudure
¾ Cas des aciers inoxydables
austénitiques dans la Zone
Affectée Thermiquement
(ZAT) d'une soudure
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
grains
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E. ARAGON
Corrosion intergranulaire
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion intergranulaire
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion sélective
¾ Le métal anodique composant
un alliage est sélectivement
corrodé
¾ Dézincification des laitons et
Graphitisation de la fonte
¾ Perte des propriétés
mécaniques
¾ Identification : changement de
couleur
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
cuivre poreux
laiton : alliage Cu-Zn
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E. ARAGON
Corrosion sélective
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion sélective
Observation au MEB
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion sélective
Alliage quaternaire
Al(40%) Cu(20%) Cd(20%) Zn(20%)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion sélective
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Erosion corrosion
¾ Fluide en mouvement chargé de particules
solides
¾ Elimination des produits de corrosion
¾ Attention : métaux passivés
¾ Aspect : rainures orientées
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Erosion corrosion
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Erosion corrosion
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Erosion corrosion
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Erosion corrosion :
cas de la cavitation
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Erosion corrosion
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion Sous Tension (CST)
Corrosion sous tension
contrainte statique
σ
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
σ
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E. ARAGON
Corrosion Sous Tension (CST)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion Sous Tension (CST)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion sous tension
d’un ridoir en bronze
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Corrosion Sous Tension (CST)
¾ Acier inoxydable
¾ Présence d’halogénures (chlorures ou autres)
¾ Température > 60°C
¾ Contrainte mécanique
⇒ Corrosion Sous Tension (CST)
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Fatigue corrosion
Fatigue – Corrosion
contrainte dynamique
σ
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
σ
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par courants vagabonds
Tuyauterie à
proximité d’une
ligne de courant
continu de 750 volts
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Corrosion par courants vagabonds
Poste de
soudure
Soudage à bord
- +
Courant vagabond
Ponton
Quai
terre
Corrosion : sortie de courant
Mer
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
CHAPITRE I
ROLE DE
L’ENVIRONNEMENT
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Rôle de l'environnement
• La corrosion dépend autant du
métal que de son environnement
• Par environnement, on entend :
- Présence d'humidité
- Présence d'espèces réductibles
- Présence de polluants
- Température
- Contraintes mécaniques associées
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Rôle de l'environnement
• Par environnement, on entend :
Taux de Corrosion
- Présence d'humidité :
0
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
20
40
60
80
Humidité relative %
100
ISITV
E. ARAGON
Rôle de l'environnement
• Par environnement, on entend :
- Température :
Relative Rate
Corrosion rate Vs. Temperature
5
4
3
2
1
0
0°C
10°C
20°C
30°C
40°C
Temperature
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
REFERENTIELS NORMATIFS
• ISO 9223 : Corrosion des métaux et
alliages : corrosivité des atmosphères
– classification
• ISO 12944-2 : Peintures et vernis
Anticorrosion des structures en acier
par systèmes de peinture –
classification des environnements
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
ISO 12944-2 (1997)
Catégorie
de
Perte de masse par unité de surface/perte
d'épaisseur
(première année d'exposition)
Acier faiblement allié
Zinc
Exemples d'environnements types dans un
climat tempéré
(à titre d'information)
Extérieur
Intérieur
corrosivité
C1
Très faible
Perte de
masse g/m2
Perte
d'épaisseur µm
Perte de
masse g/m2
Perte
d'épaisseur µm
< 10
< 1,3
< 0,7
< 0,1
Bâtiment chauffés à
atmosphère propre, par
exemple bureaux, magasins,
écoles, hôtels.
Bâtiments non chauffés où
de la condensation peut se
produire, par exemple
entrepôts ou salle de sport.
C2
faible
> 10 à 200
> 1,3 à 25
> 0,7 à 5
> 0,1 à 0,7
Atmosphères avec un faible
niveau de pollution. Surtout
zones rurales.
C3
moyenne
> 200 à 400
> 25 à 50
> 5 à 15
> 0,7 à 2,1
Atmosphères urbaines et
industrielles, pollution
modérée par le dioxyde de
soufre. Zones côtières à
faible salinité.
C4
élevée
> 400 à 650
> 50 à 80
> 15 à 30
> 2,1 à 4,2
Zones industrielles et zones
côtières à salinité modérée.
Enceintes de fabrication
avec une humidité élevée et
une certaine pollution de l'air,
par exemple industrie
alimentaire, blanchisseries,
brasseries, laiteries.
Usines chimiques, piscines,
chantiers navals côtiers.
C5-I
très élevée
(industrie)
>650 à 1 500
> 80 à 200
> 30 à 60
> 4,2 à 8,4
Zones industrielles avec une
humidité élevée et une
atmosphère agressive.
Bâtiments ou zone avec une
condensation permanente et
avec une pollution élevée.
C5 – M
Très élevée
(marine)
>650 à 1 500
> 80 à 200
> 30 à 60
> 4,2 à 8,4
Zones côtières et maritimes
à salinité élevée.
Bâtiment ou zones avec une
condensation permanente et
avec une pollution élevée.
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
ISO 12944-2 (1997)
CATEGORIES DE CORROSIVITE POUR LES
STRUCTURES IMMERGEES OU ENTERREES
•
Im1 :
eau douce
•
Im2 :
eau de mer ou eau saumâtre
•
Im3 :
sol
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Notion de Macro, Mini et
micro climats
• Macro climat : climat à l’échelle d’un pays ou
d’une région
• Mini climat : conditions de température,
d’humidité et de pollution à proximité d’une
structure
• Micro climat : fluctuations d’environnement à
l’échelle de l’ouvrage lui-même
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Rôle de l'environnement
Vapeur d'eau
Produits corrosifs
Vent dominant
C3
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
C5 I
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E. ARAGON
Suivant le sens de la ventilation, la corrosivité de l'atmosphère dans le tunnel sera C3 ou C5-I
Maroc C2/3
Tanger
C3
Détroit de Gilbratar
Espagne C3
Tarifa
C5I
V
e
n
t
i
l
a
t
i
o
n
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
V
e
n
t
i
l
l
a
t
i
o
n
ISITV
E. ARAGON
CHAPITRE I
COMPATIBILITE DES
MATERIAUX ENTRE EUX
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
COMPATIBILITE ENTRE
MATERIAUX METALLIQUES
ET MATERIAUX ORGANIQUES
Exemple de la corrosion acide après incendie
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Pertes de poids du PVC sous différentes contraintes de température
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
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E. ARAGON
Mécanisme de la corrosion acide
1/ Attaque acide :
Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2
2/ Hydrolyse du chlorure ferrique :
FeCl2 + H2O→ Fe(OH)2 + 2 HCl
Processus accéléré
Cycle acide au cours du processus
de dégradation des alliages ferreux
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON
Évolution de la corrosion de l’acier non
protégé en fonction du type de gaz
halogéné et de l’humidité relative de l’air
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
Évolution de la corrosion de l’acier
non protégé en fonction de l’humidité
relative de l’air sous atmosphère HCl
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E. ARAGON
COMPATIBILITE ENTRE
MATERIAUX METALLIQUES
ET MATERIAUX ORGANIQUES
Exemple d’assemblages multi-matériaux
CORROSION - Chapitre I : GENERALITES
ISITV
E. ARAGON