Quelle est l’origine de cette corrosion ? Comment peut on l’éviter ?

INTRODUCTION Dans les installations d’immeuble, le raccordement de tubes d’eau de matériaux différents ne peut plus être évité en particulier à cause des travaux de rénovation. Selon l’accouplement des matériaux, une corrosion de contact due à des processus électrochimiques peut apparaître causant des dégâts plus ou moins importants.

Quelle est l’origine de cette corrosion ? Comment peut on l’éviter ?

RÉACTION D’OXYDO-RÉDUCTION

Expérience

Plongeons un fil de fer dans une solution de sulfate de cuivre.

Le fil de fer se couvre d’un dépôt. Il s’agit de cuivre.

Interprétation Les ions Cu2+ ont réagi suivant :

Cu2+ + 2 e

Cu

D’où viennent les électrons ?

Remplaçons le fil de fer par de la poudre de fer et agitons le mélange : La couleur bleue caractéristique des ions cuivre (II) en solution aqueuse s’estompe En testant le liquide qui surnage avec une solution de soude, nous obtenons un précipité jaune verdâtre caractéristique des ions fer(II). C’est donc le fer qui a fourni les électrons suivant :

Fe

Fe2+ + 2 e

Interprétation

Le nombre d’électrons donnés et reçus étant le même, le bilan global est :

Fe + Cu2+

Cu

+

Fe2+

Nous pouvons dire qu’il y a eu TRANSFERT D’ELECTRONS du fer vers les ions cuivre

Définition

Oxydation : consiste en une perte d’électrons. Réduction : consiste en un gain d’électrons

Comme les électrons ne peuvent ni être créés ni être détruits, toute oxydation s’accompagne d’une réduction : l’oxydant est réduit et le réducteur oxydé. Fe + Cu2+

Cu

+

Fe2+

Réduction Oxydation Fe/Fe2+ et Cu/Cu2+ forment 2 couples oxydo-réducteurs. La forme oxydée de l’un oxyde la forme réduite de l’autre : les ions cuivre (II) sont plus oxydants que les ions fer(II).

QUELLE EST L’ORIGINE DE LA CORROSION ?

AU DÉPART : CORROSION DU FER PAR L’HYDROGÈNE

Corrosion du fer par l’H2

Le fer en présence d’eau se dissout sous la forme Fe2+ libérant 2 électrons.

Un potentiel électrique se forme entre le métal et la solution de ses ions. Une certaine quantité d’ions H + issus de la ionisation partielle de l’eau vont réagir sur une partie du métal et former de l’H2 gazeux

2 H+ + 2 e

H2

La présence de bulles d’ H2 formera une couverture isolante capable de réduire la corrosion.

Pour contrôler si de la corrosion se produit dans un réseau, on approche une flamme du dégazeur, s'il y a présence d'hydrogène une petite explosion se fera lors de l'ouverture de la soupape.

RENFORCEMENT DE LA CORROSION PAR L’OXYGÈNE

Action de l’oxygène

La plupart des eaux contiennent de l’oxygène dissous. Cet oxygène se combine avec l'H 2 pour former de l'eau : 1.

H2 + ½ O2

H2O

On évite l'accumulation d‘H 2 et la corrosion continue sans empêchement.

2. L'oxygène capte lui-même les électrons et forme des ions OH- :

O2 + 2 H2O + 4 e

4 OH-

Ceux-ci vont se combiner avec les Fe2+ pour former des hydroxydes ferreux et ferriques.

Fe2+ + 2 OHFe(OH)2 Fe(OH)2 + ½ O2 + 2H2O Fe(OH)3

Pour éviter ces corrosions, l'eau des circuits de chauffage est dégazée par des purgeurs automatiques : les quantités d'oxygène seront réduites. De plus, dans un circuit de chauffage, c'est toujours la même eau qui circule, on

CORROSION DE DEUX MÉTAUX DIFFÉRENTS

Corrosion de 2 métaux différents

Élément

Potentiel (Volts)

Sodium

- 2.7

Magnésium

- 2.3

Aluminium

- 1.7

Zinc

- 0.8

Chrome

- 0.7

Fer

- 0.4

Nickel

- 0.3

Etain

- 0.1

Plomb

- 0.1

Hydrogène

0

Cuivre

+ 0.3

Argent

+ 0.8

Platine

+ 1.2

Or

+ 1.4

Lorsque deux métaux sont mis en contact, une différence de potentiel électrique apparaît. Une corrosion dite galvanique va s'enclencher et ce, d'autant plus fortement que la différence de potentiels entre les métaux sera forte. Exemple, le cuivre et l'aluminium forment une pile puissante : 2,0 V (= 1,7 + 0,3).  Attention à l'association entre radiateurs en alu et  tuyauteries en cuivre !

Entre le fer et le cuivre, c'est l'acier, moins noble, qui constituera l'anode et cédera ses électrons, alors que le cuivre, plus noble, constituera la cathode.

Corrosion de 2 métaux différents Les phénomènes de couple galvanique seront renforcés ou diminués par d'autres paramètres.

Exemple : Erodation du cuivre

Dépôt de particules sur les tuyauteries acier

Nombreuses micropiles

Corrosion D’où utilisation du cuivre proscrite en amont de tuyauteries galvanisées.

Un ballon d'eau chaude sanitaire en acier galvanisé se détériore s'il est raccordé à l'arrivée d'eau de ville par des tuyauteries en cuivre. Si le cuivre est situé en aval de l'acier, il y aura peu de problèmes. A noter que si l'aluminium est un métal réactif (il se situe très haut dans la série des potentiels ...), il possède une bonne résistance à la corrosion. Ce métal forme rapidement en surface une couche d'alumine (Al 2O3) qui arrête la corrosion en beaucoup de milieux environnants.

COMMENT PEUT ON ÉVITER LA CORROSION ?

Exemples de procédés utilisés - Choisir des combinaisons de métaux aussi voisins que possible dans la série galvanique. - Ajouter des inhibiteurs chimiques dans la solution en contact avec le ou les métaux. Création d’une fine pellicule d'hydroxydes ou de sels à la surface du méta - Isoler des métaux différents par une rondelle de Bakélite, de plastique, ... à l'endroit de leur contact. - Ne pas adoucir trop fortement l'eau. Un léger dépôt renforce la protection interne de la tuyauterie. - Monter les tubes en cuivre après des éléments en acier galvanisé afin d’éviter la corrosion par l’arrivée d’ions cuivre.

Exemple de procédés utilisés Protéger par "anode sacrificielle" : un métal ne peut s'oxyder si l'on fait en sorte qu'il soit la cathode d'une pile. Une coque de bateau est protégée par des anodes en zinc fixées sur lui : c'est le zinc qui sera attaqué (= "anode consommable").

Dans les réservoirs d'eau chaude sanitaire, c'est souvent une électrode soluble de magnésium qui sera placée pour protéger la cuve en acier. A renouveler après quelques années.