21/07/2016

La mesure de la corrosion

Ultrasonic_pipeline_test-300x225.jpgLa connaissance de la vitesse de corrosion des matériaux métalliques reste un verrou dans la conception et la maintenance des systèmes industriels. Chaque approche scientifique de la définition d’un matériau, de la compréhension des mécanismes d’endommagement, de leur modélisation ou de leur simulation, doit s’appuyer sur la mesure de la vitesse de corrosion. Cependant cette mesure se heurte à de nombreuses difficultés dans sa définition, sa représentativité et sa mise en œuvre : sa définition, parce qu’elle fait appel à un large spectre des connaissances pluridisciplinaires ; sa représentativité, parce que les conditions choisies pour la mesure ne sont pas toujours adaptées au mode de corrosion analysé ; sa mise en œuvre, parce que rendue délicate par l’évolution des techniques analytiques.


La mesure de la vitesse de corrosion peut être envisagée soit pour classer les matériaux vis-à-vis de leur résistance, soit pour évaluer et suivre les performances des structures. En outre, il nous faut la considérer comme directe, si on se limite à une évaluation de la seule perte de matière, ou indirecte, si on la définit par des paramètres liés aux réactions induites par les phénomènes de corrosion eux-mêmes. En ce sens elle représente un enjeu majeur pour notre société dans la mesure où sa connaissance participe à la maîtrise des ressources naturelles et énergétiques relatives à l’élaboration des matériaux, à la fiabilité et la robustesse des dimensionnements des structures incontournables pour la sécurité des biens et des personnes.

Les ouvrages des précédentes écoles thématiques étaient dédiés aux mécanismes de corrosion. Celui-ci se focalise sur un état de l’art des méthodes et des techniques de terrain et de laboratoire. Leur mise au point et les paramètres pertinents pour la mesure sont présentés à partir de la description des différents modes de corrosion et les facteurs de corrosion qui les caractérisent. La représentativité des résultats est abordée de façon critique pour l’évaluation des vitesses de corrosion pour chacun des modes de corrosion. En redéfinissant l’utilité des méthodes, leurs limites d’utilisation, les chapitres tentent de cerner les précautions d’usage et explorent les potentialités d’innovation en matière de résolutions, de capteurs, de protocoles et de modélisation.

Cet ouvrage collectif est le fruit de l’engagement de l’ensemble de la communauté des corrosionnistes français, réunis sous l’égide du CNRS, du CEFRACOR et de la Fédération Européenne de Corrosion (EFC) dans le cadre d’une Ecole Thématique (THEMACorr 2013). Les différents intervenants ont essayé de proposer un état des lieux dans chacun de leur domaine respectif. Cependant pour éviter le catalogue classique des différentes techniques et méthodes, le parti-pris de ce livre a été d’aborder chaque mode de corrosion pour en extraire les approches les plus pertinentes en termes de mesures. Cette approche confirme l’importance de la connaissance des phénomènes de corrosion mis en jeu pour identifier le ou les paramètres les plus pertinents à mesurer ou la méthodologie la plus adaptée à l’objectif final de la mesure, pouvant aller jusqu’à une approche prédictive de l’endommagement. Que ces techniques soient directes ou indirectes, leur présentation permet aussi de définir le champ des stratégies possibles en matière de techniques de suivi sur site de la corrosion. Cette analyse critique des techniques et méthodes permet aussi d’énoncer un certain nombre de recommandations quant aux limites de mise en œuvre et d’exploitations.

Au-delà de la présentation des techniques qualifiées de « classiques », l’accent est mis sur l’apport de techniques plus spécifiques comme les mesures électrochimiques locales ou les analyses chimiques en ligne. Leur complémentarité par rapport aux mesures classiques contribue à la meilleure connaissance des cinétiques de corrosion. Chaque chapitre tente de prendre en compte les problèmes réels grâce à la contribution des industriels, mettant en exergue les enjeux de la mesure de la corrosion et l’ambition du CEFRACOR et du CNRS dans leur volonté d’établir des passerelles entre les mondes académique et industriel.

En résumé, le croisement des cultures industrielles et académiques, la mise en relation des acteurs de la recherche et développement en corrosion a permis de confirmer toute l’importance d’une approche systémique, indispensable des mécanismes intégrant milieu/surface et volume du matériau pour l’identification des paramètres cruciaux à mesurer pour envisager une approche prédictive de la vitesse de corrosion. Aussi, comme cela est illustré dans le chapitre sur la simulation, il existe aujourd’hui un potentiel scientifique et technique pour concrétiser, en corrosion, comme dans bon nombre de domaines scientifiques et techniques, le passage de la compréhension des mécanismes et des études paramétriques vers la simulation prédictive.

Il convient enfin de remercier toutes les personnes qui ont contribués à la réalisation de cet ouvrage et également, celles et ceux qui ont assurés l’organisation de l’Ecole Thématique et plus particulièrement Jalila Second pour son aide avant et tout au long de l’Ecole. Nous le CNRS, le Centre Français de l’Anticorrosion (CEFRACOR), la Fédération Européenne de Corrosion (EFC event 367), Origalys, Gamry Instrument, Elementar, AMETEK, MISTRAS, EADS Innovation Works, INSA Lyon, MATEIS, Université de Bourgogne-Franche Comté, ICB, Université de Toulouse, CIRIMAT pour leur soutien logistique et financier.

IMPORTANCE DU MILIEU DANS UNE ÉTUDE DE CORROSION

978-2-88915-076-2-274x300.pngLes nombreuses définitions qui ont pu être données de la corrosion des métaux, et en particulier la définition normalisée (ISO 8044), rappellent le plus souvent le rôle du milieu dans lequel est immergé le matériau – que ce milieu soit liquide, gazeux ou solide, homogène ou hétérogène. Et pour une raison évidente: ce milieu est déterminant. Déjà, en 1990, J. L. Crolet, attirait l’attention sur cette nécessité de consacrer suffisamment d’intérêt à l’environnement du matériau en intitulant un papier – et de façon sans doute volontairement provocatrice – : « Corrosion en milieux « non corrosifs » », jugement qu’il atténue, en 1991, par ce titre « Corrosion en milieux apparemment non corrosifs». Cela le conduit, six ans plus tard à proposer « une approche inversée », soit, à partir du milieu. Dans son premier texte, J. L. Crolet note clairement que seule une approche « physico-chimique » globale permet de comprendre des phénomènes de dégradation constatés dans des milieux considérés a priori comme « non corrosifs », et donc de pouvoir les combattre efficacement. Dans son papier de 1997, il écrit : « Aujourd’hui, ... c’est le milieu qui devient souvent la grande inconnue » ; d’où cette « approche inversée » qu’il préconise.

Nous avons, lors d’une Ecole précédente, présenté une approche sémantique, listé quelques unes des définitions les plus parlantes et rappeler une certaine évolution historico-scientifique. Quelle que soit la définition retenue, la corrosion met toujours en jeu un métal et un milieu. Mais il semble souvent que ce soit plus l’aspect matériau, dans un environnement donné et des conditions d’emploi fixées, qui oriente la plupart des études.

Les coordinateurs de cet ouvrage ont souhaité mettre, pour débuter, l’accent sur la « Chimie des solutions » ; le milieu à l’honneur, si l’on peut dire, même si parler de solutions c’est peut-être réduire les diversités physicochimiques: les milieux hétérogènes ou les milieux dispersés pourraient être oubliés. Il faudra bien cependant considérer les phénomènes de solubilité, de précipitation, de dispersion. Et, pourquoi pas, aborder la chimie de milieux moins traditionnels : liquides ioniques, milieux supercritiques

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Extrait du titre Mesures de la corrosion
Par Bernard Normand, Roland Oltra, Nadine Pébère
Publié aux Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR)

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