Utilisateur:Goelette Cardabela/Bac à sable/Notions de corrosion de carène

• Les coque métalliques sont particulièrement exposées à la corrosion.

• Les coques en matériaux isolants sont exposées à la corrosion par les pièces métalliques fixées à la coque telles que : vannes, mèches métalliques, visseries, etc.

Constitution des métaux

Un métal est un agglomérat de molécules défini comme un matériau dont la cohésion des atomes est assurée par la liaison métallique : tous les atomes de l'objet mettent un ou plusieurs électrons en commun.

Les molécules qui constituent le métal sont en agitation permanente, ils s'entrechoquent à l'état solide et les électrons qui les lient sont d'autant plus agités que la température est élevée.

Comparaison ergodique

Pour bien comprendre la suite, il faut un peu d'imagination.

Les atomes des métaux ont des couches électroniques éloignées de leur noyau dont les électrons se détachent par l'agitation thermique et peuvent circuler à l'intérieur du métal. On les appelle électrons libres ou électons de valence, ils ne contribuent pas à la liaison entre atomes du métal.

Pour un métal on peut considérer que, sous l'effet de l'agitation thermique, des électrons peuvent s'échapper du métal et y retomber après avoir induit un champ électrostatique local. ... sauf si ces électrons sont entraînés pas un champ électrique extérieur comme au voisinage des coques de bateaux ... ou qu'il soit capté par un ion de passage ...

Ce qui se passe localement pour un électron se reproduit statistiquement sur l'ensemble de la surface du métal. Ceci engendre une différence de potentiel (ddp) entre le milieu extérieur et le métal.
Le champ électrique s'exprime en volt par mètre. La ddp d'un métal isolé en milieu marin est connue pour chaque métal, ainsi la ddp pour le zinc est de l'ordre de 1030 millivolts pour une température de la mer autour de 20°C. Ainsi le champ électrique de retour de l'électron vers le métal est connu :1030 millivolt par mètre et caractérise le métal zinc en milieu marin. Cependant les tableau de référence sont toujours exprimés en volt ou millivolt

Lorsque le métal est électriquement isolé la dégradation est minimisée. Il suffit en général d'isoler le métal par de la peinture pour réduire considérablement la corrosion.

Lorsque le métal est relié à une tresse de masse ...

Valeurs de potentiel d'arrachement des électrons

On a fixé arbitrairement le potentiel chimique standard des protons en solution comme étant nul à toute température. En référence à cette valeur, la liste des potentiels standard a été établie pour de très nombreux matériaux. Ces potentiels ont des valeurs relatives selon la façon dont on les considère; par exemple : La valeur relative du potentiel d'oxydoréduction du zinc est de -0,76 volts/proton alors que l'on considère qu'elle est de -1,030 volts/aliages inoxydables, en corrosion galvanique (cas d'une coque immergée).

Toutes ces valeurs sont à évaluer avec précaution car elles peuvent changer, voire s'inverser

Microcourants

Une coque immergée est entourée de pas mal de choses en plus des animaux et végétaux qui y adhèrent. il y a des électrons qui ont échappé aux métaux, des ions avec des particules recomposées avec le milieu ambiant. Il suffit qu'un champ électrique passe par là pour déstabiliser tout ce milieu.

1. Une coque, à l'ancre ne devrait pas être corrodée par autre chose que les échanges ioniques entre les différents matériaux. La corrosion est alors minimisée.
2. Une coque au port ou au voisinage industriel est soumise aux champs électriques. En particulier il faut dire que les anodes en zinc fixées aux palplanches protègent les palplanches, pas les bateaux !

Quelques indications sur la corrosion galvanique

Selon l'article de l'ANPEI

Pour lutter contre la corrosion galvanique, il suffit d’abaisser le potentiel électrique des métaux à protéger par rapport à leur potentiel naturel. Et ce, tant en eau de mer qu’en eau douce. Ceci est réalisé, sur les petites unités, à l’aide d’anodes sacrificielles la plupart du temps en zinc, dont le potentiel naturel est de -1030 mV. De fait, il y a circulation d’un courant d’oxydation significatif dès que la différence de potentiel entre deux métaux excède 200 mV.

Ainsi, un ensemble composé d’une hélice en bronze (potentiel -280 mV), située à l’extrémité d’un arbre en inox (potentiel -550 mV), relié à un moteur en acier (potentiel -650 mV) sera protégé par une simple anode en zinc pendant un laps de temps donné si :

1. elle fonctionne correctement
2. elle est placée au bon endroit
3. elle est de taille suffisante.

L’anode zinc permet ainsi de transformer tous les autres métaux en cathode et d’inverser la perte de matière qui résulte de l’activité électrique.

Le potentiel des équipements immergés d’une coque polyester doit être mesuré entre -1000 mV et -750 mV pour que la protection soit acquise. Pour une coque acier, ces mesures deviennent -1050 mV et -800 mV.

En dessous, (c’est à dire vers le 0 mV), il y aura sur-protection (avec conséquences), au delà, sous-protection (également avec conséquences, mais beaucoup plus néfastes).

Encore faut-il que la coque ne soit pas reliée à la terre du quai .... La terre de la prise secteur au quai ne doit servir qu'aux seuls appareils qui y sont connectés.

Mesure du puits de potentiel d'une coque

Elle se fait tous simplement avec un galvanomètre capable de mesurer des tensions inférieures à 2 volts. Une électrode de référence en métal de faible potentiel (argent, or, etc. qui trempe dans le bain ambiant ; mer, canal, étang, etc.) et chaque masse métallique susceptible de subir l'attaque galvanique. Il peut être intéressant de déplacer l'anode de référence le long de la coque.

Expérience

Selon Volta, un élément de pile est constitué par un "sandwich", un premier métal (une électrode), une solution aqueuse (eau salée), un autre métal différent du premier (deuxième électrode).

Vous pouvez faire un test entre une électrode en zinc et une électrode en cuivre, argent, or, ou avec d'autres métaux :

Dans un verre rempli d'eau salée

1. Plonger une lame de zinc et une lame de cuivre, éviter qu'elles entrent en contact.
2. Un multimètre ordinaire permet de constater qu'il existe une différence de potentiel voisine de 1 V entre les deux lames.
3. Notez le sens de la différence de potentiel, + ou - (en volt).
4. Faites varier la distance entre les deux électrodes.

Si l'on utilise une lame d'argent au lieu de cuivre, la tension est proche de 1,5 V.

Notez que la solution transporte les ions et que le cuivre, qui relie les deux électrodes par le voltmètre, transporte les électrons.

Inter-connectez les deux métaux par une résistance électrique

Observez l'action sur chaque électrode après quelques heures.

La réaction (l'oxydation du zinc) est plus ou moins rapide selon la valeur de la résistance électrique.

Notes Références

Notes

Notez cet excellent article qui propose aussi des solutions : L'électrolyse des coques métalliques

Références