Révision Examen Flashcards
Expliquez, et donnez un exemple « Une valeur de rapport de Pilling-Bedworth d’un revêtement par rapport au métal de base très supérieur ou très inférieur à 1 n’est pas souhaitable vis-à-vis quelques formes de corrosion ».
Le rapport Pilling-Besworth = Volume métal oxydé / Volume métal initial
= 1 : l’oxyde protège bien la surface.
> 1 : l’oxyde ne protège pas la surface. Il forme un film contraint fragile, il peut se briser à cause des tensions (ex: aluminium = 1,7)
<1 : Le film d’oxyde est poreux (corrosion générale), ou très mince ( corrosion localisée)
(ex : magnésium =0.88)
Cependant, dans certaines conditions, les tensions de compression dues à un rapport de Pilling-Bedworth plus grand que prévu, déforment la couche ou l’alliage et peuvent agir comme un mécanisme du soulagement
L’oxyde Cr2O3 s’est formé sur du chrome pur à 1100 C (2012oF). Un rapport PillingBedworth de 2.0 résulte de contraintes de compression élevées dans l’oxyde, qui est soulagé en bouclant et en spallant
Expliquez les raisons : « La sulfuration de l’acier à haute température est plus grave que l’effet de l’oxydation avec l’oxygène ».
La formation des sulfures se produit principalement dans les sites où l’oxyde protecteur a cédé. Une fois que le soufre entre dans l’alliage, il semble que ce soufre se combine avec le chrome et l’aluminium pour donner des sulfures et ralentit le processus de la formation et la réparation de l’oxyde protecteur.
Une fois que le soufre a formé les sulfures, des précipités discrets de sulfures peuvent être observés sous l’oxyde protecteur. Le soufre peut être déplacé vers l’intérieur, en formant de nouveaux sulfures plus en profondeur dans les alliages, aux joints des grains ou dans des sites préférentiels, tels que des carbures de chrome ou des phases riches en aluminium
Étant donné que les sulfures du métal se forment beaucoup plus rapidement et fondent plus aisément que les oxydes, la qualité de protection par les sulfures est très médiocre
Expliquez et commenter la dézincification d’un laiton (Cu-Zn) dans un milieu du pH d’acide chlorhydrique à la température ambiante.
C’est un type de corrosion sélective. Le cuivre est plus noble que le zinc. Dans un milieu acide, la dissolution sélective a donc lieu, puisque le potentiel de réduction de zinc est plus faible. Les zones riches en Zn seront attaqués d’abord. Le cuivre aussi se dissout mais se réduit aussitôt, on obtient alors un précipité poreu de cuivre, le zinc étant en solution.
Anode : Zn —— > Zn 2+ + 2e-
Cathode : 2H+ + 2e- —– > H2
Expliquez la corrosion due aux matériaux mouillés (Poultice Corrosion) qui conduit à la corrosion localisé par crevasse ou à la formation des piqûres.
Il se produit lorsqu’un matériau absorbant tel que du papier, le bois, l’amiante, le sac, le tissu, etc. est en contact avec une surface métallique qui devient mouillée périodiquement. Pendant les périodes de séchage, des régions adjacentes humide et sèche se développent. Près des bords des zones humides et en raison de la quantité limitée d’oxygène dissous, une cellule d’aération différentielle se développe, ce qui conduit à la corrosion par piqûres
La « Poultice » corrosion peut être prévenue en évitant le contact des matériaux absorbants avec une surface métallique, de par leur conception ou par la peinture, par exemple (Godard, 1970). L’utilisation d’un matériau stratifié qui n’absorbe pas l’humidité et puisse sceller les bords. Un nettoyage périodique et un séchage sont aussi de bonnes mesures préventives (ASM International, 1999).
Expliquez le phénomène d’empiètement (martèlement) de la forme corrosion–érosion et commentez la somme de différents dégâts qui sont causés par ce type de corrosion.
L’attaque par empiétement ou martèlement (impingement) est une forme de corrosion-érosion dans laquelle un liquide en écoulement turbulent, contenant des bulles d’air emprisonnées et des particules solides en suspension, frappe une surface métallique et endommage son film protecteur. Le choc des bulles d’eau ou d’air contre le métal provoque une usure de la surface.
Donc, dans la majorité des cas, l’attaque par empiètement est due à la turbulence de l’écoulement. Les dégâts résultent à la fois de facteurs chimiques et mécaniques :
1- Si les conditions d’agitation sont telle que les zones de hautes et de basses pressions inférieures à la pression atmosphériques sont formées, de bulles se créent à l’interface liquide-surface métallique. Les bulles explosent et causent souvent des dégâts à la couche protectrice et à la surface métallique elle-même ( cavitation érosion)
2- Quand deux surfaces sont sujettes à de faibles déplacements inférieurs au micromètre sous charge, on observe aussi la corrosion par frottement ou par usure.
Expliquez les modalités et les effets nuisibles de la corrosion influencé par les microorganismes.
La corrosion influencé par les microorganismes a 3 modalités:
Piles d’aération différentielle
Les bactéries forment un biofilm, le dépôt de ce film n’est pas uniforme. Les régions découvertes auront accès libre à l’oxygène et jouent un rôle de cathode, alors que les zones couvertes jouent le rôle d’anode. La corrosion sous dépôt, corrosion par crevasse ou corrosion
par piqûre peuvent se produire. Selon le pouvoir oxydant, la capacité des bactéries et la concentration d’ions chlorures, la corrosion peut être accélérée.
M —————————- > Mn+ ne- (anode)
2 H+ + ½ O2 + 2 e- ——— > H2O (cathode)
Production d’acides organiques et inorganiques
Les bactéries qui oxydent le soufre peuvent produire jusqu’à approximativement 10% de H2SO4. Ce pH acide est très corrosif à beaucoup de revêtements des métaux, céramique et béton. Les autres bactéries peuvent produire des acides organiques ( acide formique : C2H2O2: l’acide succinique: C4H6O4) qui sont aussi malfaisants et spécialement à quelques revêtements organiques.
Production de sulfures
Les bactéries réductrices de sulfate (SRB) sont des bactéries qui facilitent la réaction cathodique qui contrôle le taux de corrosion dans ce milieu
4 Fe——- > 4 Fe 2+ + 8e- (anodique)
8 H+ + 8e- —- > 8 H (cathodique)
So42 + 8 H — > S2- + 4H2O
Expliquez la combinaison de la corrosion par frottement avec la corrosion sous fatigue et les formes ou les types d’attaque qui peuvent être observés.
La quantité de métal attaqué par la corrosion par frottement est proportionnelle à l’importance de la réduction de la résistance à la fatigue.
Les chocs répétés par le frottement fragilisent des sites sur la surface de métal, il s’y crée des fissures que diminuent la résistance à la fatigue. Aux ces fissures, on peut observer la corrosion localisée par piqûres.
Donc, les corrosions par frottement et sous fatigues sont sous le forme de corrosion influencés par des paramètre mécaniques. Elle sont généralement localisées.
Expliquez la différence entre la corrosion sous fatigue et la corrosion sous tension en ce qui concerne le milieu corrosif, les contraintes requises et la morphologie de la propagation des fissures.
Sous fatigue
Sous tension
Milieux corrosifs
Nombreux, non spécifiques, influencés par le pH, la température, la pression, la concentration d’oxygène et la composition de la solution.
Spécifiques par rapport au métal, s’il n’y a pas de contrainte, il n’y a pas de corrosion.
Contraintre requise
Il n’y a pas de limites de contrainte minimum. Mais il doit avoir contrainte cyclique. Si la fréquence est faire, le métal est plus en contact avec l’espèce corrosive, donc les dégâts sont pires.
Il y a une contrainte minimale qui dépend de la température de la solution et de l’environnement.
La morphologie
Les chocs répétés fragilisent des endroits où la corrosion peut-être par piqûre. Une fissure pénètre jusqu’à une rupture fragile. La surface de rupture peut présenter des stries.
Les sites sous tension subissent une corrosion localisée. Les fissures suivent les sites actifs ; les parois de la fissure sont passives, mais le bout est actif.
Expliquez et schématisez le mécanisme de la fragilisation par l’hydrogène moléculaire qui mène à la formation d’une cloque (boursouflure).
L’intérieur du réservoir contient un électrolyte acide et l’extérieur est exposé à l’atmosphère. Il y a formation d’hydrogène sur la surface interne résultant de la réaction cathodique de corrosion, La plupart de l’hydrogène diffuse à travers la paroi jusqu’à l’extérieur mais si les atomes d’hydrogène diffusant rencontrent une lacune, ils se combinent pour former une molécule d’hydrogène. Les molécules d’hydrogène ne diffusent pas et la pression du gaz d’hydrogène à l’intérieur de la lacune augmente. La pression d’équilibre de l’hydrogène moléculaire en contact avec l’hydrogène atomique est de plusieurs milliers d’atmosphères, ce qui est suffisant pour causer la rupture de pièces de métal.
Expliquer l’effet possible du soudage sur la corrosion de l’acier inoxydable et suggérer les moyens de prévention possible au moins partiellement.
Les précipités formés sont le résultat de l’exposition des métaux à des températures élevées (durant la production, fabrication et le soudage) souvent initient et croissent préférentiellement au joint de grains. La corrosion inter-granulaire se produit lorsque les joints de grain ont un potentiel plus anodique que sur les grains et une dissolution préférentielle s’amorce. Si les précipités sont riches en éléments d’alliage qui sont essentiels à la résistance à la corrosion les régions adjacentes aux joints de grains sont épuisées de ces éléments. Le métal devient ainsi susceptible à une attaque intergranulaire s’il est dans un environnement corrosif.
Des traitements thermiques appropriés peuvent conduire à une homogénéité du matériau et réduire la vitesse de corrosion.
12- Donnez les équations électrochimiques de la pile de corrosion en absence et en présence de l’oxygène en milieu acide. Expliquez la ou les raisons de la croissance, le ralentissement et de la décroissance de la cinétique de corrosion par l’oxygène:
« Augmenter la concentration de l’oxygène accélère la corrosion du fer dans l’eau distillée selon une relation linéaire (taux de corrosion en fonction de logarithme de la concentration de l’oxygène). Toutefois, pour la région des concentrations de 4 à 12 mL O2/L, il y a un ralentissement de l’attaque et la relation linéaire n’est plus vérifiée. Aussi, au-delà d’une concentration critique à environ 12 mL O2/L, le taux de corrosion du fer chute avec la quantité croissante de l’oxygène ou pression partielle plus élevé de l’oxygène A»
Anode : Fe ————- > Fe2+ + 2e- (Eo = -0,44V)
Cathode : 2H+ + 2e- —- > H2 (Eo = 0V)
2H+ + 2e- + ½ O2 —- > H2O ( Eo = 1,23 V )
La concentration critique de l’oxygène bien qu’augmenter la concentreation de l’oxygène accélère la corrosion du fer, il a été trouvé qu’au delà d’une concentration critique, le taux de
corrosion chute à des valeurs moins importantes:
Point a: Des déviations de la relation linéaire entre le taux de corrosion et la concentration en oxygène se produisent de préférence dans l’eau distillée. À une valeur approximative de 4 mL O2/L, le taux de corrosion en fonction de la concentration d’oxygène commence à décroître jusqu’au point a. Le point a correspond à la saturation de l’eau distillée avec l’oxygène atmosphérique.
Point b : Si l’oxygène est barboté dans l’eau distillée et si la concentration critique d’oxygène dissout arrive à environ 12 mL O2/L, la vitesse de corrosion commence à diminuer (Point b). Cette valeur augmente avec des sels dissouts et la température, et diminue avec l’augmentation de la vélocité et du pH. À un pH d’environ 10, la concentration critique en oxygène atteint la valeur de l’eau saturée en air (6 mL O2/L) et demeure inférieur pour des solutions plus alcalines.
Poitn c : Apparemment, pour des pressions partielles supérieures, plus d’oxygène atteint la surface métallique que celle réduit par la réaction de corrosion; par conséquent disponible pour former le film passif. On assiste à la l’action inhibitrice de l’oxygène (oxydation et/ou passivation) plutôt qu’à l’accélération de la corrosion. En effet, la diminution du taux de corrosion est causé par la passivation du fer par l’oxygène tel que montré par le potentiel du fer dans l’air humide (saturé avec l’eau) de -0.4 à -0.5 V/ SHE et dans l’eau saturé avec l’oxygène de 0.1 à 0.4 V (28 mL O2/L).
L’épaisseur d’un mur de réservoir en acier nécessite 5 mm pour les considérations mécaniques, et si la vie utile visée est (10 années) et en considérant un taux de corrosion de 0.4 mm/année, quelle épaisseur totale qu’on recommande pour ce réservoir et indiquez les raisons de cette pratique en conception souvent adopté?
Épaisseur d’un mur d’acier pour les considérations mécaniques 5mm
Vie utilie ( 10 années) avec un taux de corrosion de 0,4mm/année 4mm
Facteur de sécurité ( 100% du taux de corrosion) 4mm
Épaisseur recommandée: 13mm
La raison de cette pratique est: prendre facteur de sécurité = 100% du taux de corrosion pour lutter contre les autres types de corostion (galvanique, localisée) s’il existent.
Expliquez, schématiser et donnez un exemple: « Une corrosion par crevasse peut être créé à cause d’une différence de concentration en ion métallique»
Ce type de corrosion est dû à la présence d’une quantité de solution corrosive et qui est stagnante au voisinage d’un trou, d’un joint de dépôt, ou de toute autre chose qui peut former une crevasse (caverne) .
La présence d’espaces étroits entre deux métaux est un site propice pour la corrosion localisée par crevasse appelée également corrosion caverneuse ou corrosion sous dépôts. Ce type de corrosion résulte de l’établissement d’une pile d’aération différentielle et d’une milieu riche en sel et stagnant. L’espace entre les deux matériaux est moins éré, a une faible superficie et emprisonne un milieu souvent riche en sel. Tous ces facteurs favorisent une corrosion localisée par crevasse.
Comme la pile différentielle de l’oxygène est majeure dans la corrosion par crevasse, il faut aussi considérer l’importance de l’activité des ions métalliques. Ces deux facteurs doivent être considérés à côté de la variation de pH de la solution contenu dans la crevasse.
Ex: On y considère un métal immergé dans une solution aérée d’eau de mer (pH = 7). Le métal se dissout et l’oxygène se réduit, les réactions sont uniformes sur toute la surface. Après une courte durée, l’oxygène s’épuise dans la crevasse alors que le métal se retrouve à l’extérieur de la crevasse et la plupart du temps, agit comme cathode. Les ion Cl- migrent dans la crevasse et il y a formation de chlorures métallique. Il y a également une saturation et une hydrolyse de chlorure métallique pour régénérer l’acide qui augmente l’attaque.
Décrivez le taux de corrosion-érosion de l’aluminium 3003 par une solution d’acide nitrique en fonction de la vitesse d’agitation
L’aluminium peut former des films de nitrate d’aluminium ou d’oxyde d’aluminium dans l’acide nitrique(couche protectrice). À faible vitesse, il n’y a pas d’attaque alors que pour des vitesses supérieures à 1,22 m·s-1 , la couche protectrice est enlevée et la corrosion- érosion se produit plus rapidement.
