Déjouer la corrosion : maîtrisez la durabilité de l'acier inoxydable

Le Défi de la Corrosion

L'acier inoxydable joue un rôle vital dans diverses industries, de la construction aux dispositifs médicaux, grâce à sa résistance à la corrosion et à sa durabilité.

Cependant, malgré son nom, l'acier inoxydable n'est pas totalement immunisé contre la corrosion. La compréhension de ce phénomène, qui peut compromettre l'intégrité structurelle et la fonctionnalité des composants, est essentielle pour les professionnels.

Cet article se penche sur les fondamentaux de la corrosion, offrant un aperçu des différents types et de leurs impacts, ainsi que des stratégies pour une prévention et une gestion efficaces.

Fondamentaux de la corrosion

Les Principes de la corrosion expliqués

La corrosion est un processus électrochimique naturel où les métaux tendent à retourner à leur état original, souvent sous forme d'oxydes ou d'autres composés.

Dans le cas de l'acier inoxydable, la corrosion se produit lorsque le film protecteur d‘oxydes de chrome en surface, appelé la couche passive, est endommagé ou exposé à un environnement corrosif. Ce processus peut mener à une détérioration progressive, affectant la résistance et l'apparence du métal.

Identifier les Différents Types de Corrosion

Il est crucial de reconnaître les différents types de corrosion pour adopter les mesures préventives adéquates. Parmi les plus communs pour les aciers inoxydables, on trouve :

• la corrosion généralisée : affecte toute la surface de contact entre le matériau et le milieu et se traduit par une coloration plus ou moins sombre. Elle illustre une incompatibilité entre le matériau et le milieu.

  
  

• La corrosion par piqûres : caractérisée par de petits trous ou piqûres sur la surface, souvent causée par la présence d’halogénures et notamment les chlorures.

  

  
  

• La corrosion intergranulaire : se produit le long des joints de grain du métal, souvent due à une exposition à haute température : traitement thermique, soudage, fonderie ou utilisation.

  
  

• La corrosion caverneuse ou corrosion sous joint : elle s’amorce dans une zone de confinement, comme par exemple sous un joint, avec la rupture du film passif et l’acidification du milieu. Le métal se corrode sous la forme d’une “caverne”.

  

  
  

• la corrosion sous contraintes : le phénomène se développe lorsque il y a inadéquation entre un matériau, les contraintes appliquées ou intrinsèques et le milieu environnant. Attention, le milieu peut être peu agressif en association à un métal très contraint ou au contraire, un milieu très agressif avec un métal peu contraint.

  

  
  

• La corrosion galvanique : survenant lorsque deux métaux de potentiels électrochimiques différents sont en contact dans un électrolyte, provoquant une réaction électrochimique.

Certaines formes de corrosion moins communes existent :

• La corrosion bactérienne : les plus fréquentes avec les aciers inoxydables sont les bactéries sulfato-réductrices, souvent à base de soufre.

• La fatigue corrosion : c'est une corrosion qui allie un phénomène vibratoire de fatigue mécanique dans un milieu agressif.

• La corrosion par cavitation et par érosion : deux phénomènes de corrosion qui une fois démarrés avancent de façon exponentielle. Dans le 1er cas, ce sont les turbulences, dans l'autre, les gaz dissous dans le fluide véhiculé, qui génèrent la rupture de la couche passive et amorcent la corrosion. Une fois amorcées, leur propagation est exponentielle.

Facteurs de risque de corrosion

La corrosion des aciers inoxydables peut être influencée par divers facteurs

environnementaux et de fabrication. Comprendre ces facteurs est essentiel pour prévenir la corrosion et maintenir la durabilité du matériau.

Influence de l'Environnement

L'environnement joue un rôle crucial dans la corrosion de l'acier inoxydable. On peut entendre par environnement :

• Soit l’environnement qui agresse la couche passive

• Soit l’environnement qui permet la passivation

Les facteurs clés de l’environnement agressif comprennent :

• Exposition aux Chlorures : Les environnements riches en chlorures, comme les zones côtières ou l'utilisation de sels de déneigement, peuvent accélérer la corrosion par piqûres.

• Humidité et Température : L'humidité, surtout lorsqu'elle est associée à des températures élevées, favorise la corrosion, notamment la corrosion caverneuse ou appelée encore corrosion sous joint ou sous dépôts.

• Polluants Atmosphériques : Les gaz industriels, tels que le dioxyde de soufre, peuvent accroître le risque de corrosion atmosphérique.

• Temps de contact avec les éléments agressifs.

Les facteurs clés de l’environnement qui permet la repassivation :

• Apport d’oxygène qui permet la reformulation de la couche passive

• Les rinçages soignés à l’eau vont participer à la repassivation

Impact de la Fabrication et des Traitements

Les processus de fabrication et de traitement peuvent également influencer la résistance à la corrosion :

• Soudage : La chaleur du soudage peut altérer la structure cristalline de l'acier, créant des zones plus susceptibles à la corrosion.

• Traitement thermique : réalisé dans de mauvaises conditions (notamment pour les paramètres de refroidissement), il peut comme le soudage, modifier la microstructure et diminuer la résistance à la corrosion.

• Traitements de Surface : Des finitions de surface inappropriées peuvent compromettre la couche passive de l'acier et augmenter la vulnérabilité à la corrosion en surattaquant la surface, par exemple.

• Contraintes mécaniques : Les contraintes induites par le formage, le pliage, ou d'autres actions mécaniques peuvent conduire à une corrosion par pollution ferreuse ou à une corrosion sous contrainte.

Conditions d’utilisation et entretien

La façon dont l'acier inoxydable est utilisé et entretenu a également un impact significatif sur sa résistance à la corrosion :

• Exposition chimique : Une exposition régulière à des produits chimiques agressifs peut dégrader la couche protectrice de l'acier inoxydable.

• Nettoyage et maintenance : Un nettoyage inadéquat peut laisser des résidus agressifs qui favorisent la corrosion par ressuage de produits agressifs.

  L'entretien régulier est lui essentiel pour permettre la régénération de la couche passive et donc prévenir les dommages causés par la corrosion.

• Process de nettoyage : L’application stricte des procédures et des conditions opératoires pour éviter des dégradations.

En comprenant et en gérant ces facteurs de risque, il est possible de maximiser la durabilité des aciers inoxydables et de maintenir leurs propriétés dans des conditions d'utilisation variées.

Sélection stratégique des aciers

La sélection de l'acier inoxydable approprié est une étape cruciale pour assurer la durabilité et la résistance à la corrosion dans diverses applications. La

compréhension des différents alliages et leur sélection en fonction des besoins spécifiques sont essentielles.

Comprendre les différents alliages

L'acier inoxydable se décline en plusieurs alliages, chacun possédant des propriétés uniques qui le rendent adapté à des applications spécifiques. Les principaux types incluent :

• Austénitique (ex : 304, 316) : Ces aciers sont les plus couramment utilisés et se caractérisent par une bonne résistance à la corrosion, une excellente formabilité et leur ductilité à basses températures. La nuance 316, en particulier, est connue pour sa bonne résistance aux chlorures.

• Ferritique (ex : 430) : Moins coûteux et magnétiques, ces aciers ont une résistance à la corrosion inférieure aux austénitiques mais sont utiles dans certaines applications en lien avec la tôlerie et l’esthétique : ex la porte du réfrigérateur.

• Martensitique (ex : 410, 420) : Ces aciers offrent une résistance mécanique élevée mais une moindre résistance à la corrosion.

  Ils sont souvent utilisés pour la fabrication des outils et des couteaux ainsi que les équipements mécaniques de milieux humides.

• Duplex (ex : 2205) : Combinant les propriétés des aciers austénitiques et ferritiques, les aciers duplex offrent une résistance à la corrosion et une résistance supérieures, en particulier contre la corrosion intergranulaire . Il convient de respecter leurs limites d’utilisation en évitant les basses températures.

Choisir l'acier pour sa résistance à la corrosion

La sélection du bon type d'acier inoxydable pour une application donnée doit être basée sur plusieurs critères, notamment :

• Environnement d'utilisation : Choisir un alliage résistant aux types de corrosion présents dans l'environnement spécifique (par exemple, 316 pour les environnements contenant des chlorures à température ambiante).

• Contraintes mécaniques et thermiques : Évaluer la résistance mécanique et la stabilité thermique nécessaires pour l'application.

• Budget et disponibilité : Considérer les coûts et la disponibilité des différents alliages, en équilibrant les besoins en performances avec les contraintes budgétaires de fabrication et de maintenance.

• Compatibilité avec les procédés de fabrication : S’assurer que l'alliage sélectionné est compatible avec les méthodes de fabrication et de traitement prévues, comme le soudage ou la mise en œuvre.

La sélection judicieuse des aciers inoxydables en fonction de ces critères permet d'optimiser la performance et la durabilité des structures et des produits, minimisant ainsi les risques de corrosion et les coûts de maintenance.

Prévention et contrôle de la corrosion

La prévention et le contrôle de la corrosion sont des aspects essentiels pour garantir la longévité et l'intégrité des structures et équipements en acier inoxydable. Une approche proactive implique non seulement le choix judicieux des matériaux mais aussi une attention particulière lors de la conception, de la fabrication, et de l'utilisation.

Méthodes de Prévention

Les techniques préventives de la corrosion dans l'acier inoxydable comprennent :

• Sélection et utilisation appropriées des matériaux : Comme mentionné précédemment, choisir l'acier inoxydable adapté à l'environnement spécifique et aux contraintes de l'application est fondamental.

• Conception et construction soignées : La conception doit minimiser les zones susceptibles à la corrosion (par exemple, éviter les recoins où les fluides corrosifs peuvent s'accumuler)

  et définir les modes d’assemblages. La qualité de la construction, y compris le soudage et la mise en œuvre, doit assurer l'intégrité de la structure.

• Protection de surface : Les traitements de surface chimiques augmentent la résistance à la corrosion, particulièrement dans les environnements agressifs.

• Maintenance régulière : Un entretien régulier, incluant le nettoyage et l'inspection, est crucial pour identifier et traiter les premiers signes de corrosion.

Stratégies de détection et de mesure

Éviter la corrosion serait la meilleure solution. La corrosion engendre des coûts directs (arrêt et perte de production) et indirects (mauvaise image de marque). C’est donc en commençant par la prévention que l’on peut limiter son impact.

Dans un second temps, la surveillance et la mesure de la corrosion sont essentielles pour contrôler son avancement et prendre des mesures correctives en temps opportun :

• Inspections visuelles : Les inspections régulières permettent de détecter les signes de corrosion, comme les changements de couleur, les piqûres, ou les fissures.

• Tests non destructifs : Des méthodes comme l'ultrason, la radiographie, ou la mesure de l'épaisseur peuvent aider à détecter la corrosion sans endommager le matériau.

• Analyse chimique des fluides recueillis ou des résidus de corrosion (prélèvement non destructif) : Des tests chimiques peuvent être utilisés pour identifier les composés formés et analyser les dépôts corrosifs pour comprendre la nature de la corrosion.

• Monitoring en continu : L'utilisation de capteurs et de systèmes de surveillance en temps réel permet de suivre l'état de la corrosion et d'intervenir rapidement si nécessaire.

En intégrant ces stratégies de prévention et de détection dans le cycle de vie des structures et équipements en acier inoxydable, il est possible de minimiser l'impact de la corrosion et de prolonger significativement la durabilité des installations.

Applications pratiques et études de cas

Gérer la corrosion dans les projets industriels

exemples d'application de stratégies de gestion de la corrosion.

Un exemple pratique : prenons le cas d’un capteur ultrason débimètre pour les cours d’eau. La tige est en acier inoxydable austénitique. Après une utilisation en eau de mer, l’extrémité de la tige du capteur s’est corrodée sous la bonnette de protection.

On constate une coloration orangée et un dessin de “vague” d’usure autour du trou d’ouverture du capteur. Il s’agit d’une corrosion caverneuse et peut être même d’une corrosion érosion liée au fluide en contact.

La vérification analytique du matériau met en évidence une nuance austénitique sans molybdène, c'est-à-dire AISI 304 ou 1.4301. En eau salée, une nuance plus résistante à la corrosion aurait été plus judicieuse : AISI 316 ou 1.4404. Après un choix de nuance plus adapté, le design doit être revu pour limiter les turbulences et éviter l’effet de” caverne” sous la bonnette de protection.

Une recherche plus détaillée sur les conditions de fabrication et d’utilisation identifie en fait, une erreur de matière première en fabrication. La mise en place d’un système de vérification analytique de la matière première (repère de couleur entre les 2 nuances AISI 304/AISI 316) a permis de résoudre le problème au stockage de la matière première. Ce capteur étant destiné à une utilisation temporaire dans les fleuves, la nuance AISI 304 convient en lui accordant un entretien régulier.

Sauf à envisager la fabrication de capteurs différents pour l’eau douce et l’eau salée, le choix de la nuance au molybdène : AISI 316 est préférable pour éviter l’utilisation dans un milieu de mesure inadéquat.

Vers l'avenir de la résistance à la corrosion

L'industrie de l'acier inoxydable est en constante évolution, avec des recherches et des innovations continues visant à améliorer la résistance à la corrosion. L'avenir promet des avancées significatives dans la composition des alliages, les traitements de surface, et la durabilité globale des matériaux.

Innovations en matière de résistance

Les avancées technologiques récentes et en cours dans le domaine de la résistance à la corrosion comprennent :

• Développement de nouveaux alliages : La recherche se concentre sur la création de nouveaux alliages d'acier inoxydable alliant une meilleure résistance à la corrosion dans des conditions extrêmes, comme les environnements hautement corrosifs ou à températures élevées à un coût d’alliage approprié.

• Traitements de surface améliorés : L'application de traitements de surface avancés augmente la résistance à la corrosion et réduit le besoin de maintenance, tout en essayant de minimiser l’impact environnemental et la consommation d’eau.

• Utilisation de la technologie des matériaux composites : L'intégration de matériaux composites avec l'acier inoxydable peut offrir une résistance accrue tout en réduisant le poids, ce qui est particulièrement utile dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile. Attention néanmoins, à sa recyclabilité.

Perspectives et évolutions futures

En regardant vers l'avenir, plusieurs tendances et domaines de recherche se dessinent :

• Recyclabilité de l'acier inoxydable : Avec un accent croissant sur la durabilité et l'éco-responsabilité, le développement de processus de recyclage plus efficace pour l'acier inoxydable est en cours, visant à réduire l'empreinte écologique tout en conservant les propriétés des matériaux.

• Amélioration des nuances existantes : Des recherches sont menées pour améliorer les nuances d'acier inoxydable existantes, en augmentant leur résistance à la corrosion sans compromettre d'autres propriétés essentielles comme la résistance mécanique ou la mise en forme.

• Matériaux émergents et innovants : L'exploration de nouveaux matériaux et alliages, tels que les aciers inoxydables à faible teneur en nickel ou enrichis en éléments d’addition comme le molybdène, vise à offrir des solutions sur mesure pour des applications spécifiques nécessitant une résistance à la corrosion exceptionnelle.

Ces avancées et recherches sont cruciales pour répondre aux défis futurs dans divers secteurs industriels et continuer à améliorer la performance et la durabilité des aciers inoxydables.

Synthèse et perspectives

Cette section vise à rassembler les points essentiels abordés tout au long de l'article, soulignant l'importance de la gestion efficace de la corrosion des aciers inoxydables, et à encourager une poursuite de la formation et de la sensibilisation dans ce domaine.

Récapitulatif et importance de la gestion

La corrosion des aciers inoxydables, bien que ces matériaux soient réputés pour leur résistance, reste un défi majeur dans de nombreuses applications industrielles. Les points clés à retenir pour prévenir, minimiser et contrôler la corrosion sont

• Facteurs de risque : La corrosion est influencée par des facteurs environnementaux, de fabrication et d'utilisation.

• Sélection stratégique des matériaux : Choisir le bon type d'acier inoxydable en fonction de l'application et de l'environnement.

• Prévention et contrôle : Des mesures préventives, telles que la conception appropriée, les traitements de surface, et une maintenance régulière.

• Innovations et évolutions : L'industrie continue d'évoluer avec de nouvelles recherches et innovations pour améliorer la résistance à la corrosion.

Encourager la formation et la sensibilisation

Pour naviguer efficacement dans le domaine complexe de la corrosion des aciers inoxydables, une formation continue et une sensibilisation accrue sont indispensables :

• Formations professionnelles : Les professionnels du secteur sont encouragés à diffuser par des formations spécialisées permettant de rester à jour avec les dernières avancées et meilleures pratiques en matière de prévention et de gestion de la corrosion.

• Ressources et communautés de pratique : Utiliser des ressources en ligne, participer à des séminaires et rejoindre des communautés professionnelles peut aider à partager les connaissances, les expériences et les solutions innovantes en matière de corrosion.

• Engagement continu : L'apprentissage et l'adaptation continus sont essentiels pour faire face aux défis émergents et appliquer efficacement les solutions de gestion de la corrosion.

En conclusion, une approche holistique et informée en matière de gestion de la corrosion est indispensable pour maximiser la durabilité et l'efficacité des aciers inoxydables dans diverses industries. L'engagement envers la formation continue et la sensibilisation aux dernières avancées est la clé pour relever ces défis.

Passez à l'action avec Easy Inox

Pour naviguer dans le monde complexe de la corrosion de l'acier inoxydable, une formation adéquate est essentielle. Easy Inox vous offre des formations spécialisées pour renforcer vos compétences. Ensemble, abordons vos défis et transformons-les en opportunités.

Contactez Easy Inox dès aujourd'hui pour enrichir vos connaissances.