Inox et corrosion (2) – La résistance des inox à la corrosion
14mars 14, 2015 par Technique Gréement
Comme nous l’avons vu dans l’article précédent, la présence importante de chrome dans les aciers inox favorise l’apparition à leur surface d’une pellicule, très mince et invisible à l’œil nu, appelée film passif ou couche passive.
Cadène inox corrodée
Cette couche de passivation se forme dès que le matériau se trouve en contact d’oxygène (air ou eau par exemple).
La grande stabilité de cette couche constitue une barrière efficace pour neutraliser la corrosion dans les environnements agressifs (airs salins, produits chimiques, etc.)
Pour que cette couche passive se forme naturellement, il est nécessaire que l’alliage contienne plus de 10,5 % de chrome.
La constitution en surface de cette couche protectrice passive s’accompagne d’un appauvrissement en atomes de chrome de la zone périphérique interne de la pièce en inox. (croquis 1)
. Passivation et résistance à la corrosion :
Croquis 1 – Constitution de la couche de passivation
Pour que le film de passivation soit stable, il est important qu’il se forme à l’air dans de bonnes conditions, et avant la mise en service de la pièce.
En fin de fabrication, pour que le film d’oxyde apparaisse naturellement, la pièce doit être soigneusement décapée et entièrement dégraissée afin que rien ne gêne le passage de l’oxygène de l’air jusqu’à la surface de la pièce.
Après soudure, meulage, découpe ou perçage qui auront entrainé un échauffement local de la pièce inox et la rupture de la couche passive initiale, le passage dans une solution d’acide nitrique et fluorhydrique (à manipuler avec précautions.. !) aura pour effet de décaper la pièce et contribuera à la bonne formation de la couche passive.
Pour obtenir une bonne résistance à la corrosion, le choix de la finition de surface est également essentiel.
Un poli miroir, plus lisse, retiendra moins les pollutions externes qu’une surface rugueuse et présentera donc moins d’aspérités et moins de surface à l’oxydation.
La formation du film de passivation consommera donc moins d’atomes de chrome et appauvrira moins l’inox en profondeur.
. Dé-passivation et re-passivation :
Croquis 2 – Reconstitution après dé-passivation locale
La grande propriété de ce film de passivation protecteur est son auto-restructuration.
En effet, quand le film est détruit localement accidentellement (frottements, rayures, pliure) ou par opération mécanique (perçage, usinage…), il a la faculté de se reconstituer instantanément en présence de l’oxygène de l’air.
Les aciers inoxydables sont donc dits « actifs » lorsqu’ils sont travaillés, décapés ou agressés, ou « passifs » lorsque l’oxydation naturelle a permis de reformer le film de passivation protecteur.
Il faut cependant savoir que chaque restructuration du film passif s’accompagnera à nouveau d’un appauvrissement local en chrome. (croquis 2)
Si la situation se renouvelle de façon trop intensive, la zone de métal est à la longue trop appauvrie en chrome, n’est donc plus protégée et se corrode en surface et en profondeur.
Inox et corrosion, la « fatigue-corrosion » :
La succession dé-passivation / re-passivation est un des mécanismes de ce qu’on appelle « la fatigue-corrosion ».
C’est une notion très importante sur laquelle nous reviendrons dans un prochain article « Cadènes et Ancrages » et c’est aussi une notion bien utile pour comprendre certains des déboires mécaniques que rencontrent parfois les gréements de nos voiliers…!
La stabilité de la couche passive dépend aussi du milieu extérieur et du type d’inox choisi pour l’usage qui en est fait.
Ainsi, un inox adapté et résistant dans un milieu donné peut être sujet à la corrosion par altération de sa couche passive si le milieu évolue, change de nature et devient plus agressif.
Mast Jack ( << article précédent… ) (…article suivant >> )
Catégorie Gréement dormant et haubanage, Techniques, théories et pratique | Mots-clés: acier inox, acier inoxydable, corrosion de l'inox, fatigue corrosion, inox, inox marine, oxydation, passivation, rouille
Waouh, j’ai appris un truc, là
Merci !
Dans la pratique, comment détecter une cadène « fatiguée » au sens « fatigue corrosion » du terme?
Bonjour,
Dans les articles bientôt à suivre sur ce sujet, nous allons précisément voir de plus près les effets de la corrosion sur les cadènes et ancrages.
En règle générale, un suintement de rouille sur la pièce est le premier signal d’alerte ! Si il y a rouille c’est que la couche passive est au moins endommagée localement.
Mast Jack.
Bonjour,
J’ai un voilier de 30 ans et les chandeliers en inox rouillent très vite.
Comment les entretenir ??
Cordialement
Ce sujet va également être abordé dans les prochains articles. La solution simple est de les frotter avec une pâte à passiver pour retirer les traces de rouilles et impuretés de surface, bien rincer à l’eau douce et lustrer ensuite pour que la couche passive se reconstitue dans de bonnes conditions.
Mast Jack.
Bonjour
Explications très interressantes
Merci pour votre article très bien fait sauf sur un point: il est inexact de dire « Cette couche de passivation se forme dès que le matériau se trouve en contact d’oxygène (air ou eau par exemple) » dans les faits c’est la molécule d’eau présente dans l’air humide qui fournit l’essentiel de cet oxygène.
L’oxygène de l’air, en solution dans l’eau, a un autre rôle qui est de capter les électrons libérés par la dissolution du métal quand il se corrode.
Cette erreur est commune et de peu de conséquence pratique sur nos bateaux mais véhicule une idée trompeuse. voir à ce sujet mon ouvrage paru chez Dunod:
« La Corrosion des métaux »
Cordialement,
Bernard Baroux
Ancien Professeur INP Grenoble
Collaborateur au laboratoire SIMAP (Sciences et ingénierie des matériaux, INP Grenoble
Ancien membre du comité de direction du CNRS
et aussi …navigateur !
Merci pour votre contribution à cet article, et bienvenu à vos futurs commentaires éclairés pour les 5 articles à venir qui vont poursuivre l’investigation en abordant les implications directes sur les diverses pièces et ancrages « inoxydables » de nos voiliers…!
Mast Jack.
Pour avoir un véritable inox, mes cours de métallurgie d’il y a cinquante ans disaient qu’il fallait du 18/8 : 18 % de Chrome et 8 % de nickel, et du molybdène.
Je pense qu’avec les inox fabriqués en Chine on doit en être bien loin
Avec 18% de Chrome et 8% à 10% de Nickel, il s’agit bien d’acier inoxydable, dit « inox alimentaire » qui résiste bien au jus de citron…!
L’inox « Marine » 18/12 qui contient 12% de Nickel et 2% de Molybdène en plus, résistera mieux à des composants plus agressifs comme le chlore contenu dans le sel de l’eau de mer.
Voir l’article précédent : « Inox et corrosion (1)- Qu’est ce que l’acier inoxydable »
Quant aux chinois…aucun rapport avec le citron ci-dessus !
Mast Jack.
Hé oui la rupture liée a une corosion interne!!
La photo au début de l’article montre une cadène fissurée et vous attribuez la fissuration à un problème de corrosion.
Je remarque que la fissure joint l’alésage de la cadène à la zone de soudure :
Il est difficile de savoir si la fissure a démarré de l’alésage ou de la soudure d’autant plus que la photo ne permet pas de savoir comment travaille la pièce.
Sachant que la présence de la soudure (même très bien réalisée métallurgiquement parlant) diminue considérablement la résistance de la cadène vis à vis de la fatigue, je n’exclurait pas que la cause de la fissure puisse être plutôt une amorce par fatigue partant de la soudure, se propageant ensuite à chaque cycle de chargement. La corrosion pouvant bien sûr être un facteur aggravant et diminuer aussi la résistance du métal vis à vis de la fatigue.
Bonjour,
Ce n’était qu’une illustration d’inox rouillé sans réelle explication sur la cause…
Je pense que vous avez entièrement raison, il est tout à fait probable que l’origine de la fêlure se soit faite au niveau de la soudure, ce type de cadènes d’étai en plat d’inox travaillant en permanence en oscillations avant-arrière et en plus sous forte charge.
Nous avons sans doute affaire là à une rupture sous contrainte qui a trouvé son origine au niveau de la soudure suite aux flexions successives de la pièce.
NB: Il est prévu à suivre un article sur le sujet…
Mast Jack
sympa pour le sujet