L’acier au carbone en mode autodéfense contre la corrosion

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La corrosion des aciers au carbone ou très faiblement alliés, par les milieux aqueux contenant du CO2, pénalise le développement de nombreuses technologiesa pour la transition écologique. Parmi les processus électrochimiques en jeu, la réaction entre cations métalliques et anions présents dans l’électrolyte produit la précipitation de composés, qui se déposent à la surface de l’acier et modifient la cinétique de corrosion selon des processus non totalement élucidés.

Un travail collaboratif avec l’Andra a permis d’observer expérimentalement, à 80 °C sous 0,54 bar de CO2, qu’une augmentation du pH au-delà de 6,6 réduisait la cinétique de corrosion, du fait de la formation d’un film qualifié de « pseudo-passif » (vitesse de corrosion finale inférieure à 0,05 mm/an)(1).

Une étude combinant différentes techniquesb a permis de montrer que l’effet de ce film protecteur poreux sur la vitesse de corrosion était principalement dû à son action de recouvrement de la surface du métal, limitant de fait les zones de dissolution actives. L’analyse au MEB-EBSDc (figure) a révélé que ce film est composé de couches de compositions variées. Sous la partie externe composée de sidérite (FeCO3), une couche de magnétite (Fe3O4) s’est développée dans certaines zones, contribuant ainsi à la protectivité du dépôt de corrosion(2).

Figure article 1
Coupe transversale de l’interface acier-dépôt de corrosion formé à 80 °C, sous 0,54 bar de CO2 à pH=6,6 au bout de 12 jours. Les différentes phases ont été détectées par analyse MEB-EBSD.

Cette meilleure compréhension des mécanismes de pseudo-passivation, à l’interface confinée entre la surface d’un acier au carbone et un dépôt de corrosion, sert de base à une étude en cours de l’influence de certains composés contaminants dissous dans la phase aqueuse, tel que l’oxygène.

a - Par exemple : capture, transport et valorisation du CO2, stockage souterrain de gaz, transformation de la biomasse en carburants et produits chimiques.
b - Mesure de l'impédance électrochimique, analyse chimique des surfaces et mesures locales du pH.
c - Analyse en microscopie électronique à balayage par diffraction d'électrons rétrodiffusés.


(1) R. De Motte, R. Mingant, J. Kittel, F. Ropital, P. Combrade, S. Necib, V. Deydier, D. Crusset, Near, Electrochemica Acta, 290 (2018) 605-615.
doi.org/10.1016/j.electacta.2018.09.117

(2) R. De Motte, R. Mingant, J. Kittel, F. Ropital, P. Combrade, S. Necib, V. Deydier, D. Crusset, The Use of Electrochemical Impedance Spectroscopy and Surface Analysis to Study the Formation of a Protective Film, soumis à Corrosion Science.

 


Contacts scientifiques : francois.ropital@ifpen.fr - jean.kittel@ifpen.fr

>> NUMÉRO 37 DE SCIENCE@IFPEN