Qu'est-ce que l'acier inoxydable résistant à la corrosion ?

Dans l'environnement des aciers inoxydables résistants à la corrosion, il existe différents termes tels que "inoxydable, résistant à la corrosion, acier inoxydable, INOX, acier au chrome, acier au chrome-nickel, acier V2A, acier V4A", etc. qui éveillent souvent chez le profane des idées fausses et souvent exagérées. Tous ces termes sont regroupés ci-après sous l'appellation "acier inoxydable résistant à la corrosion". Les aciers inoxydables résistants à la corrosion sont des alliages à base de fer, c'est-à-dire qu'à l'exception de quelques nuances particulièrement fortement alliées et résistantes à la corrosion, ils sont composés d'au moins 50 % de fer.

L'acier inoxydable résistant à la corrosion est un matériau fabriqué de manière à résister à la corrosion. Mais qu'est-ce que cela signifie exactement et comment cela fonctionne ? En principe, les aciers inoxydables résistants à la corrosion sont des alliages de fer qui sont d'abord rendus inoxydables grâce à l'ajout ciblé de différents éléments d'alliage tels que le chrome, le nickel ou le molybdène. C'est essentiellement le chrome qui permet à un acier de devenir inoxydable. A partir d'une teneur en chrome d'environ 12%, une couche passive dense et protectrice se forme à la surface, empêchant les influences environnementales agressives d'attaquer l'acier. L'ajout d'autres éléments augmente encore la résistance. Un point important est que la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable dépend de sa composition chimique. Cela signifie que tous les aciers inoxydables ne sont pas automatiquement résistants à la corrosion.

• Les éléments d'alliage doivent être présents dans certaines proportions pour former une couche passive suffisante.

• Un autre facteur est le traitement du matériau. Par exemple, si le matériau n'a pas été suffisamment nettoyé ou traité, il peut y avoir des endroits où la couche passive n'a pas été suffisamment formée, voire pas du tout. À ces endroits, le matériau est plus sensible à la corrosion.

• L'environnement dans lequel se trouve le matériau joue également un rôle important. L'acier inoxydable résistant à la corrosion peut durer presque indéfiniment dans un air propre et sec. Toutefois, dans des environnements agressifs, comme l'air salin ou les zones industrielles, un entretien et une maintenance réguliers sont nécessaires.

Un inox est dit résistant à la rouille ou à la corrosion s'il ne se corrode pas au moins à l'air humide ou dans l'eau pure contenant de l'oxygène.

Globalement, l'acier inoxydable résistant à la corrosion est un matériau qui offre de nombreux avantages lorsqu'il est utilisé et entretenu correctement. Il résiste à la corrosion et offre une longue durée de vie, ce qui peut en fin de compte permettre de réaliser des économies.

Qu'est-ce que la corrosion ?

La corrosion est définie comme la réaction d'une qualité métallique avec son environnement, qui entraîne une modification mesurable du matériau et peut affecter la fonction de la pièce. En termes simples, la corrosion est la destruction d'une qualité métallique grâce à une réaction électrochimique avec son environnement. Cette réaction se produit lorsque l'acier est en contact avec un environnement corrosif. Dans le cas de l'acier non allié, l'eau pure, qui contient souvent une certaine quantité d'oxygène dissous, suffit à provoquer la corrosion.

Le fait qu'un acier se corrode dépend de facteurs tels que la composition chimique de la qualité, la concentration des substances à effet corrosif dans l'environnement (milieu), la température et les éventuelles impuretés présentes dans le milieu. Même de faibles variations de la température, de la concentration et des impuretés peuvent, dans certaines circonstances, entraîner une modification significative de la vitesse de corrosion.

La composition d'un acier est un facteur important qui détermine sa résistance à la corrosion dans un milieu donné. Les aciers inoxydables deviennent plus résistants à la corrosion grâce à l'alliage avec le chrome, le molybdène, le nickel et d'autres éléments. La présence de ces éléments d'alliage entraîne la formation d'une couche d'oxyde passive à la surface du métal, qui protège le métal sous-jacent contre la corrosion. En règle générale, plus la proportion d'éléments d'alliage tels que le chrome, le molybdène et le nickel est élevée, plus la résistance à la corrosion est importante.

La concentration des substances corrosives dans l'environnement (milieu) est également un facteur important qui détermine si un acier inoxydable se corrode ou non. Si la concentration de chlorures ou d'acides est élevée, la couche d'oxyde passive à la surface du métal est attaquée, ce qui entraîne la corrosion. Une teneur plus faible en substances corrosives dans l'environnement réduit l'attaque de la corrosion ou l'arrête complètement.

La température a également une influence sur le comportement à la corrosion des aciers inoxydables. En général, une augmentation de la température entraîne une accélération du taux de corrosion, car les réactions chimiques se produisent plus rapidement. Parallèlement, un refroidissement de la température ambiante peut réduire le taux de corrosion.

Les éventuelles impuretés présentes dans le milieu peuvent également influencer la vitesse de corrosion. Elles peuvent aussi bien aggraver les conditions de corrosion (p. ex. les chlorures dans les acides) que les réduire en partie (effet tampon).

Un regard sur le danger insidieux de la corrosion

La corrosion est un phénomène très répandu et malheureusement trop connu qui peut se produire dans différents secteurs et applications si les matériaux sont mal choisis, de l'industrie alimentaire à la construction en passant par les technologies de fabrication. Les effets de la corrosion peuvent être considérables et engendrer des coûts importants. Dans l'article suivant, nous jetons un coup d'œil sur les défis et les types de corrosion à l'aide d'exemples dans les domaines de la construction de piscines et de la production alimentaire, entre autres dans une fromagerie.

La corrosion dans les fromageries : défis et solutions possibles

Les dommages causés par la corrosion sont un problème bien connu dans de nombreux secteurs industriels, et les fromageries ne sont pas épargnées. Dans un cas concret, on a constaté que des tubes soudés en "V2A" avaient été utilisés pour envelopper des barres chauffantes dans une fromagerie. Ces barres chauffantes servent à chauffer un bain d'acide phosphorique (1 %) à une température de 70° C, dans lequel les outils de la fromagerie sont nettoyés. Malheureusement, après une période relativement courte, des dommages dus à la corrosion sont apparus sous forme de dépôts et de débuts de piqûres de corrosion.

La cause de ce dommage est l'introduction de sel (NaCl) et de protéines dans le bain d'acide phosphorique pendant le processus de nettoyage des outils de fromagerie. Comme le bain n'était pas nettoyé ou remplacé régulièrement, ces impuretés se sont concentrées. Les chlorures présents dans le bain rendent l'acide phosphorique beaucoup plus agressif et entraînent une attaque par corrosion des tubes soudés. Les produits de corrosion qui se forment (Fe3+, Cr3+, Ni2+) provoquent une dénaturation des protéines, qui se déposent ensuite sous forme de matière solide autour du point de fissuration du trou. La coloration verte et brune provient des produits de corrosion stockés dans les protéines.

Pour éviter de tels dommages, plusieurs solutions sont possibles. Mais c'est en fin de compte au client ou à l'exploitant de l'installation qu'il incombe de décider des mesures à mettre en œuvre. Les paragraphes suivants présentent quelques solutions possibles :

• Utilisation de qualités plus résistantes à la corrosion : au lieu des tubes soudés en "V2A", on pourrait utiliser des aciers inoxydables alliés au molybdène présentant une meilleure résistance à la corrosion. Les qualités 1.4435 et 1.4462, qui présentent une meilleure résistance aux fluides agressifs, en sont des exemples.

• Nettoyage et remplacement réguliers du bain : pour éviter la concentration de sels et de protéines dans le bain d'acide phosphorique, il est nécessaire de nettoyer régulièrement le bain et de le remplacer si nécessaire. Cela permet d'éviter une concentration trop élevée de chlorures et de réduire le risque d'une attaque corrosive agressive.

• Surveillance du bain : une surveillance régulière de la concentration en chlorures, de la conductivité ou éventuellement du pH dans le bain peut indiquer à temps des changements. Grâce à une intervention à temps, des mesures peuvent être prises pour éviter une attaque de corrosion.

• Diminution de la température du bain : une diminution de la température du bain peut contribuer à réduire l'agressivité de l'acide phosphorique et donc à minimiser le risque de dommages dus à la corrosion.

Il est important de souligner que le choix des solutions dépend de plusieurs facteurs, tels que les exigences spécifiques de la fromagerie, le budget et les conditions d'exploitation. Une étroite collaboration entre les exploitants, les ingénieurs et les experts en protection contre la corrosion est essentielle pour trouver la meilleure solution et garantir l'intégrité à long terme des installations des fromageries.

Les dommages causés par la corrosion peuvent avoir des conséquences importantes dans les fromageries, tant sur le plan financier que sur celui de la sécurité alimentaire. Il est donc essentiel de prendre des mesures appropriées pour prévenir de tels dommages et assurer la longévité des installations.

Corrosion dans la construction de piscines : le danger de la corrosion fissurante induite par les chlorures

La construction et l'entretien des piscines représentent un défi particulier, notamment lorsqu'il s'agit de les protéger contre la corrosion. Un triste accident, qui illustre l'importance de ce problème, s'est produit en 1985 à la piscine couverte d'Uster. Le plafond d'environ 200 tonnes s'y est effondré. Douze personnes y ont tragiquement perdu la vie. 

Il s'est avéré que les étriers de fixation et les barres en 1.4301 avaient cédé en raison de la corrosion fissurante induite par les chlorures. 

La corrosion fissurante induite par les chlorures est une forme spécifique de corrosion qui peut se produire dans les piscines. Les ions de chlorure, provoqués dans l'eau grâce à l'utilisation de désinfectants comme le chlore, peuvent attaquer localement la couche passive et provoquer des fissures en présence de tensions simultanées. Les aciers inoxydables austénitiques comme le type 1.4301 sont particulièrement menacés.

Pour éviter de tels dommages graves, des mesures appropriées doivent être prises lors de la construction de la piscine. Voici quelques étapes importantes pour minimiser le risque de corrosion :

• Sélection de matériaux inoxydables : lors de la sélection de matériaux pour la construction de piscines, il est essentiel de recourir au bon choix de matériaux.  Si nécessaire, il est conseillé de demander conseil à des spécialistes afin de choisir les qualités optimales pour des applications et des conditions environnementales spécifiques.

• Une planification et une exécution minutieuses : une planification et une exécution minutieuses de la construction de la piscine sont indispensables pour identifier et éviter en amont les problèmes potentiels liés à la corrosion. Cela inclut un dimensionnement approprié des éléments structurels, la prévention de la formation de fissures et le choix correct des matériaux.

• Maintenance et inspection régulières : un programme de maintenance et d'inspection efficace est essentiel pour identifier rapidement les signes de corrosion et prendre les mesures appropriées. Il s'agit notamment de surveiller la chimie de l'eau, de nettoyer et d'inspecter les éléments de fixation et, le cas échéant, de réparer ou de remplacer les matériaux corrodés.

• Conseils professionnels : lors de la conception et de la construction de piscines, il est conseillé de recourir à l'aide de professionnels et d'experts en matière de protection contre la corrosion. Ils peuvent fournir des recommandations et des solutions précieuses pour garantir la longévité et la sécurité de la piscine.

L'histoire de la piscine couverte d'Uster est une preuve frappante de la menace sérieuse que peut représenter la corrosion dans la construction de piscines. Toutefois, grâce à une sélection rigoureuse des matériaux, une planification, un entretien régulier et des conseils professionnels, il est possible d'éviter les dommages potentiels et de garantir la sécurité et la longévité des piscines.

Préserver de la rouille en toute sécurité

Vous souhaitez préserver à long terme de la rouille vos éléments de construction en acier inoxydable ? Avec les bons conseils et astuces, vous pouvez encore prolonger considérablement la durée de vie de l'acier inoxydable résistant à la corrosion.

• Stratégie 1 : le bon choix du matériau

• Stratégie 2 : contrôler les influences environnementales autour de la structure 

• Stratégie 3 : nettoyer et entretenir régulièrement l'acier inoxydable 

• Stratégie 4 : éviter les acides forts lors du nettoyage de l'acier inoxydable

• Stratégie 5 : éviter l'exposition à l'eau salée ou à l'air marin

• Stratégie 6 : créer des conditions de stockage correctes pour votre acier inoxydable

Nous décrivons les types de corrosion mentionnés ci-dessus dans notre blog : "Préserver de la rouille : 6 mesures optimales contre la corrosion"

Différents types de corrosion

La corrosion peut être attribuée à différents mécanismes et apparences. Bien qu'ils puissent paraître différents, ils ont tous la même cause : la "passivité insuffisante" de l'acier dans certaines conditions. Voici quelques-uns des principaux phénomènes de corrosion qui peuvent se produire :

• Corrosion uniforme ou généralisée

• Corrosion par piqûres (induite par le chlore)

• Corrosion dans les fissures

• Corrosion de contact (corrosion galvanique)

• Corrosion intercristalline
  (corrosion aux joints des grains, désintégration des grains)

• Corrosion fissurante sous tension (SCC - stress corrosion cracking)

• Corrosion par fatigue

• Corrosion par érosion

• Corrosion étrangère (rouille erratique)

Nous décrivons les types de corrosion mentionnés ci-dessus dans notre blog : "Les risques de corrosion en perspective : les différents types de corrosion de l'acier inoxydable"

Passivité ou "qu'est-ce qui rend l'acier inoxydable résistant à la corrosion ?"

En présence d'air humide ou d'eau contenant de l'oxygène, une surface non protégée d'un acier faiblement allié réagit très rapidement, c'est-à-dire qu'elle rouille. La rouille est constituée d'un mélange hétérogène d'oxydes et d'hydroxydes de fer. Comme cette couche est perméable à l'oxygène et à l'humidité, les hydroxydes qui se forment en premier peuvent continuer à réagir pour former des oxydes de fer. La surface de l'acier située sous la couche de rouille peut également continuer à rouiller jusqu'à ce que tout le fer élémentaire disponible soit transformé en hydroxyde ou en oxyde de fer. Les couches de rouille sont en outre fragiles et mal adhérentes, c'est-à-dire qu'elles s'écaillent facilement.

Les aciers inoxydables doivent leur résistance principalement à l'élément d'alliage qu'est le chrome.

Les atomes de chrome de la surface de l'acier réagissent avec l'oxygène de l'air pour former de l'oxyde de chrome. L'oxyde de chrome forme à la surface une couche d'environ 0,001 à 0,01 µm d'épaisseur (épaisseur d'un cheveu humain : environ 0,05 mm !), qui est adhérente, chimiquement très résistante et dense. La couche est non seulement très extensible, mais en présence d'oxygène et d'une surface propre, elle s'auto-forme et s'auto-cicatrise. Dans des conditions appropriées, la couche atteint environ 80% de son épaisseur finale en quelques jours. Dans cet état, l'acier est dit passif. 

Grâce à la passivation (immersion dans de l'acide nitrique dilué), la couche passive peut également être créée artificiellement en quelques minutes. La couche d'oxyde de chrome a en outre la fonction d'une paroi de séparation entre le milieu et l’inox. Dans un environnement sans oxygène, il n'y a pas de (re)formation de la couche passive, ce qui signifie que l'acier reste à l'état actif; la cadence de corrosion dépend de la vitesse de dissolution dans le milieu correspondant. La vitesse de dissolution est réduite grâce à des éléments ajoutés (nickel, molybdène, cuivre).

Conclusion : la connaissance – une protection puissante contre la corrosion

L'acier inoxydable est une qualité indispensable pour les applications industrielles. Grâce à sa grande résistance aux agressions corrosives, il peut être utilisé dans de nombreux domaines d'application. Il est important de noter que sa résistance dépend de sa composition chimique, de son traitement et de son agressivité de son environnement. Une mauvaise prise en compte de ces facteurs peut entraîner des dommages dus à la corrosion, comme décrit ci-dessus à l'aide des deux exemples. Cependant, avec une planification minutieuse et une prise en compte de l'environnement, l'acier inoxydable est un matériau extrêmement durable, qui nécessite peu d'entretien et qui est recyclable à 100 %. L'utilisation de l'acier inoxydable permet donc de réaliser des économies substantielles pendant toute la durée de vie du produit.

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