La protection cathodique maintient l’équilibre électrochimique

La corrosion d’un métal contenant du fer est une réaction électrochimique d’oxydo-réduction qui se développe à température ambiante. Elle est essentiellement due au contact direct de ce métal avec de l’eau sous forme liquide ou gazeuse. Mais elle peut également se produire dans des milieux solides en contenant tel que le béton. Elle doit être combattue sous peine d’être confronté à l’apparition de sévères défauts au sein des structures construites. Dans les ouvrages enterrés notamment, la corrosion se développe par apparition d’un courant électrique dit de corrosion, circulant entre le métal et son milieu électrolytique environnant. L’existence de cette réaction électrochimique a pour conséquence de consommer le métal en l’oxydant. Pour éviter une telle réaction, il faut donc mettre en place des solutions permettant maintenir la neutralité électrique du milieu dans lequel est enterré l’ouvrage. La protection cathodique est l’une de ces solutions.

Ralentir la corrosion des aciers au carbone par protection cathodique

En milieu aqueux, la vitesse de corrosion des matériaux métalliques peut-être efficacement ralentie par la protection cathodique. Il s’agit de diminuer le potentiel de corrosion du métal grâce à sa polarisation. On fait circuler un courant électrique entre une anode et le matériau qui constitue lui-même la cathode. Les ouvrages en acier enterrés ou immergés deviennent alors moins sujets à la corrosion. Ce sont tout particulièrement les pipelines qui bénéficient de ce traitement cathodique afin de résister à l’enfouissement ou la pose sous-marine.

Deux méthodes éprouvées de protection cathodique

La protection cathodique par courant continu

La protection cathodique est appliquée au moyen d’un courant continu. Elle s’effectue soit au moyen d’un générateur ou par couplage galvanique. La première méthode consiste à brancher un générateur de courant continu à la structure que l’on souhaite protéger. Celle-ci est la cathode, elle transmet le potentiel électrique. Il lui faut son anode, que l’on peut qualifier de déversoir de courant. Il est possible d’utiliser n’importe quel métal pour le transmettre. Idéalement c’est un bon conducteur électrique, un matériau bon marché, il doit être inoxydable. C’est la méthode dite de protection par courant imposé.

La protection cathodique galvanique

L’autre méthode de protection galvanique repose sur le potentiel des anneaux de Galvani. Il faut utilise un métal de moins bonne qualité, donc moins cher que celui à protéger. Il peut aussi s’agir d’un alliage de zinc, d’aluminium ou de magnésium. En fait, le niveau de protection est fonction de l’intensité du courant que l’on applique au métal. Avec cette méthode, c’est surtout sa surface qui bénéficie de la galvanisation. La protection par anodes galvaniques fonctionne par couplage. Elle est souvent utilisée en complément de traitements anticorrosion comme par exemple la peinture ou l’utilisation de polymères. Ceux-ci sont appliqués en surface après le traitement cathodique.

Ces procédés assurent une bonne résistance à l’immersion

L’acier E24, très utilisé quelle que soit la structure à réaliser, est celui qui a servi d’étalon de mesure pour évaluer la résistance de ce métal à l’immersion. En utilisant la spectroscopie d’impédance, on a pu mesurer avec précision la bonne tenue du métal lorsqu’il est immergé. Dans l’eau de mer, un dépôt se forme au fil des années. En s’accumulant il devient très protecteur pour le métal.

Il a été prouvé que la protection cathodique est la plus fiable pour l’acier immergé. Elle permet la formation d’une sous-couche à la fois hétérogène, et conductrice sur toute la surface du pipeline par exemple. En fait, l’application d’une protection après la pose d’une conduite métallique n’a que peu d’effet si la protection cathodique a été appliquée lors de mise en place.

Qu’elles soient enterrées ou bien immergées les conduites de gaz ou de liquide sont doublement protégées de la corrosion. Elles le sont d’abord par la polarisation cathodique puis par le revêtement organique qui ne manque pas de les recouvrir. La protection cathodique a pour effet de limiter notablement l’oxydoréduction. Elle a une influence avérée sur le comportement électrochimique des couches de corrosion d’acier au carbone. Si un pipeline ou une conduite métallique sont posés dans un environnement anaérobie certaines bactéries peuvent cependant être à la source d’un autre type de réaction corrosive. C’est notamment le problème posé par celles qui sont sulfato-réductrices.

Le meilleur moyen pour ralentir la corrosion

La protection cathodique ne peut garantir une absence totale de corrosion. Elle permet plutôt de ralentir de façon significative les réactions électrochimiques qui diminuent la résistance structurelle des pipelines et autres conduites. Si le système de protection cathodique est efficace, il peut réduire la vitesse de corrosion à 10 micromètres par an, voire moins. Il faut bien évaluer et appliquer la densité de courant, qui va de l’électrolyte vers le métal. C’est celle qui procure la meilleure réduction de la vitesse de corrosion. Pour un acier au carbone, le potentiel réel doit se situer en général en deçà de 800 millivolts. Si l’ouvrage en acier est posé dans un milieu anaérobie, il doit plutôt se situer en deçà de 900 millivolts.