PROTECTION CATHODIQUE

Des structures métalliques

Principe

L'application d'un système de protection cathodique permet d'arrêter tous les phénomènes de corrosion des structures métalliques décrits dans la rubrique Diagnostic corrosion et d'éviter qu'ils ne se reproduisent. Installé de manière préventive, il permet de les éviter.

Le principe même de la protection cathodique est d'amener la surface totale de la structure à protéger à être cathodique par rapport à une anode servant de pièce de consommation.

Il existe plusieurs critères de protection cathodique, le plus généralement admis étant l'abaissement du potentiel du fer à une valeur de -850 mV par rapport à une électrode au sulfate de cuivre (Cu/CuSO4).

L'abaissement du potentiel ne peut-être obtenu que par une "entrée " de courant de l'électrolyte vers la surface à protéger.

La protection cathodique n'est applicable par son principe qu'aux métaux en contact avec un milieu conducteur, ce qui exclut son utilisation contre la corrosion par les gaz ou l'atmosphère.

Nous abordons ci-après 3 cas d'application de la protection cathodique :

La protection cathodique des bétons armés

Objectif

Dans le cas des bétons armés, la protection cathodique est installée pour enrayer la corrosion des armatures métalliques. Installée à la construction de manière préventive, elle permet d'éviter tous les phénomènes de corrosion. A ce stade, son coût est réduit car son installation avant que le béton ne soit mis en place est relativement aisée.

Ce type de protection est recommandée pour toute construction en béton armé que l'on veut protéger à long terme, mais elle est particulièrement conseillée lorsque l'on sait que le béton sera soumis à un environnement agressif : présence de chlore ou d'autres produits corrosifs, présence de courants vagabonds, … ou que l'enrobage de béton ou sa qualité est insuffisant.

Les exemples typiques sont les cuves de décantation, les piscines, les châteaux d'eau, les ouvrages routiers exposés aux sels de dégivrage, les entrepôts à sel, les constructions en bord de mer, …

Nous disposons de cahiers de charge pour ce type d'ouvrage que nous pouvons vous communiquer à votre demande.

Installée de manière curative, elle permet de restaurer les conditions alcalines d'origines assurant la passivation du métal, et de stopper ainsi la corrosion. Contrairement aux techniques traditionnelles qui nécessitent l'enlèvement de toutes les parties du béton dont l'équilibre a été atteint, la protection cathodique autorise des réparations plus légères.

Son application permettra en effet de rétablir cet équilibre dans tout l'ouvrage sans intervention mécanique.

Principe et systèmes d'installation

La protection cathodique consiste à appliquer un courant électrique destiné à contrer le courant produit au cours du processus de corrosion. Ce courant empêche le déplacement des ions chlorures et augmente de pH du béton tout en restaurant les conditions alcalines d'origine permettant la passivation du métal.

Pratiquement, le courant continu est fourni par un redresseur programmé spécifiquement pour l'installation dont il fait partie. Le courant est appliqué à l'ouvrage par un système d'anodes. Les armatures présentes deviennent alors cathodiques et sont protégées contre la corrosion.

Identiques sur le plan des principes, les différents systèmes de protection cathodique ne se distinguent que par le type d'anodes utilisées.

Nous en citerons 5 :

Les treillis métalliques : L'anode est composée de treillis de titane recouverts d'oxydes métalliques et enrobés dans un mortier. C'est le type d'anode idéalement installé à la construction d'un bâtiment, de manière préventive.

Les revêtements organiques conducteurs : Des anodes primaires (anodes filaires) sont fixées à la surface du béton puis recouvertes d'une pâte conductrice pour permettre une meilleure répartition du courant. L'ensemble est ensuite recouvert d'une peinture conductrice. Ce système, plus souple, s'adapte facilement à des ouvrages existants.

Les bandes de treillis anodiques : L'anode est constituée de bandes de treillis en titane qui sont placées dans des rainures rebouchées ensuite avec du mortier hydraulique. Ce procédé permet d'appliquer la technique des treillis métalliques (plus résistants) à des ouvrages existant.

Les mortiers conducteurs à base d'un liant hydraulique modifié : Les anodes primaires sont fixées sur la surface du béton avant d'être recouvertes d'un mortier conducteur. Ce système exige un très bon mélange de ce mortier, ce qui pose souvent des problèmes pratiques.

Les anodes internes et/ou locales : Des anodes (par exemple un treillis replié) sont introduites dans des cavités réalisées dans le béton. Les cavités sont alors remplies avec un mortier ou une pâte permettant la distribution du courant dans le béton.

Contrôle et gestion

Le bon fonctionnement du système et les résultats obtenus sont contrôlés informatiquement, de manière ponctuelle par une visite sur place de l'un de nos techniciens, ou de façon plus fréquente par télégestion. Il est en effet possible d'interroger et de commander le redresseur à distance, via un modem.

La protection cathodique des structures enterrées

La technique de la protection cathodique est fréquemment utilisée pour la protection des réseaux gaz, des pipelines grandes distances, des citernes et réseaux enterrés de stations services et des réseaux de distribution d'eau.

Dans ce domaine, il existe deux catégories de système de protection cathodique.

Les protections actives

La protection cathodique par "soutirage de courant", consiste à relier les structures à protéger au pôle négatif d'un générateur de courant continu, dont le pôle positif est relié à un déversoir de courant plongeant dans le même électrolyte que la structure à protéger.

Le courant continu débité par le générateur est diffusé dans l'électrolyte par le déversoir et est capté par les structures à protéger qui sont ainsi portées à un potentiel électronégatif par rapport au sol.

Les protections passives

Cette méthode est généralement utilisée pour la protection des ouvrages de faible longueur ou dans des milieux ou les résistivités sont très faibles. Par cette méthode, on crée un couple galvanique dont la pièce à protéger sera la cathode de la pile et l'anode, un métal judicieusement choisi pour son potentiel plus électronégatif que celui de la pièce à protéger.

Les métaux les plus couramment utilisés pour assurer la masse anodique de ce type de protection sont le Magnésium, le Zinc ou l'Aluminium.

Contrôle et télégestion

Le bon fonctionnement du système et les résultats obtenus sont contrôlés informatiquement, de manière ponctuelle par une visite sur place de l'un de nos techniciens, ou de façon plus fréquente par télégestion. Il est en effet possible d'interroger et de commander le redresseur à distance, via un modem. Un contrôle d'efficacité est nécessaire un fois par an pour vérifier que le niveau de potentiel requis est bien atteint en tous les points de mesures prévus sur l'ouvrage.

La protection cathodique des cuves

La protection cathodique des cuves répond aux mêmes principes que ceux énoncés pour les structures enterrées, l'électrolyte étant à l'intérieur de la structure métallique au lieu d'être à l'extérieur.

Elle peut notamment s'appliquer :

aux cuves et réservoirs d'eau chaude ou froide, eau de mer, eau douce ou eau sanitaire (le système n'altère pas la qualité de l'eau potable) ;

aux filtres à sable ;

aux cuves ou captages avec variation du niveau d'eau ;

aux épaississeurs de boue ;

aux tanks de stockage.

Les cuves neuves correctement traitées et protégées par protection cathodique verront leur risque de corrosion réduit quasiment à zéro.

Pour parvenir à ces résultats, il est impératif de garder l'installation sous surveillance attentive, au moins annuelle.

S.E.M.

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