Soutenance mémoire
GENERALITE SUR LA CORROSION
La corrosion est définie comme la réaction entre les matériaux constituant un ouvrage et l’environnement avec lequel il est en contact pendant sa durée de vie. Cette réaction détruit un quart de la production annuelle mondiale d’acier, ce qui représente environ 150 millions de tonnes par an ou encore 5 tonnes par seconde (Landolt, 1993). Le béton armé est constitué d’armatures métalliques généralement en acier doux, le béton leur fournit une protection à la fois physique et chimique. L’interaction entre le béton d’enrobage et l’environnement contenant des agents agressifs provoque une instabilité et une dégradation du film protecteur d’acier. La destruction de ce film est le résultat soit la diminution du pH de l’enveloppe de protection à cause la carbonatation du béton transfert (dioxyde de carbone,) ou suite au transfert (eau, d’oxygène, chlorure, sulfate) à travers les pores (Chakri, 2015). Les dommages dus à la corrosion se lancent à partir des expansions au niveau des aciers qui provoque des fissures dans le béton et il en résulte éventuellement le décollement de l’enrobage. En plus de la disparition du béton d’enrobage, des dommages structuraux peuvent survenir en raison de la perte d’adhérence des barres et de la diminution de leur diamètre effectif (Cf. Photo 1.1 et 1.2) (Ghamri, 2013).
Classification selon la nature de l’inhibiteur :
Les inhibiteurs minéraux : Les molécules minérales sont utilisées le plus souvent en milieu proche de la neutralité, voir en milieu alcalin et plus rarement en milieu acide. Les produits se dissocient en solution et ce sont souvent leurs produits de dissociation qui assurent les phénomènes d’inhibitions (anions et cations). Les cations inhibiteurs sont essentiellement Zn2+ et Ca2+ et ceux qui forment des sels insolubles avec certains anions tels que l’hydroxyle (OH-) (Boukhatem et Aouf, 2016).
Les inhibiteurs organiques : Les inhibiteurs organiques ont connu un développement de plus en plus élevé avec le temps en termes d’inhibiteur de corrosion, leur utilisation est actuellement préférée à celles de l’inhibiteur inorganique pour des raisons d’écotoxicités essentiellement. Le mode de protection de ces produits s’effectue par la fixation d’au moins un hétéro atome sur la surface des métaux, ces atomes qui sont des centres actifs comme l’oxygène (alcools acétyléniques, carboxylates, oxadiazoles…), l’azote (amines, amides, imidazolines…), le soufre (dérivé de la thiourée, mercaptans, sulfoxydes, thiazoles…) ou le phosphore (phosphonates) (Hamani, 2015).
Les inhibiteurs verts : Les inhibiteurs verts sont souvent des huiles ou bien des extraits obtenu par des plante : des écorces, des racines, des feuilles, des graines, puisqu’elle est constituée d’un mélange de composés qui appartiennent aux différentes classes de produit comme les phénols, les hydrocarbures, les alcools, les aldéhydes, les cétones, etc… Ces inhibiteurs à base d’extraits de plantes ont un caractère non toxique (Benmessaoud, et al. 2013).
Classification selon les mécanismes de fixation à l’interface : Adsorption physique ou chimique : Ces deux modes d’adsorption des inhibiteurs, sont connu à partir de leur mode de fixation sur la surface métallique Les inhibiteurs d’adsorption se sont ceux qui agissent en formant des films de molécules adsorbées à la surface du métal. Deux types d’interaction sont principalement responsables de la liaison inhibiteur/surface métallique, il s’agit de la physisorption (formation de liaisons faibles force électrostatique) et la chimisorption (une forte liaison de coordination). La meilleure efficacité généralement est constatée pour les inhibiteurs fixés par chimisorption elle est souvent obtenue par des composés organiques (diamines, diphosphines, amino-alcools) (Andreatta et Fedrizzi 2016).
Précipitation de films protecteurs de sel : L’inhibition dans ce cas est due à la précipitation de films de sel insoluble à la surface métallique. Les inhibiteurs conduisant à la précipitation de films de sel insolubles sont habituellement des inhibiteurs cathodiques car la diffusion d’oxygène vers les sites cathodiques est limitée ou bloquée. Toutefois, il est également anodique et inhibés par le film de sel. Exemple Inhibiteur à base de zinc (Andreatta et Fedrizzi 2016) .
Précipitation des films ou polymérisation : Ce mécanisme d’inhibition est basé sur la formation de couches en surface par précipitation ou polymérisation. La couche formée sur le substrat métallique agit comme une barrière pour les espèces impliquées dans la réaction cathodique (oxygène) abaissant la corrosion. Les polyphosphates et organophosphates sont des inhibiteurs typiques conduisant à la précipitation d’un film. Ces derniers adhérents aux sites cathodiques en empêchant l’accès de l’oxygène à ces endroits. Un exemple de ce type de mécanisme est l’inhibition par le diphénylphosphate (Andreatta et Fedrizzi 2016).
Passivation : La passivation est un mécanisme qui se produit à la surface métallique elle peut être obtenue par des espèces oxydantes comme les chromates, les nitrates et les molybdates (Andreatta et Fedrizzi 2016).
La corrosion est un phénomène très dangereux qui se fait par des attaques des inions agressive tel que les chlorure les carbone ou bien l’oxygène, cette corrosion peut prendre deux types de forme différentes soit elle est uniforme qui est généralement faite à cause de la carbonatation ou bien localisé à cause d’oxygène. Alors puisque ce phénomène a créé des pertes économique importante alors que le monde a pensé à des solutions pour l’éviter dès la phase de conception comme (la protection par revêtement, la protection par électrochimique ou bien la protection par inhibition). En raison de coût et la facilité à la mise en oeuvre nous avons choisi a étudié la protection par inhibition (inhibiteurs organiques et inhibiteurs verts).ces inhibiteur peuvent être retardé la corrosion par plusieurs méthodes soit par adsorption (physique ou chimique), par précipitation de films protecteurs de sel, par polymérisation ou bien par passivation. Dans le chapitre suivant nous allons présenter la méthode d’estimer le pouvoir de l’inhibiteur sur la corrosion et une synthèse bibliographique sur les inhibiteurs de type carboxylate et les inhibiteurs verts.
Synthèse bibliographique sur benzoate de sodium :
Le benzoate de sodium (C6H5-COOH) (Cf. figure 2.2), est un conservateur fréquemment utilisé dans l’industrie agro-alimentaire, la cosmétique, la pharmaceutique et même comme des inhibiteurs de corrosion. C’est est un agent de type mono-carboxylate qui se fixe avec un seul anion (R-COO-) (Ormellese, et al., 2009). (Mohammed et Mohana, 2009) ont étudié l’effet du benzoate de sodium sur la corrosion des aciers, dans des eux de rejets industriels dans la plage de température entre 30-80 °C. Ils ont trouvé une efficacité maximale à 75,04 % pour une concentration 4,169 10-3 Mol/l. (Afshari et Dehghanian, 2010) ont testé l’efficacité inhibitrice de benzoate de sodium sur l’acier dans un milieu constitué de (30 mg/l de NaCl et 70 mg/l de Na2SO4). Ils ont trouvé une efficacité maximale de 53,2 % à une concentration de 0,4 Mol/l. (Hassan, et al., 2011) ont étudié l’effet de benzoate de sodium sur la corrosion d’acier dans un milieu NaCl 0.1M à un intervalle de température varie entre (30 à 50°C), ils ont trouvé que l‘efficacité maximale de cet inhibiteur peut atteindre un taux de 48,28 % à une concentration de 10,4 10-3 Mol/l. (Zhao et Chen, 2012) ont étudié L’inhibition du benzoate de sodium sur la corrosion des aciers doux soumis à des une solution (23 g/l et saturée en CO2 avec 0,43 g/l NaHCO3) à une température de 30°C. L’efficacité de benzoate été faible de l’ordre de 5,17 % pour concentration de 0,069 Mol/l.
PROTOCOL D’ESSAI :
La méthode gravimétrie basée sur la mesure directe de la perte de masse (Δm) subie par un substrat de surface (S), supposée homogène, pendant un temps de (t=24h) d’immersion dans une solution corrosive maintenue à température constante (25, 35 et 45°C). Avant chaque essai de perte de masse, nous avons préparé les pièces comme suite: Ces pièces (Cf. Photo 4.1) sont soumises avant chaque essai à un polissage à l’aide d’une polisseuse (Cf. Photo 4.5) à des vitesses variables de 100 à 500 t/m, au papier abrasif de granulométrie décroissante (120, 220, 320, 400, 800, 1000) grades successivement. Ensuite, elles sont rincées à l’eau distillée, et séchées à l’aide d’un séchoir électrique avant d’être utilisées pour les mesures de la masse initiale M1 à l’aide d’une balance analytique (Cf. Photo 4.2) puis détermination du diamètre et épaisseur de chaque pièce. Ensuite à la préparation des solutions avec les concentrations destinées des inhibiteurs. La pièce est posée en position inclinée dans le bécher qui contient 50 ml de la solution à traiter, et on ferme le bécher hermétiquement, puis, on introduit Les béchers dans le bain thermostatique (Cf. Photo 4.3) à différente température étudié (25, 35 et 45°C). Après 24h d’immersion, on verse de l’eau distillée dans des boites de pétri (Cf. Photo 4.6) numérotées, ensuite on retire les béchers du thermostat, on rince la pièce à l’eau distillée, on la brosse avec de l’acétone, on sèche les pièces à l’aide d’un séchoir électrique et enfin nous prendre la masse finale de la pièce M2. Afin de calculer la vitesse de corrosion nous prenons la moyenne de trois essais effectués dans les mêmes conditions pour chaque concentration. Dans le chapitre suivant nous allons présenter les résultats et les discutions de notre étude.
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Table des matières
Résumé
Abstract
ملخص
Liste des figures
Liste des photos
Liste des tableaux
Liste des annotations
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I :Généralités sur la corrosion
1.1 introduction
1.2 Définition de la corrosion
1.3 Les facteurs Influançant la corrosion
1.4 corrosion de l’acier dans le béton armé
1.4.1 La corrosion généralisée ou uniforme
1.4.2 La corrosion localisée
1.4.2.1 La corrosion caverneuse
1.4.2.2 La corrosion par piqûres
1.5 Mécanismes de corrosion de l’acier dans le béton
1.5.1 Présence d’oxygène
1.5.2 En présence des chlorures
1.6 La protection contre la corrosion
1.7 inhibiteur de corrosion
1.7.1 Définition des Inhibiteurs de corrosion
1.7.2 Les classes des inhibiteurs de corrosion
1.7.3.1 Classification selon la nature de l’inhibiteur
Les inhibiteurs minéraux
Les inhibiteurs organiques
Les inhibiteurs verts
1.7.3.2 Classification selon le mécanisme d’action électrochimique
Inhibiteurs anodique
Inhibiteurs cathodiques
Inhibiteurs mixtes
1.7.3.3 Classification selon les mécanismes de fixation à l’interface
Adsorption physique ou chimique
Précipitation de films protecteurs de sel
Précipitation des films ou polymérisation
Passivation
1.8 Conclusion
CHAPITRE II : Efficacité des inhibiteurs de corrosion
2.1 Introduction
2.2 Estimation de l’efficacite d’un inhibiteur
2.3 Efficacité des inhibiteurs carboxylate
2.3.1 Synthèse bibliographique sur l’EDTA
2.3.2 Synthèse bibliographiquesur benzoate de sodium
2.4 Efficacité Des Inhibiteur Naturel :
2.4.1 Synthèse bibliographique sur L’extrait des inhibiteurs naturels
2.5 Conclusion
CHAPITREIII : Isothermes d’adsorptions et paramètres thermodynamiques
3.1 Introduction
3.2 Isothermes d’interactions
3.2.1 Isotherme de Langmuir
3.2.2 Isotherme de Temkin
3.2.3 Isotherme de Freundlich
3.2.4 Isotherme de Frumkin
3.3 Les paramètres thermodynamiques
3.3.1 L’enthalpie ΔH
3.3.2 L’enthalpie libre standard (ΔG)
3.3.3 L’entropie (ΔS)
3.3.4 Energie d’activation (Ea)
3.4 Conclusion
CHAPITRE IV : Matériaux et méthodes
4.1 Introduction
4.2 Matériaux
4.2.1 Matériau testé (Acier C38)
4.2.2 Milieu d’étude
4.2.3 Inhibiteur testé
4.2.4 Éthylène-diamine-tétra-acétique (EDTA)
4.2.5 Benzoate de sodium
4.2.6 Grenade
4.2.7 Matériel utilisé
4.3 Protocol d’essai
CHAPITRE V : Résultats et discutions
5.1 Introduction
5.2 Étude de l’inhibiteur organique EDTA
5.3 Étude de l’inhibiteur organique Benzoate de sodium
5.4 Étude de l’inhibiteur naturel vert (Extrait de la peau de grenade)
5.5 Conclusion
Conclusion générale
Bibliographie
Annexe
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