La protection cathodique est une technique de prévention de la corrosion très efficace qui protège les structures et les biens métalliques.
La protection cathodique fournit un courant électrique de protection fiable et continu. Elle prolonge la durée de vie des actifs, réduit les coûts de maintenance et garantit l'intégrité et la fiabilité à long terme. Au cours des derniers mois, nous avons abordé certaines des causes de la corrosion des pipelines et des méthodes pour l'atténuer, ainsi que l'importance d'optimiser les stratégies d'inspection des équipements sous pression.
Aujourd'hui, nous voulons explorer la corrosion plus en profondeur ; plus précisément, nous allons parler de la protection cathodique, une approche qui permet d'atténuer la corrosion.
Tout d'abord, une anecdote.
Lady Liberty : Entravée par la corrosion
La statue de la Liberté est l'une des sculptures modernes les plus connues au monde. Sculptée par l'artiste français Frédéric Auguste Bartholdi, elle se compose d'une peau en cuivre soutenue par une armature en fer forgé qui a été conçue et construite par Gustave Eiffel, plus connu pour avoir construit l'emblématique Tour Eiffel pour l'Exposition universelle de 1889 à Paris.
L'entreprise d'Eiffel n'est pas étrangère à la conception de structures métalliques, puisqu'elle a conçu plusieurs ponts pour le réseau ferroviaire français. Conscient que l'association de métaux différents pouvait entraîner une corrosion importante au niveau des joints, tous les raccords entre la peau en cuivre de la statue de la Liberté et la charpente en fer forgé ont été isolés avec de l'amiante imprégné de gomme-laque.
Des ingénieurs ont examiné la Statue de la Liberté en vue de son centenaire. Ils ont constaté que son intégrité structurelle avait été compromise en raison d'une rupture de l'isolation entre la peau et le cadre, ce qui a provoqué une importante corrosion galvanique dans le cadre.
Il s'en est suivi une longue fermeture de l'attraction et un projet de restauration qui a coûté des dizaines de millions de dollars pour stabiliser la statue.
Qu'est-ce que la corrosion galvanique ?
Pour résumer, la corrosion est la dégradation d'un métal en oxydes chimiquement plus stables par interaction avec son environnement. Plusieurs processus peuvent causer et contribuer à la corrosion, notamment les réactions chimiques, l'activité microbiologique et la corrosion galvanique.
La corrosion galvanique est un processus électrochimique dans lequel un métal se corrode plus qu'un autre lorsqu'il est en contact avec un autre métal par l'intermédiaire d'un électrolyte. Dans le cas d'un équipement de traitement, l'électrolyte peut être interne, sous la forme de fluides de traitement, ou externe, sous la forme d'humidité ou de sol.
La corrosion galvanique est un processus bien compris qui peut être prévu et géré à l'aide de plusieurs méthodes, dont la protection cathodique.
Qu'est-ce que la protection cathodique?
La protection cathodique est une technique utilisée pour prévenir la corrosion des structures et des surfaces métalliques. Elle consiste à faire de l'équipement à protéger la cathode d'une cellule électrochimique.
Les réactions électrochimiques passent ainsi d'un mode corrosif à un mode non corrosif.
Il existe deux méthodes principales de protection cathodique :
- Protection cathodique galvanique : Dans cette méthode, un métal plus actif électriquement est connecté à la structure à protéger. Ce métal plus actif, une anode sacrificielle, se corrode à la place du métal protégé. L'anode sacrificielle est choisie en fonction de sa position dans la série galvanique. Les matériaux courants des anodes sacrificielles sont le zinc, l'aluminium et le magnésium.
- Protection cathodique par courant imposé : Cette méthode utilise une source d'énergie externe, telle qu'un redresseur, pour fournir un courant électrique direct aux composants protégés. Ce courant s'oppose au processus naturel de corrosion, protégeant ainsi le métal.
Le choix de la méthode de protection cathodique dépend d'une série de facteurs, notamment la taille de la structure, le type de matériau, les revêtements, l'environnement et le niveau de protection requis.
La protection cathodique est une méthode largement utilisée pour prévenir la corrosion et prolonger la durée de vie des structures métalliques. Elle est particulièrement cruciale dans des secteurs comme le pétrole et le gaz, où la protection contre la corrosion est essentielle pour la sécurité, la fiabilité et la réduction des coûts.
Conception d'un système de protection cathodique
La conception d'un système de protection cathodique pour une usine nécessite une connaissance approfondie de l'infrastructure de l'installation, des matériaux utilisés, de l'environnement corrosif et du niveau de protection souhaité. Le processus de conception est complexe et nécessite la participation d'ingénieurs en corrosion et de spécialistes des matériaux.
Voici quelques-unes des étapes :
- Identifier les zones à protéger, y compris les tuyaux ou canalisations enterrés ou submergés, les réservoirs de stockage, les appareils à pression et les structures métalliques.
- Prévoir les taux de corrosion en évaluant les conditions environnementales, les fluides manipulés et les données historiques de corrosion.
- Décider si la protection cathodique galvanique ou la protection cathodique par courant imposé convient mieux à votre usine.
- Choix de l'emplacement de l'anode et du type de matériau, calcul des besoins en courant et conception des connexions électriques.
Les systèmes de protection cathodique nécessitent une surveillance et une maintenance
Bien que de nombreux systèmes de protection cathodique ne soient pas visibles, cela ne signifie pas qu'ils peuvent être ignorés. Une fois conçus et construits, les systèmes de protection cathodique doivent faire l'objet d'une inspection et d'une surveillance régulières pour garantir leur efficacité.
Un régime d'inspection typique pour la protection cathodique galvanique comprend l'inspection des anodes pour la consommation ou la dégradation, la vérification des connexions électriques et la mesure des potentiels électriques.
Dans le cas de la protection cathodique par courant imposé, les systèmes doivent faire l'objet d'une surveillance et d'essais réguliers pour s'assurer qu'ils fonctionnent, que les connexions électriques sont intactes et que le courant imposé est conforme aux spécifications.
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