Nouvelle approche expérimentale de la corrosion caverneuse des aciers inoxydables

New experimental approach of crevice corrosion of stainless steels

• Auteur / Autrice : Mohammed Tewfik Souier
• Direction : Bernard Baroux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrosion

Acier inoxydable

Alliages -- Analyse

Mots clés libres

Acier inoxydable , Corrosion caverneuse , Mesure

Transition active

Passive

Résumé

La corrosion caverneuse des aciers inoxydables a été étudiée par une technique électrochimique originale de mesure du courant et du potentiel de corrosion à l'abandon. L'étude a d'abord permis d'établir les lois cinétiques anodique et cathodique en régime stationnaire de propagation : la densité de courant cathodique suit une loi de Tafel et la densité de courant anodique varie linéairement avec le potentiel d'électrode. Le courant de caverne est contrôlé par la position de la transition active-passive entre le fond de caverne et l'embouchure. Le modèle mathématique établi pour rendre compte des résultats stationnaires peut être généralisé au comportement non stationnaire et prédit l'existence des oscillations observées comme résultant des fluctuations de la limite de transition active passive. Une étude effectuée en spectrométrie d'impédance électrochimique révèle des constantes de temps égales à la période des oscillations mesurées a l'abandon et confirme la validité du modèle proposé. Dans une optique de sélection des matériaux, la technique adoptée permet de classer les alliages en fonction de leur résistance à la propagation de corrosion caverneuse d'une façon beaucoup plus pertinente qu'avec les critères existant jusque là. On montre ainsi l'effet primordial de la teneur en nickel dans la comparaison des différentes nuances d'aciers. L'effet de l'état de surface industriel est également mis en évidence suggérant que les pH de transition active passive des films passifs formés par les différents process industriels sont suffisamment différents pour changer significativement la résistance à la corrosion caverneuse d'une nuance d'un acier

The crevice corrosion of stainless steels is investigated by using an original electrochemical devise : simultaneous potential and corrosion current measurements at open circuit conditions without any polarization. Two propagation behaviors have been evidenced : stationary and oscillating behaviors closely related to the mechanisms controlling this mode of corrosion. First, the kinetic laws of anodic and cathodic reactions have been obtained : the cathodic current density follows a Tafel law and the anodic one varies linearly with electrode potential. The crevice current is found to be controlled by the position of the active-passive transition between the bottom and crevice mouth. The proposed mathematical model to account for the stationary results, can be generalized to the nonstationary behavior and predicted the observed oscillations as a result of the fluctuation of passive active transition. The characteristic time constant obtained by using EIS is found to be equal to the oscillations period and thus the suggested model is confirmed. From a point of view of materials selection, the adopted technique allows to classify alloys according to their resistance into crevice in a way much more relevant than the existing criteria. Thus, a predominant effect of the nickel content, on comparison of different steel grades, is observed. The effect of the industrial surface finishes is also highlighted suggesting that the active/passive transition pH of a passives films formed by various industrial process are sufficiently different to change significantly crevice corrosion resistance of one stainless steel grad