Corrosion des aciers faiblement alliés en milieu marin : role des éléments d'addition (Cr, Al, Cu, Ni....)

Corrosion of low alloy steels in marine environments : role of alloying elements (Cr, Al, Cu, Ni…)

• Auteur / Autrice : Mohcin Serjaouan
• Direction : Philippe Refait, Céline Remazeilles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance le 26/04/2024
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (La Rochelle) - Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : Christine Blanc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Refait, Céline Remazeilles, Vincent Maurice, Delphine Veys, Mustapha Abdelmoula
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Maurice, Delphine Veys

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaux -- Effets de la température

Aluminium

Chrome

Aciers alliés

Corrosion par l'eau de mer

Mots clés libres

Milieu marin

Aciers faiblement alliés

Corrosion

Température

Marine environment

Low-alloy steels

Corrosion

Temperature

Résumé

La présente étude se concentre sur le développement d'aciers faiblement alliés résistants à la corrosion marine. Elle met l'accent sur la formation de la couche de produits de corrosion, qui joue un rôle clé dans la mitigation de la corrosion. Les résultats obtenus confirment tout d’abord le rôle positif de l’association du chrome et de l'aluminium sur la résistance à la corrosion de l’acier, aussi bien en conditions de laboratoire que sur site portuaire. Ces éléments conduisent à une modification de la composition et de la morphologie de la couche de produits de corrosion, qui devient plus protectrice en entravant la diffusion de O2 dissous et en réduisant la surface active du métal. L’étude explore ensuite spécifiquement le rôle de Cr (III) et Al (III) dans la formation et la transformation des produits de corrosion des aciers, au travers d’une approche fondamentale n’impliquant pas le métal lui-même. Dans le cas de Al (III), l’étude est réalisée à différentes températures, allant de 15°C à 60°C. Le rôle crucial de la température et de ses effets sur la formation des divers produits de corrosion est alors mis en évidence. L'effet de l'aluminium sur la formation de ces produits est toujours le même ; il tend à favoriser la formation de la goethite, au détriment de la lépidocrocite aux plus basses températures, au détriment de la magnétite aux plus hautes. Enfin, dans une dernière partie, l'évaluation de la résistance à la corrosion des aciers faiblement alliés à des températures de 25°C, 45°C et 60°C est réalisée. L'association du chrome et du molybdène semble bénéfique pour la résistance à la corrosion à des températures élevées (45°C et 60°C), tandis que l'association cuivre-nickel semble avoir un effet négatif sur la résistance à la corrosion à 60°C.

The present study focuses on the development of marine corrosion-resistant low-alloy steels. It emphasizes the formation of the corrosion product layer, which plays a key role in the mitigation of corrosion. The obtained results first confirm the beneficial role of the combination of chromium with aluminum, which increases the resistance to corrosion, in laboratory conditions and in « natural conditions » (seaport) as well. These elements lead to a modification of the composition and morphology of the corrosion product layer that becomes more protective, hindering O2 diffusion and decreasing the active area. The study then specifically explores the role of Cr(III) and Al(III) on the formation and transformation of steel corrosion products, using a fundamental approach where the metal itself is omitted. With Al(III), the study is carried out at various temperatures, from 15°C to 60°C. The crucial influence of temperature on the formation of the various relevant corrosion products is highlighted. The effect of aluminum is always the same; it favors the formation of goethite, at the detriment of lepidocrocite for the lowest temperatures and magnetite for the highest temperatures. Finally, in the last part of the study, the evaluation of the corrosion resistance of low-alloy steels at various temperatures (25°C, 45°C and 60°C) is carried out. The combination of chromium with molybdenum appears beneficial for corrosion resistance at high temperatures (45°C and 60°C), while the combination of copper with nickel seems to be detrimental at 60°C.