La corrosion galvanique se produit entre deux métaux aux potentiels d’oxydation différents, comme l’acier et le cuivre. Pour que la corrosion se produise, des conditions supplémentaires sont requises, lesquelles ne sont pas présentes dans la soudure aluminothermique Apliweld® Secure+, c’est pourquoi celle-ci n’oxyde pas la connexion entre l’acier ondulé et le câble en cuivre.
La corrosion est l’attaque destructrice d’un matériau par réaction à son environnement. Les conséquences de la corrosion se traduisent par des problèmes d’une importance capitale tels que la fermeture d’installations industrielles, la perte de ressources précieuses, la contamination des produits, une efficacité moindre et un entretien coûteux. Ils peuvent également compromettre la sécurité et entraver le progrès technologique1.
Contrôler la corrosion nécessite, en premier lieu, une compréhension de ses mécanismes. Il est également nécessaire d’utiliser des modèles et des matériaux résistants à la corrosion, ou des systèmes, dispositifs et traitements de protection1.
Dans ce texte, l’oxydation d’une structure en acier lors de l’utilisation de la soudure aluminothermique Apliweld® Secure+ est présentée de manière qualitative. L’analyse quantitative dépend de chaque cas particulier et n’est donc pas traitée dans cet article de nature plus générale.
La corrosion galvanique des métaux
La corrosion galvanique se produit lorsque deux matériaux métalliques différents sont mis en contact en présence d’un électrolyte ou d’un milieu conducteur d’électricité. Ce phénomène peut se produire entre les métaux et les alliages, et d’autres matériaux conducteurs comme le carbone ou le graphite1.
En raison des différences de potentiel de corrosion entre les différents matériaux, il se crée une cellule électrochimique de corrosion1, c’est-à-dire une cellule ou une pile galvanique dont les réactions électrochimiques génèrent de la corrosion. La tendance des matériaux à être oxydés ou réduits par un autre métal est déterminée par la série galvanique.
En principe, plus la distance dans la série galvanique entre deux matériaux est grande, plus le risque de corrosion galvanique augmente. Cependant, cette série ne fournit pas d’informations sur la vitesse de l’attaque corrosive. De plus, la position relative des matériaux peut varier en fonction de l’environnement dans lequel se trouvent les métaux1.
Dans le tableau de la série galvanique, les métaux des rangs supérieurs vont, en théorie, oxyder ceux qui se trouvent en dessous. Par exemple, l’or oxyde le magnésium, l’argent oxyde le cadmium, l’étain oxyde l’aluminium et, ce qui nous intéresse dans ce cas, le cuivre oxyde l’acier. La question pourrait alors se poser de savoir si, lors de la soudure aluminothermique Apliweld Secure+, le cuivre obtenu oxyde les structures en acier. Ce n’est cependant pas le cas et cela sera expliqué ci-dessous après une brève description du système de soudure Apliweld Secure+.
Soudure aluminothermique Apliweld® Secure+
La soudure aluminothermique de cuivre, ou soudure exothermique, est principalement utilisée dans les systèmes de prises de terre des installations électriques. Ce type de soudure résout les problèmes liés aux connexions mécaniques utilisant des raccords d’attaches, tels que les erreurs humaines et la détérioration de la qualité au fil du temps.
Ceci est dû au fait que, contrairement aux liaisons par raccords, la soudure aluminothermique de cuivre est un processus chimique qui réalise une liaison moléculaire et irréversible entre les conducteurs en cuivre, acier inoxydable, galvanisé, bronze, etc. La base du processus est une réaction chimique exothermique au cours de laquelle l’aluminium réduit l’oxyde de cuivre, produisant le cuivre qui va fondre totalement ou partiellement les conducteurs à souder. Le résultat est une liaison supérieure à tout joint mécanique en termes de propriétés mécaniques et électriques. Sa conductivité est égale ou supérieure à celle des conducteurs eux-mêmes, sans augmenter la résistance.
Apliweld® Secure+ est le système de soudure exothermique développé par Aplicaciones Tecnológicas, composé de charges sous forme de tablettes rondes, de l’initiateur électronique et de l’allumage à distance (activé par Bluetooth). Apliweld® Secure+ se positionne sur le marché comme le système de soudure exothermique qui présente le plus d’avantages pour les utilisateurs, avec un accent particulier sur la sécurité au travail, tout en permettant d’obtenir des résultats plus précis et plus efficaces pour les liaisons des systèmes de mise à la terre. Apliweld® Secure+ est donc l’outil de prédilection pour tout projet de soudure exothermique.
Nous aborderons ci-après le cas particulier de la liaison de l’acier ondulé au câble de cuivre par soudure aluminothermique Apliweld® Secure+.
Facteurs affectant la corrosion galvanique
La série galvanique n’est qu’une des conditions nécessaires pour que la corrosion galvanique ait lieu, car plusieurs facteurs permettent ou empêchent la corrosion galvanique de se produire. Il s’agit notamment de la présence d’un milieu électrolytique, des zones anodiques et cathodiques, du temps d’exposition ou de la cinétique de la réaction elle-même. Pour une évaluation qualitative, les deux premiers sont étudiés.
D’une part, le milieu électrolytique désigne l’environnement dans lequel les métaux sont en contact. Par conséquent, s’il n’y a pas de milieu dans lequel circule le courant, il est impossible que la corrosion se produise. Avec un milieu électrolytique, en revanche, la corrosion se produit quantitativement en fonction de la conductivité de ce milieu, bien que d’autres caractéristiques jouent également un rôle. En général, l’eau désionisée est un mauvais conducteur, alors que l’eau de pluie a une conductivité un peu plus élevée, et l’eau de mer est un cas évident de milieu corrosif.
D’autre part, ou conjointement avec le facteur précédent, on compare les zones anodiques et cathodiques des métaux en contact, c’est-à-dire la quantité de matériau qui s’oxyde en fonction de la quantité de matériau oxydant. Ainsi, s’il existe une grande surface de matériau oxydant par rapport au métal qui peut être oxydé (en supposant toujours un milieu électrolytique conducteur), la corrosion se produira à une vitesse élevée. Cependant, dans le cas contraire, l’oxydation ne se produit pas ou est minime.
Liaison entre acier ondulé et câble en cuivre par soudure Apliweld® Secure+.
Bien que selon la série galvanique le cuivre devrait corroder l’acier ondulé, il est nécessaire de prendre en compte les autres facteurs présentés.
Si l’on considère que la liaison elle-même est réalisée avec la soudure aluminothermique Apliweld® Secure+, il n’y a pas de milieu électrolytique à l’intérieur de la liaison, la corrosion est donc impossible. Dans la soudure câble/tige, on peut observer (comme le montre l’image) la coexistence à l’état solide du cuivre d’apport fondu et du câble lui-même, de l’acier non fondu et de l’alliage cuivre/acier du matériau fondu. Aucun d’entre eux ne forme un milieu électrolytique permettant de produire une oxydation, de sorte que la corrosion ne se produit pas.
D’autre part, il existe une possibilité de corrosion entre l’extérieur de la soudure et l’acier ondulé de l’installation. Dans ce cas, la surface de contact est minime. De même, le milieu électrolytique présent est le béton qui va recouvrir la liaison et qui est un mauvais conducteur de courant. De plus, le facteur qui complique le plus la corrosion est la surface beaucoup plus grande de l’élément corrosif (c’est-à-dire l’acier) par rapport à la surface du métal oxydant (le cuivre).
Par conséquent, bien que la série galvanique pourrait faire penser que la soudure aluminothermique pourrait provoquer de la corrosion sur les structures en acier ondulé, les autres facteurs nécessaires à l’apparition de la corrosion ne sont pas présents ou ne favorisent pas du tout la corrosion.
Par conséquent, la soudure Apliweld® Secure+ ne corrode pas ou, en cas de corrosion, elle ne peut pas se développer de manière significative. À cet égard, il convient de souligner que tout autre type de liaison (mécanique, autogène, …) entre l’acier et le cuivre pour un réseau de terres implique une possibilité de corrosion plus élevée que la soudure Apliweld® Secure+.
Pour plus d’informations sur les avantages de la soudure Apliweld® Secure+ en termes d’efficacité et de sécurité, n’hésitez pas à contacter nos experts en cliquant sur le lien suivant.
Aplicaciones Tecnológicas propose également des formations en ligne gratuites sur la soudure aluminothermique, auxquelles vous pouvez vous inscrire sur la page des webinaires.
D’autre part, il existe une possibilité de corrosion entre l’extérieur de la soudure et l’acier ondulé de l’installation. Dans ce cas, la surface de contact est minime. De même, le milieu électrolytique présent est le béton qui va recouvrir la liaison et qui est un mauvais conducteur de courant. De plus, le facteur qui complique le plus la corrosion est la surface beaucoup plus grande de l’élément corrosif (c’est-à-dire l’acier) par rapport à la surface du métal oxydant (le cuivre).
Par conséquent, bien que la série galvanique pourrait faire penser que la soudure aluminothermique pourrait provoquer de la corrosion sur les structures en acier ondulé, les autres facteurs nécessaires à l’apparition de la corrosion ne sont pas présents ou ne favorisent pas du tout la corrosion.
Par conséquent, la soudure Apliweld® Secure+ ne corrode pas ou, en cas de corrosion, elle ne peut pas se développer de manière significative. À cet égard, il convient de souligner que tout autre type de liaison (mécanique, autogène, …) entre l’acier et le cuivre pour un réseau de terres implique une possibilité de corrosion plus élevée que la soudure Apliweld® Secure+.
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Références
1. Roberge, P. R. Handbook of corrosion engineering. McGraw-Hill Education Third Edition (2000).