POTENTIELS DE PROTECTION CATHODIQUE

Principe de la protection

La corrosion des métaux au contact des milieux aqueux (eaux, sols, béton) est de nature électrochimique. Dans ces milieux, l’application de la technique de la protection cathodique a pour but de diminuer le potentiel de polarisation du métal à un niveau pour lequel la vitesse de corrosion du métal est réduite de façon significative. Le seuil de protection cathodique peut être déterminé thermodynamiquement . Il correspond au seuil d’immunité tel que représenté dans les diagrammes de Pourbaix correspondant à un état à partir duquel la corrosion devient théoriquement impossible.

Influence du milieu

Le seuil de protection cathodique dépend du milieu au contact duquel l’équipement est en contact.
Il est toutefois difficile de définir théoriquement le seuil de protection cathodique d’un métal dans un milieu donné (impossibilité de tracer avec précision la courbe individuelle de polarisation anodique, calcul thermodynamique basé sur l’hypothèse d’équilibre de la teneur en cation métallique avec le métal dans le milieu corrosif). Les critères pratiques sont donc basés sur l’expérience pour contrôler la corrosion d’une surface métallique en transformant cette surface en la cathode d’une cellule électrochimique.

Le tableau suivant donne les domaines de potentiel généralement recommandés, pour différents métaux dans différents milieux.

 Contrôle des mesures de potentiel sur site

La mesure du potentiel électrochimique d'une structure sous protection cathodique doit être effectuée avec l'électrode de référence la plus proche possible du point à contrôler et à courant coupé (les courants de protection cathodique doivent être coupés quelques secondes au moment de la mesure pour éliminer les chutes de tension ou chutes ohmiques générées par ces courants lorsqu’ils circulent dans le sol). Certaines recommandations précisent même que la lecture doit être effectuée rapidement après coupure de courant pour annuler cette erreur.

Autres paramètres modifiant le potentiel de protection requis 

A l'instar de la norme NF EN 12954, la norme ISO 13623 "Industries du pétrole et du gaz naturel –Systèmes de transport par conduites" fait varier le critère de protection avec la résistivité du terrain (et le potentiel de corrosion libre) : le seuil acceptable est de –0,75V/ Cu/Cu-SO4 saturé dans le cas d'un sol sableux aéré dont la résistivité est comprise entre 100 et 1000 Ω.m et de –0,65V/ Cu/Cu-SO4 saturé pour des valeurs de résistivité supérieures à 1000 Ω.m.

Le seuil de protection doit être abaissé à –0,95 V/ Cu/Cu-SO4 ou –0,90 V/ Ag/Ag-Cl -eau de mer en cas de milieu anaérobie (favorable au développement de bactéries sulfurogènes), cette valeur étant déterminée à l'aide de l'étude des équilibres tension-pH afin d'autoriser une passivité de l'acier en présence de sulfures.

Pour d'autres métaux courants, les valeurs de potentiel de corrosion et de potentiel de protection à appliquer suivant le milieu sont données dans la norme NF EN 12954 : « Protection des structures métalliques enterrés ou immergées –Principes généraux et application pour les canalisations ».

En général, les seuils de protection varient et les recommandations sont fournies par des normes et documents professionnels. Pour des matériaux à l'état passif mais risquant des corrosions localisées (piqûres, corrosion

caverneuse, corrosion sous tension) le niveau de protection cathodique peut être défini par rapport au potentiel de piqûre : c'est par exemple le cas des aciers inoxydables en milieu chloruré ou celui de l'acier enrobé de béton.