La problématique ?
Un chantier naval conçoit un nouveau navire de service avec une coque en acier et une superstructure en aluminium pour alléger la structure. L'assemblage entre ces deux métaux se fait par une soudure spécifique. Le bureau d'études s'inquiète du risque de corrosion galvanique accélérée au niveau de la jonction, qui sera constamment exposée à l'eau de mer.
Une défaillance à ce point critique pourrait compromettre l'intégrité structurelle du navire. Le client a sollicité FILAB pour résoudre ce problème en menant une étude de couplage galvanique.
Pour évaluer ce risque, nous avons réalisé une étude de couplage galvanique en suivant la norme ASTM G71.
Etude du risque de corrosion galvanique
Objectif :
L'objectif principal de cette étude est de fournir au chantier naval une évaluation quantitative et prédictive du risque de corrosion galvanique lié à l'assemblage coque en acier/superstructure en aluminium, afin de sécuriser l'intégrité structurelle du nouveau navire de service, tout en évitant des coûts de maintenance et d'immobilisation post-construction élevés.
Notre approche technique
Pour évaluer ce risque, nous avons réalisé une étude de couplage galvanique en suivant la norme ASTM G71.
Etape 1 : mise en place de la cellule électrochimique
La première étape a consisté à préparer l'échantillon. Des plaques d'acier (représentant la coque) et d'aluminium (représentant la superstructure) ont été montées et connectées électriquement au sein d'une cellule électrochimique. Suite à cela, la cellule a été remplie d'eau de mer artificielle pour répliquer fidèlement l'environnement de service et initier la réaction de corrosion.
Étape 2 : mesure et surveillance initiales
Ensuite, nous avons procédé à la phase de mesure. Le courant de couplage et le potentiel de couplage ont été mesurés en continu. Le courant de couplage est l'indicateur clé de la vitesse de corrosion du métal le moins noble (l'aluminium, dans ce cas), offrant une lecture directe de la détérioration du matériau.
Étape 3 : observation de l'évolution du système
Enfin, l'essai a été maintenu sur plusieurs jours. Cette durée prolongée a permis d'observer l'évolution du système dans le temps, et plus spécifiquement de détecter et d'analyser la formation éventuelle de couches protectrices (phénomène de passivation) qui pourraient modifier la cinétique de la corrosion.
Les bénéfices de cette analyse pour le client
L'essai a confirmé que l'aluminium se comporterait comme une anode sacrificielle, se corrodant préférentiellement pour protéger l'acier, avec une vitesse de corrosion initialement très élevée au niveau de la jonction.
Ces données ont permis au chantier naval de :
• Anticiper un phénomène de corrosion majeur avant même la construction.
• Prendre des décisions de conception éclairées, en intégrant un système de protection cathodique (anodes sacrificielles en zinc) dimensionné avec précision pour protéger la zone de soudure.
• Garantir la sécurité et la durabilité du navire, évitant des coûts de maintenance extrêmement élevés et des risques d'immobilisation.
Conclusion de l'étude
L'étude de couplage galvanique menée selon la norme ASTM G71 a permis de transformer une incertitude théorique en une donnée quantitative critique pour la conception navale. Les mesures continues du courant de couplage et du potentiel de couplage ont confirmé l'existence d'une forte interaction électrochimique entre l'acier de la coque (cathodique) et l'aluminium de la superstructure (anodique) en milieu eau de mer.
En définitive, cette approche préventive, validée par l'électrochimie appliquée, garantit la sécurité et la durabilité du navire. Elle a permis au chantier naval non seulement de valider techniquement sa conception, mais aussi de fournir une assurance de fiabilité structurale à l'opérateur du navire, évitant des risques financiers et opérationnels considérables.
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Notre FAQ
Deux métaux en contact électrique et exposés à un électrolyte peuvent présenter une interaction galvanique. Dans le cas étudié, la jonction entre une coque en acier et une superstructure en aluminium devait être exposée à l’eau de mer. FILAB a examiné ce risque avant la construction pour fournir des données utiles à la conception de l’assemblage.
Des plaques d’acier et d’aluminium ont été connectées électriquement dans une cellule contenant de l’eau de mer artificielle. Le protocole présenté s’appuie sur l’ASTM G71. Cette configuration a permis de suivre le comportement du couple dans un milieu choisi pour représenter l’exposition marine de la jonction étudiée.
Le suivi du courant et du potentiel permet d’étudier l’interaction électrochimique entre les deux métaux au cours du temps. Dans cette étude, les mesures ont mis en évidence un comportement anodique de l’aluminium et cathodique de l’acier. Elles ont ainsi documenté le risque de dissolution préférentielle de l’aluminium dans la configuration d’essai.
Le comportement du système peut évoluer avec l’exposition, notamment si des couches de surface se forment et modifient la cinétique des réactions. FILAB a maintenu l’essai plusieurs jours pour suivre cette évolution. Cette observation dans le temps complète les mesures initiales et aide à interpréter le comportement du couple métallique dans le milieu retenu.
Les résultats ont conduit le chantier naval à intégrer une protection cathodique utilisant des anodes sacrificielles en zinc pour la zone concernée. L’étude a fourni des données pour orienter cette solution de conception. L’efficacité et le dimensionnement d’une protection doivent être évalués pour l’assemblage et les conditions d’exploitation auxquels elle est destinée.
Laboratoire d’analyses et d’expertises spécialisé pour les industriels
