La corrosion par piqûres est une forme localisée d'attaque dans laquelle un film passif protecteur se rompt en des points discrets et forme de petites cavités profondes tandis que la surface environnante reste brillante et apparemment saine. Elle est surtout associée aux chlorures attaquant les aciers inoxydables, les alliages d'aluminium et d'autres métaux passifs, et elle est dangereuse de façon disproportionnée par rapport à la masse de métal perdue.
Les alliages passifs tels que l'acier inoxydable doivent leur résistance à la corrosion à un fin film d'oxyde riche en chrome d'une épaisseur de seulement quelques nanomètres.
La piqûre commence lorsque ce film se rompt localement, généralement au niveau d'une inclusion, d'une rayure ou d'un point riche en chlorures, exposant une toute petite zone de métal nu à l'électrolyte. Cette zone nue devient une petite anod très active entourée d'une large cathode passive.
Le résultat est une piqûre étroite qui croît vers l'intérieur de la paroi tandis que la majeure partie de la surface reste intacte.
À l'intérieur d'une piqûre en croissance, la chimie devient auto-entretenue, d'où le terme autocatalytique. Le métal se dissout à la base de la piqûre selon M → M(n+) + électrons. Ces cations hydrolysent avec l'eau, libérant des ions hydrogène et faisant baisser le pH local vers des valeurs fortement acides.
Pour équilibrer la charge positive, des ions chlorure migrent dans la piqûre et s'y concentrent. Le pH faible combiné à une forte concentration en chlorures maintient le métal à la base de la piqûre en dissolution active et empêche la reformation du film passif, de sorte que la piqûre s'approfondit d'elle-même.
La géométrie occluse restreint la diffusion, emprisonnant l'électrolyte agressif. Cette chimie acide en boucle fermée est étroitement liée à la corrosion de crevasse , qui utilise le même principe de cellule occluse sous des joints, des dépôts et des assemblages chevauchants.
Un composant peut perdre une fraction négligeable de sa masse totale et pourtant tomber en panne à cause des piqûres, car les dommages se concentrent en quelques points profonds plutôt que de se répartir uniformément.
Une seule piqûre peut perforer la paroi d'un tube ou le fond d'une cuve et provoquer une fuite alors qu'une mesure de corrosion générale indiquerait encore que l'alliage est sain. Les piqûres sont aussi des concentrateurs de contraintes et constituent des sites d'initiation courants pour la corrosion sous contrainte et la fissuration par fatigue.
Parce qu'elles sont petites en surface et souvent cachées par des produits de corrosion, elles sont faciles à manquer lors d'une inspection superficielle.
Le Pitting Resistance Equivalent Number, ou PREN, classe la résistance intrinsèque à la piqûre d'un alliage à partir de sa composition. La forme largement utilisée est PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N, toutes les valeurs étant en pourcentage en poids. Le chrome construit le film passif, le molybdène le stabilise contre les chlorures, et l'azote renforce les deux effets. Un PREN plus élevé signifie que l'alliage tolère plus de chlorures et des températures plus élevées avant l'apparition de piqûres. Le PREN est un guide comparatif, pas une limite de service absolue, car il ignore la finition de surface, les inclusions et l'environnement spécifique.
| Alliage (type) | Cr % | Mo % | N % | PREN approximatif |
|---|---|---|---|---|
| 304 austénitique | 18.0 | 0.0 | 0.05 | ~19 |
| 316 austénitique | 17.0 | 2.1 | 0.05 | ~25 |
| 2205 duplex | 22.0 | 3.0 | 0.17 | ~35 |
| 254 SMO (austénitique 6Mo) | 20.0 | 6.1 | 0.20 | ~43 |
L'initiation et la propagation des piqûres dépendent de l'interaction entre le métal, l'électrolyte et la géométrie locale. Le tableau ci‑dessous résume les principaux leviers et leur effet sur le risque.
| Facteur | Effet sur le risque de piqûres |
|---|---|
| Concentration en chlorures | Une concentration en chlorures plus élevée augmente fortement le risque ; c'est l'espèce agressive principale |
| Température | Le risque augmente avec la température au‑delà de la température critique de piqûres de l'alliage |
| PREN de l'alliage (Cr, Mo, N) | Un PREN plus élevé élève le seuil d'initiation, réduisant le risque |
| Stagnation / faible circulation | Les zones stagnantes laissent se concentrer chlorures et dépôts, augmentant le risque |
| Dépôts de surface et rugosité | Les crevasses sous les écailles et les finitions rugueuses piègent l'électrolyte, augmentant le risque |
| Potentiel oxydant (p.ex. ions ferriques, chlore) | Augmente le potentiel au‑dessus du seuil de piqûres, augmentant le risque |
| pH | Un pH global plus bas réduit la résistance ; les acides forts élargissent la plage de piqûres |
Parce que les piqûres sont petites et cachées, la détection repose sur une inspection visuelle rapprochée sous un bon éclairage et avec grossissement, les essais aux liquides pénétrants pour les piqûres franchissant la surface, et la mesure d'épaisseur par courants de Foucault ou par ultrasons sur les tubes et les cuves.
La profondeur de la piqûre compte plus que le nombre de piqûres, donc les jauges et répliques qui quantifient la profondeur sont utiles. Des essais électrochimiques tels que la polarisation potentiodynamique cyclique mesurent en laboratoire le potentiel de piqûres d'un matériau.
Confirmer que le matériau installé est le grade spécifié par identification positive des matériaux permet de détecter la défaillance fréquente où un alliage à PREN inférieur a été substitué par erreur.
La prévention commence par le choix de l'alliage: choisir un PREN sensiblement supérieur à la plage de chlorures et de températures de service, et spécifier la température critique de piqûres pour les services exigeants. Éliminer la stagnation par des dispositions auto‑vidangeantes, une vitesse d'écoulement adéquate et l'absence de poches mortes.
Garder les surfaces propres et exempts de dépôts chlorés, de contamination ferreuse et de coloration thermique des soudures, car le décapage et la passivation restituent le film. Contrôler la chimie de l'eau pour limiter les chlorures et les espèces oxydantes, et appliquer une protection cathodique lorsqu'un revêtement ou une structure enterrée le justifie.
Des intervalles d'inspection structurés transforment ces mesures en un programme maintenable plutôt qu'en une action ponctuelle. Fabrico aide les équipes fiabilité à planifier les contrôles de chlorures, les relevés d'épaisseur et les tournées d'inspection pour détecter les piqûres précocement; vous pouvez réserver une démo Fabrico pour voir le flux de travail.
L'acier inoxydable résiste à la corrosion grâce à un film d'oxyde passif, pas parce que le métal est inerte. Les chlorures peuvent rompre localement ce film, et une fois le métal nu exposé, la chimie acide et riche en chlorures à l'intérieur de la piqûre empêche le film de se reformer, de sorte que l'attaque se concentre à cet endroit.
Cela dépend de l'environnement. Un 316 standard avec un PREN proche de 25 supporte des services à chlorures modérés, le duplex 2205 près de 35 convient aux eaux plus agressives, et les nuances 6Mo au‑dessus de 40 sont utilisées pour l'eau de mer. Le PREN est un classement comparatif, il faut donc toujours le mettre en regard du niveau réel de chlorures et de la température.
La corrosion générale enlève le métal de manière à peu près uniforme et est facile à mesurer et à prédire. Les piqûres enlèvent très peu de métal au total mais le concentrent en cavités profondes et étroites capables de perforer une paroi ; un composant peut donc échouer alors que les relevés d'épaisseur globaux semblent encore acceptables.
Oui. Les piqûres agissent comme des concentrateurs de contraintes et sont des sites d'initiation courants pour la corrosion sous contrainte et la fissuration par fatigue. Contrôler la corrosion par piqûres réduit donc également le risque de ces ruptures plus soudaines.
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