Qu'est-ce que la corrosion par piqûres ?
La corrosion par piqûres est une forme de corrosion localisée : l'attaque se concentre en de petits points de la surface métallique et progresse vers l'intérieur, en formant des cavités souvent plus profondes que larges, pendant que la surface voisine reste pratiquement intacte. Elle touche surtout les métaux passifs, comme l'acier inoxydable et l'aluminium, exposés aux chlorures.
Le danger tient à cette géométrie. La perte de métal est faible, les ouvertures se cachent sous les dépôts, et l'épaisseur moyenne paraît correcte jusqu'à ce qu'une piqûre traverse la paroi : fuite en trou d'épingle sur un réservoir ou un échangeur dont le relevé d'épaisseur ne montrait rien.
ASTM G46 exprime cet écart par le facteur de piqûration, rapport entre la pénétration la plus profonde et la pénétration moyenne tirée de la perte de masse. À 1, la corrosion est uniforme ; plus il monte, moins une moyenne renseigne sur le risque de perforation.
Comment la corrosion par piqûres s'amorce et progresse : le mécanisme
La piqûre passe par deux étapes, l'amorçage et la propagation, et la propagation est autocatalytique : une piqûre installée crée elle-même les conditions de sa croissance.
- Rupture du film passif. L'inox et l'aluminium doivent leur résistance à un mince film d'oxyde, qui cède localement aux points faibles : inclusions (sulfures de manganèse dans l'inox), rayures, fer incrusté par un outil en acier au carbone, colorations de soudage, zones sous dépôts. Les chlorures favorisent cette rupture. Une piqûre stable se forme quand le potentiel du métal dépasse son potentiel de piqûration ; beaucoup de micro-piqûres se repassivent, quelques-unes survivent.
- Petite anode, grande cathode. Le métal se dissout dans la piqûre ; la grande surface passive autour sert de cathode, où l'oxygène ou un autre oxydant est réduit. Ce rapport de surfaces concentre le courant sur la piqûre, la même configuration défavorable que dans le tableau de la série galvanique.
- Acidification locale. Les ions métalliques s'hydrolysent et font chuter le pH ; les chlorures migrent vers l'intérieur pour équilibrer les charges. La piqûre se remplit d'une solution chlorurée acide, bien plus agressive que le fluide en masse.
- Croissance auto-entretenue. La géométrie confinée, souvent coiffée de produits de corrosion, garde cette chimie dedans et l'oxygène dehors. Le film ne se reforme pas et l'attaque descend, parfois en s'élargissant sous la surface.
La chimie du fluide en masse ne décrit pas ce qui se passe dans la piqûre : un équipement peut se piquer dans un fluide qu'un court essai sur coupon supporte. Et une piqûre développée ne se repassive qu'à un potentiel inférieur au potentiel de piqûration : l'arrêter, c'est changer les conditions.
Quels métaux la corrosion par piqûres touche-t-elle ?
- Aciers inoxydables (304, 316 et nuances voisines). Le cas d'école. Le 304 se pique facilement en service chloruré ; le 316 contient du molybdène, qui améliore sa résistance à la piqûre sans le rendre invulnérable.
- Alliages d'aluminium. Piqûres en milieu chloruré et en eau de mer, et là où des ions de métaux plus nobles, comme le cuivre, se déposent. Un produit de corrosion blanc masque souvent la profondeur.
- Cuivre et alliages de cuivre. Les tubes de cuivre peuvent se piquer dans certaines eaux potables et de refroidissement, selon la chimie de l'eau et les résidus de fabrication : fuite en trou d'épingle dans un tube par ailleurs sain.
- Acier au carbone. Sans film passif dans la plupart des eaux, il tend vers une corrosion plus généralisée. Il se pique pourtant sous les dépôts et les tubercules, en eau stagnante, aux ruptures de calamine (cathodique par rapport à l'acier), par l'oxygène dissous en circuit de chaudière, et sous les biofilms où la corrosion bactérienne (MIC) est active. Les piqûres de rouille des charpentes sont de ce type : cachées sous la rouille, visibles après nettoyage.
Les formes de piqûres selon ASTM G46
ASTM G46 illustre les coupes types de piqûres. La forme dicte si la piqûre se voit et se mesure.
| Forme (ASTM G46) | Description | Portée pratique |
|---|---|---|
| Étroite et profonde | Profondeur supérieure à la largeur | Risque de perforation maximal ; échappe à l'UT par points |
| Elliptique | Cavité arrondie | Fréquente ; mesurable à la jauge après nettoyage |
| Large et peu profonde | Largeur bien supérieure à la profondeur | Proche d'une perte d'épaisseur localisée ; facile à détecter |
| Sous-jacente | Cavité sous une mince couche de surface | L'ouverture sous-estime le dommage |
| En contre-dépouille | S'élargit latéralement sous la surface | Perte de métal cachée |
| Horizontale ou verticale | Suit la microstructure (alignements d'inclusions) | Direction liée à la forme du produit |
Les codes d'évaluation distinguent aussi la piqûration généralisée et la piqûration localisée, confinée à une zone.
Ce qui provoque la corrosion par piqûres : les facteurs
| Facteur | Pourquoi il favorise les piqûres |
|---|---|
| Chlorures | Rompent le film et migrent dans les piqûres (eau de mer, saumures, sels de déglaçage, eaux de lavage, lixiviats d'isolant) |
| Température | Au-delà de la température critique de piqûration (CPT), des piqûres stables se forment |
| pH | Un pH bas affaiblit le film ; l'aluminium craint aussi le milieu alcalin |
| Stagnation | Dépôts et chimie locale dans les bras morts et les mises en attente pleines |
| Dépôts et biofilms | Cellules confinées, pauvres en oxygène, où les chlorures se concentrent |
| Oxydants | Oxygène dissous, ions ferriques et cuivriques, chlore poussent le potentiel vers la piqûration |
| Évaporation | Les cycles mouillage-séchage concentrent les chlorures sous isolant et en zone d'éclaboussures |
Le PREN : comparer les nuances d'inox face aux piqûres
L'indice de résistance à la piqûre (PREN) classe les aciers inoxydables selon leur composition : PREN = %Cr + 3,3 %Mo + 16 %N. Le chrome forme le film passif, le molybdène le renforce contre les chlorures, l'azote y contribue. Certaines spécifications emploient un autre coefficient d'azote ou un terme pour le tungstène.
| Nuance | Famille | PREN indicatif |
|---|---|---|
| 304 / 304L | Austénitique | ≈ 18–20 |
| 316 / 316L | Austénitique au molybdène | ≈ 23–28 |
| 2205 | Duplex | ≈ 34–38 |
| Super duplex | Duplex | ≥ 40 |
| Super-austénitique à 6 % Mo | Austénitique | ≥ 40 |
Ce sont des ordres de grandeur ; au besoin, le PREN se calcule sur le certificat matière de la coulée. Il ignore la température, les interstices, les dépôts et la microstructure, et une soudure mal exécutée peut faire moins bien que le métal de base. Un PREN plus élevé achète de la marge, pas l'immunité : pour un service donné, on s'appuie sur les données de CPT et l'expérience en conditions comparables.
Les essais de corrosion par piqûres : ASTM G48, G150 et G46
ASTM G48 expose les aciers inoxydables et alliages apparentés à une solution de chlorure ferrique, milieu chloruré oxydant sévère. La méthode A immerge les éprouvettes à température et durée fixées, puis évalue perte de masse et piqûres ; des spécifications ou des bons de commande l'imposent parfois comme essai de réception, avec leurs propres critères. Les méthodes C et E déterminent une température critique de piqûration (CPT) en répétant l'essai à des températures croissantes (C pour les alliages de nickel et au chrome, E pour les inox). B, D et F sont les équivalents pour la corrosion caverneuse.
ASTM G150 mesure la CPT par voie électrochimique : l'éprouvette est maintenue à un potentiel anodique constant dans une solution de chlorure de sodium pendant que la température monte ; la CPT est le point où le courant augmente et reste élevé. Une température unique pour comparer alliages, coulées et soudures.
ASTM G46 guide l'examen et l'évaluation des piqûres : après nettoyage, cotation en densité, taille et profondeur sur planches types ; profondeur mesurée par coupe métallographique, usinage, micromètre ou jauge, ou microscope ; résultats en profondeur maximale, moyenne des piqûres les plus profondes et facteur de piqûration.
Ces essais classent les matériaux ; aucun ne prédit la durée de vie en service.
Détecter la corrosion par piqûres sur site
- Inspection visuelle après nettoyage. Les piqûres se cachent sous les dépôts et les produits de corrosion ; on lave, brosse ou décape d'abord. L'éclairage rasant aide.
- Jauge de profondeur. Mesure directe des piqûres accessibles ; on note les plus profondes.
- Mesures d'épaisseur UT par points. Bonnes pour la perte générale, faibles pour les piqûres : la grille rate les piqûres entre ses points, et une piqûre étroite renvoie mal l'écho de son fond.
- Méthodes par balayage. Ultrasons en balayage, y compris multiéléments, fuite de flux magnétique sur les fonds de réservoirs, radiographie de profil sur la petite tuyauterie et numérisation laser 3D cartographient la profondeur sur une surface.
Si la piqûre est un mécanisme crédible, le plan d'inspection doit la nommer et prévoir une couverture adaptée. Le guide sur la norme API 510 pour les appareils sous pression explique comment ce cadre traite les dommages constatés.
Évaluer un équipement piqué : API 579-1/ASME FFS-1, partie 6
Sur une enveloppe sous pression, la partie 6 d'API 579-1/ASME FFS-1 est la procédure d'évaluation d'aptitude au service propre aux piqûres : piqûration généralisée, localisée, ou combinée à des zones de perte de métal. Le niveau 1 compare le dommage à des planches types. Le niveau 2 mesure le diamètre, la profondeur et l'espacement de paires de piqûres représentatives pour calculer la perte de résistance. Le niveau 3 est une analyse détaillée. Résultat : acceptation en l'état, pression maximale admissible réduite ou réparation, avec une durée de vie résiduelle fondée sur la vitesse de piqûration prévue. Il faut des données fiables et un ingénieur qualifié.
Comment prévenir la corrosion par piqûres
- Choisir le matériau avec de la marge. PREN et CPT adaptés aux chlorures et à la température réels, régimes transitoires compris.
- Concevoir sans stagnation. Pas de bras morts ni d'interstices, vidange complète, vitesses adaptées.
- Contrôler la chimie. Limiter chlorures et oxydants résiduels, maîtriser le pH, désoxygéner l'eau de chaudière, inhiber si le procédé le permet.
- Soigner la fabrication en inox. Éliminer les colorations de soudage, décaper et passiver (ASTM A380 et A967), écarter l'outillage d'acier au carbone.
- Revêtir. Une barrière continue supprime le contact métal-électrolyte ; l'essai d'étincelage repère les discontinuités.
- Protection cathodique. Pour l'acier immergé ou enterré et l'inox en eau de mer, elle place le potentiel là où les piqûres ne progressent pas.
- Nettoyer et bien gérer les arrêts. Retirer les dépôts, vidanger et assécher à l'arrêt, contrôler les biofilms.
Comment réparer la corrosion par piqûres
On arrête la cause, on évalue la paroi restante, puis on choisit.
| Méthode | Quand elle convient | Limites |
|---|---|---|
| Remplissage et resurfaçage à l'époxy chargé métal | Piqûres dans une paroi acceptée par l'évaluation ; sans travaux à chaud | Température et résistance chimique selon la fiche technique ; une réparation qui retient la pression exige sa propre ingénierie (ASME PCC-2) |
| Revêtement après remplissage | Empêche la récidive dans le même service | Préparation de surface et élimination des sels indispensables |
| Soudure de rechargement | La paroi doit être restaurée structurellement | Travaux à chaud, permis, procédures du code, déformation |
| Remplacement | Paroi sous le minimum, perforation, dommage étendu | Coût et délai |
La préparation de surface décide si une piqûre comblée le reste. Le jet abrasif ouvre les piqûres, mais les sels solubles, chlorures en tête, restent au fond. On les mesure (prélèvement ISO 8502-6, conductivité ISO 8502-9) et on les élimine par lavage et nouveau décapage jusqu'à la limite spécifiée ; sinon, le produit posé par-dessus peut cloquer et la corrosion reprendre dessous.
Les piqûres sont ensuite comblées à l'époxy chargé métal, pressé pour chasser l'air, resurfacées au profil d'origine, puis revêtues si le service le justifie. Cette approche à froid évite les travaux à chaud en zone classée et sur les pièces minces ; les compromis sont détaillés dans le comparatif collage à froid ou soudure. Une portée de joint piquée demande une technique particulière, décrite dans réparer une face de bride corrodée sans usinage.
Piqûres, corrosion caverneuse et corrosion galvanique : les différences
| Piqûres | Corrosion caverneuse | Corrosion galvanique | |
|---|---|---|---|
| Déclencheur | Rupture locale du film sur une surface ouverte | Appauvrissement en oxygène, puis acidification dans un interstice | Contact de métaux différents dans un électrolyte |
| Emplacements types | Surfaces ouvertes, sous dépôts | Joints d'étanchéité, recouvrements, rondelles, dépôts | Près de la jonction, sur le métal le moins noble |
| Deuxième métal nécessaire ? | Non | Non | Oui |
| Leviers principaux | Alliage, chimie, propreté, revêtement | Supprimer ou sceller les interstices | Isoler, revêtir la cathode, gérer le rapport de surfaces |
Piqûres et corrosion caverneuse partagent la même chimie de cellule confinée ; l'interstice lui donne une longueur d'avance. Sous les dépôts, on les distingue rarement, et le remède est le même.
Questions fréquentes
Pourquoi mon inox 316 s'est-il piqué, alors qu'il est censé résister aux chlorures ? Le 316 résiste mieux que le 304 ; il n'est pas invulnérable. Au-delà de ses limites de chlorures et de température, sous dépôts, dans des interstices, ou avec colorations de soudage et contamination ferreuse, il se pique. Sa réputation suppose une surface propre et passive ; la piqûre fabrique sa propre chimie.
Peut-on arrêter une corrosion par piqûres déjà amorcée ? Seulement en changeant les conditions : retirer électrolyte ou dépôts, assécher, réduire température ou chlorures, protéger cathodiquement, ou nettoyer, combler et revêtir. Laissée dans le même service, une piqûre active progresse.
À quelle profondeur une piqûre impose-t-elle une réparation ? Il n'y a pas de chiffre unique : tout dépend de la paroi restante, de la taille et de l'espacement des piqûres, de la pression de calcul et de la vitesse de corrosion future. La réponse vient d'une évaluation d'aptitude au service (partie 6 d'API 579-1/ASME FFS-1) ou des règles d'épaisseur minimale du code d'inspection.
Les piqûres sur un engrenage, un roulement ou un arbre, c'est de la corrosion ? Pas toujours. Sur les dentures et les roulements, le « piquage » désigne le plus souvent une fatigue de contact : de petits fragments se détachent sous des contraintes répétées, sans corrosion. La corrosion par piqûres touche aussi des arbres, par exemple en inox dans une eau chlorurée, souvent là où la garniture forme un interstice. La cause dicte la solution.
Un PREN plus élevé garantit-il une meilleure tenue ? Il garantit une meilleure résistance intrinsèque à la piqûre en milieu chloruré. Il ne compense ni les interstices, ni les dépôts, ni la stagnation, ni une mauvaise soudure, ni la contamination.
En pratique
Induscoat évalue et répare sur place les équipements piqués au Québec et en Ontario, dans le cadre de son service de maintenance et réhabilitation : préparation de surface avec contrôle des sels solubles, comblement et resurfaçage des piqûres à l'époxy chargé métal en collage à froid, puis revêtement choisi pour le service qui a causé l'attaque. Si le dommage exige une soudure ou un remplacement, nous le disons. Des photos de la surface nettoyée, des mesures de profondeur ou d'épaisseur et les conditions de service suffisent pour commencer : demander une soumission. Les fiches techniques de la gamme Induscoat sont publiées sur le site de la marque, induscoat.com.
Hicham M, ing., PMP
Ingénieur et chef de projet (PMP) chez Induscoat. Plus de 16 ans d'expérience en revêtements industriels, réparations composites et protection anti-usure sur des sites miniers, énergétiques et pétrochimiques, au Canada et à l'international.