La corrosion induite par courant alternatif sur les canalisations enterrées sous protection cathodique. - Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

The corrosion induced by alternative current on buried steel pipelines under cathodic protection.

La corrosion induite par courant alternatif sur les canalisations enterrées sous protection cathodique.

Résumé

Pipelines buried in soil are protected by a thick organic coating complemented by cathodic protection. This double precautions permit to preserve the durability of gas or petrol transmission networks. In spite of this double protection, when these pipelines are in the vicinity of a high voltage AC electrical field, such as a power line or an electrical railway for instance, corrosion may occur at the location of coating holidays, named “AC corrosion”. Practically, AC corrosion phenomenon is widely observed and, still, there are little fundamentals’ studies about it. AC corrosion origin and the effects of some parameters such as: AC amplitude, CP polarization, soil electrolyte’s conductivity, and bulk pH, have been examined, theoretically and experimentally, by using a carbon steel disc electrode in simulated natural soil water. This phenomenon may be explained by two approaches: The first one takes into account the direct current (faradic rectification) created due to the non-linearity of interface response under AC perturbation. As a consequence, this DC current may make the cathodic protection (polarization) less efficient. The second approach is based on the study of the relationship between the anodic faradic current and the AC phenomenon. Towards this aim, a special device has been developed which allows recording both the instant current and potential signals, synchronously, and then, through signal treatments, permits to split the total measured interfacial current value into the faradic component (the part of the total interfacial current circulating through the faradic branches of the circuit) and the capacitive component (the part circulating through the capacitance). The method was used to calculate the anodic faradic current. The existence of a phase shift between faradic and capacitive current has been highlighted. Though it may have a significant effect on the magnitude of the faradic current, the effect of the electrolyte resistance has been found to be even more important, under the experimental conditions tested. The analyses of corrosion products accumulated at metal surface showed that the AC signal at 50 Hz may be too fast for electrochemical kinetics reasons to quantitatively transform sufficient amount of corrosion products at each cycle so that the effect could be detected through the experimental tools and methods adopted.
Les conduites de gaz enterrées en acier sont toujours protégées contre la corrosion par un épais revêtement organique complété par une polarisation cathodique. Cette double précaution permet de préserver l’intégralité du réseau de transport de gaz ou de pétrole dans la majorité des cas. Cependant, lorsque ces installations se trouvent près de courant alternatif de forte intensité, le champ électromagnétique créé induit une corrosion externe de pipeline au niveau des défauts discrets du revêtement, appelée « corrosion AC ». Si ce phénomène est largement observé en pratique, peu d’études fondamentales ont été réalisées. L’origine de la corrosion AC est recherchée à la fois par des analyses théoriques et par des observations expérimentales sur une électrode d’acier immergée dans une solution simulant les eaux souterraines. La première approche consiste à tenir compte de la non-linéarité de la réponse électrochimique sous une perturbation de potentiel de forte amplitude, laquelle conduit à un processus de redressement faradique. Le champ alternatif a pour effet d’augmenter le module du courant continu. Aussi bien pour le courant anodique que pour le courant cathodique. Le résultat est une protection cathodique moins efficace voire insuffisante. La deuxième approche est de déterminer le courant faradique anodique, c'est-à-dire la valeur efficace du courant faradique positif sous perturbation AC. Cependant, le courant observé expérimentalement est la somme du courant de charge de capacité de double couche et de celui d’origine faradique. Un dispositif et une procédure de traitement de données originaux ont donc été développés dans ce travail pour évaluer le courant anodique faradique. Nous avons noté un déphasage entre le courant de charge et le courant faradique qui est un paramètre important, au même titre que l’amplitude de signal AC. La résistance d’électrolyte a été également identifiée comme un paramètre important. L’analyse de produits de corrosion accumulés à la surface de l’électrode a démontré que le signal de 50 Hz est trop rapide pour engendrer une réaction d’oxydo-réduction décelable avec les moyens d’analyse et dans les conditions d’essais adoptés.
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Dates et versions

tel-01348986 , version 1 (26-07-2016)

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  • HAL Id : tel-01348986 , version 1

Citer

Ibrahim Ibrahim. La corrosion induite par courant alternatif sur les canalisations enterrées sous protection cathodique.. Matériaux. Université Pierre et Marie Curie (Paris 6), 2008. Français. ⟨NNT : 2008PAO66605⟩. ⟨tel-01348986⟩
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