Comment la présence d'un revêtement en caoutchouc sur la paroi du réservoir modifie-t-elle le risque de corrosion galvanique pour un élément chauffant en titane non lié dans le même électrolyte ?

Et pour un ingénieur de procédés installant un thermoplongeur en titane dans un réservoir en acier avec revêtement en caoutchouc, le risque de corrosion galvanique est très différent de celui si le réservoir était en acier sans revêtement. Le radiateur en titane est lié galvaniquement à une immense surface en acier au carbone dans un réservoir en acier sans revêtement. L'acier (anode) est corrodé préférentiellement protégeant le titane (cathode). La paroi du réservoir en acier se corrode mais le radiateur en titane ne se corrode pas. Le caoutchouc isolant dans un réservoir doublé de caoutchouc-isole électriquement l'acier de l'électrolyte. Il n'y a désormais plus de grande zone cathodique avec laquelle le radiateur en titane peut s'accoupler. Cependant, s'il y a un défaut mineur dans le revêtement en caoutchouc (un trou d'épingle, une égratignure ou une zone endommagée), un couple galvanique très dommageable est créé, dans lequel une très petite quantité d'acier exposé (anode) est couplée à une très grande surface de titane (cathode). Le courant galvanique se concentre sur le petit défaut d'acier et provoque une piqûre rapide et profonde de la paroi en acier du réservoir sous le caoutchouc, déclenchant le détachement du revêtement et la défaillance du réservoir. Le réservoir tombe en panne mais le radiateur en titane lui-même est indemne.

Le mécanisme de corrosion galvanique dans les réservoirs à revêtement en caoutchouc-
Doublure en caoutchouc. Le revêtement en caoutchouc d'un réservoir recouvert de caoutchouc isole électriquement le substrat en acier de l'électrolyte. Le radiateur en titane est isolé électriquement de l'acier lorsqu'il est immergé. Aucun courant galvanique ne passera et le titane et l'acier (recouverts par le caoutchouc intact) ne se corroderont pas. Mais si le revêtement en caoutchouc est défectueux (trou d’épingle, zone coupée ou endommagée), l’acier exposé agit comme une minuscule anode. L'énorme radiateur en titane (et toute autre surface métallique mouillée) est une cathode géante. Le rapport entre la surface cathodique et la surface anodique peut être supérieur à 1 000 : 1. Le courant galvanique est concentré sur le petit défaut d'acier, ce qui entraîne une densité de courant de 1 à 10 mA/cm2 au niveau du défaut. La densité de courant élevée dissout rapidement l’acier, créant une tranchée profonde qui sape le revêtement en caoutchouc. Le caoutchouc perd son adhérence, peut-être se détacher et exposer davantage d'acier, augmentant ainsi la défaillance. Comme le radiateur en titane lui-même constitue la cathode, il est protégé et n'est pas endommagé.

Quantification de la densité de courant galvanique en cas de défauts dans les revêtements en caoutchouc
Surface du radiateur en titane (cm2) Surface du défaut de caoutchouc (cm2) Rapport de surface cathode/anode Courant galvanique (μA) Densité de courant au défaut (mA/cm2) Temps de perforation d'une paroi de réservoir en acier de 6 mm (années) 1,000 10 (gros défaut) 100 :1 1,000 0.1 5-10 1,000 1 (trou d'épingle) 1 000 :1 1,000 1.0 0.5-1 1,000 0.1 (petite égratignure) 10 000 :1 1,000 10 0.05-0.1 (semaines à mois) 2,000 0.1 20 000 :1 2,000 20 0.03-0.05 (mois) 5,000 0.1 50 000 :1 5,000 50 < 1 mois 10,000 0.1 100 000 :1 10,000 100 < 2 semaines
Un scénario sur l'installation de radiateurs en titane dans des réservoirs à revêtement en caoutchouc : un guide
État du chauffage du revêtement du réservoir Liaison électriqueRisque galvanique Action recommandée
Le caoutchouc est OK, aucun défaut. Chauffage séparé (non collé) Très faible (pas de circuit) OK. Doublure annuelle du moniteur.
Aucun défaut, caoutchouc intactChauffage lié à l'acier (terre)Faible (pas de contact avec l'acier ou l'électrolyte)Facultatif mais recommandé.
petits trous d'épingle (< 1 mm2) in rubberHeater isolated High (localized pitting of steel)Fix pinholes. The heater is isolated by nylon bushings.
Trous d'épingle dans le chauffage à liaison caoutchouc-acierFaible (titane et acier à potentiel égal)La liaison égalise le potentiel et supprime le couple galvanique.
Caoutchouc grande zone endommagéeChauffage isolé Très élevé (énorme zone exposée en acier)Éliminez le chauffage ou réparez immédiatement le revêtement.
Âge du revêtement en caoutchouc > 10 ans (défauts inconnus) Chauffage isolé Inconnu (peut-être important) Effectuer un test d'étincelle sur le revêtement. Isolation du chauffage.
Tout réservoir avec revêtement en caoutchouc et protection cathodiqueChauffage isolé Faible (le CP protège l'acier) OK. Vérifiez que le système CP fonctionne.
Solutions d'ingénierie pour atténuer le risque galvanique
Trois options sont disponibles pour éviter le risque de corrosion galvanique des défauts de revêtement lorsqu'un chauffage en titane doit être installé dans un réservoir à revêtement en caoutchouc-. Dans la première option, le radiateur en titane est connecté électriquement à la paroi du réservoir en acier (par exemple, par un fil de cuivre fixé à un raccord non revêtu). Si le titane et l'acier sont au même potentiel alors le courant galvanique est nul même si le revêtement en caoutchouc présente des défauts. L'acier est protégé par l'immense zone cathodique du titane (protection cathodique). La deuxième méthode consiste à fixer une anode sacrificielle (en zinc ou en aluminium) au radiateur en titane. En cas de défaut du revêtement, c'est l'anode qui se corrode, pas l'acier. La troisième méthode consiste à tester le revêtement en caoutchouc avant d'installer le radiateur, afin de détecter et de corriger tous les défauts. Les trous d'épingle sont détectés par un testeur d'étincelles à haute tension (5-15 kV) qui ferme un circuit vers le substrat en acier. Si un défaut est identifié, il est corrigé par une substance de réparation en caoutchouc.

Conclusion : Les réservoirs à revêtement en caoutchouc-isolés en caoutchouc-de chauffage créent un risque galvanique élevé en cas de défauts du revêtement.
L'ajout d'un revêtement en caoutchouc dans la paroi d'un réservoir modifie complètement le risque de corrosion galvanique pour un réchauffeur en titane non lié. La grande zone en acier est l'anode sacrificielle destinée à protéger le radiateur en titane dans un réservoir en acier sans revêtement. L'acier est isolé électriquement de l'électrolyte dans un réservoir recouvert de caoutchouc-. Lorsque le revêtement en caoutchouc est défectueux (trou d'épingle, abrasion ou dommage), un couple galvanique extrêmement nocif se forme : une très petite anode en acier couplée à une très grande cathode en titane. La densité de courant galvanique au niveau du défaut peut approcher 1-100 mA/cm², perforant une paroi de réservoir en acier de 6 mm en quelques semaines, voire mois. Le chauffage en titane lui-même est correct, mais le réservoir tombe gravement en panne. Pour éviter ce mode de défaillance, les radiateurs en titane dans les réservoirs recouverts de caoutchouc doivent être reliés électriquement à la paroi du réservoir en acier pour égaliser les potentiels et éliminer le couple galvanique. Par exemple, commander un réchauffeur en titane pour un réservoir à revêtement en caoutchouc, demander du matériel de liaison électrique et tester les étincelles du revêtement permet de garantir que la corrosion galvanique au niveau des défauts du revêtement ne provoque pas une défaillance prématurée du réservoir.