Deux rayures de même profondeur, sur le même phare, le même jour. L'une ne sera toujours rien dans trois ans. L'autre peut perforer le boîtier.
Ce qui les sépare n'est pas le dommage. C'est le métal qui se trouve boulonné à côté, et la quantité de ce métal. Nos boîtiers sont en aluminium moulé sous pression et nos supports en acier inoxydable : c'est donc une question à laquelle nous avons dû répondre pour nos propres produits, et non dans l'abstrait.
Cet article explique le mécanisme, la variable unique qui en fixe la vitesse, et ce qui le contient réellement sur un phare qui vit dehors.
La réponse courte : l'aluminium et l'acier inoxydable en contact, avec de l'eau de mer qui fait le pont entre eux, forment une pile galvanique dans laquelle c'est l'aluminium qui se dissout. La vitesse dépend avant tout de la quantité d'aluminium nu exposée par rapport à l'acier inoxydable qui lui fait face. Une petite brèche à côté d'un grand support est le pire cas, et c'est aussi le plus fréquent.
Ce qu'est la corrosion galvanique, en un paragraphe
C'est une pile que vous n'aviez pas l'intention de construire.
Mettez deux métaux dissemblables en contact électrique, puis reliez-les par un électrolyte, et un courant circule entre eux. Un métal abandonne de la matière dans la solution et l'autre est protégé. Le métal qui perd est l'anode. Les trois conditions doivent être réunies en même temps : supprimez-en une et la pile s'arrête.
Ce dernier point est toute la base de la lutte contre la corrosion, et il vaut la peine d'être retenu. Rien de praticable ne change lequel des deux métaux est l'anode. Ce que vous pouvez changer, c'est le fait que l'électrolyte atteigne ou non les métaux.
L'eau de mer est un électrolyte bien meilleur que la pluie, et c'est pourquoi un phare qui vit sans histoire pendant des années sur un tracteur peut se comporter tout autrement sur un bateau. Les métaux n'ont pas changé. Le pont, si.
Il vaut la peine de séparer deux choses faciles à confondre. Tout ce dont parle cet article se passe à l'extérieur du boîtier, là où les deux métaux se rencontrent. Savoir si l'eau entre dans l'enveloppe est une autre question, avec son propre système d'indices, et un phare peut être parfaitement sain sur l'un des deux plans et exposé sur l'autre.
Dans un phare, c'est l'aluminium qui est l'anode
Classé face à l'acier inoxydable dans l'eau de mer, l'aluminium est le plus actif des deux : c'est donc lui qui cède.
Ce n'est un défaut ni de l'un ni de l'autre métal, et ce n'est pas une raison d'éviter les supports inoxydables. L'acier inoxydable est employé pour les fixations précisément parce qu'il tient en service humide, et un support en acier ordinaire poserait ses propres problèmes, plus visibles. Cet appariement est de l'ingénierie courante. Ce qui compte, c'est de comprendre quel côté il expose.
| Appariement | Quel côté se corrode | Où cela apparaît |
|---|---|---|
| Boîtier en aluminium et support inoxydable | L'aluminium | À la face de contact et autour des trous de fixation |
| Boîtier en aluminium et boulon inoxydable | L'aluminium | L'alésage du trou, souvent invisible jusqu'à la fuite |
| Support inoxydable et boulon inoxydable | Aucun des deux, ils sont semblables | Pas un couple galvanique, mais les interstices piègent tout de même le sel |
| Boulon en aluminium dans un support inoxydable | Le boulon en aluminium, sévèrement | La fixation elle-même, et c'est pourquoi cela ne se fait pas |
Le rapport de surfaces fixe la vitesse
C'est la variable qui décide si le mécanisme est une curiosité ou une défaillance, et c'est celle que l'on omet le plus souvent.
Le courant de corrosion doit sortir par l'anode disponible, quelle qu'elle soit. Si l'aluminium exposé est généreux, ce courant se répartit sur une large surface et la perte en un point donné est faible. Si l'aluminium exposé se réduit à une piqûre d'épingle alors que l'acier inoxydable qui lui fait face est un support entier, le même courant est forcé de passer par cette piqûre. Le métal y est consommé à une vitesse sans commune mesure avec la taille du dommage initial.
L'ingénierie navale le sait depuis longtemps, et c'est pourquoi la règle empirique en construction navale est de ne jamais laisser le métal actif être le petit. Une grande plaque d'aluminium avec quelques fixations inoxydables est un montage bien élevé. Quelques petites pièces d'aluminium sur une grande structure inoxydable ne l'est pas.
| Géométrie | Aluminium exposé | Inoxydable lui faisant face | Résultat |
|---|---|---|---|
| Boîtier revêtu, rayure en pleine surface | Faible | Aucun à proximité | Vieillissement ordinaire de l'aluminium, auto-limité |
| Boîtier nu, quelques boulons inoxydables | Grande | Faible | Attaque répartie, lente et régulière |
| Boîtier revêtu, brèche à la face du support | Très faible | Grande | Courant concentré en un point, local et profond |
Et c'est pourquoi l'emplacement l'emporte sur la profondeur
Une rayure n'est pas une quantité de dommage. C'est une géométrie, et cette géométrie est fixée par ce qui se trouve à côté.
L'aluminium laissé à l'air libre fait quelque chose d'utile tout seul : il forme un mince film d'oxyde qui ralentit la suite de l'attaque. Une brèche du revêtement au milieu d'un pan de boîtier, loin de tout autre métal, a tendance à rester là et à se ternir plutôt qu'à progresser. C'est inesthétique et ce n'est pas urgent.
La même brèche là où le support serre contre le boîtier est un tout autre événement. Elle est petite, elle reste humide plus longtemps parce que l'assemblage retient l'eau par capillarité, et elle fait face à une grande surface d'acier inoxydable. Toutes les conditions qui rendent l'attaque galvanique rapide sont réunies en ce seul point.
C'est aussi pourquoi robustesse mécanique et tenue à la corrosion ne sont pas deux sujets séparés. La plupart des brèches de revêtement ne sont pas des défauts de fabrication. Elles sont créées plus tard, par un choc au montage ou par un phare qui travaille contre son support pendant une saison.
Ce qui le contient réellement
Une seule chose fait le vrai travail : tenir l'électrolyte à l'écart du métal. Tout ce qui suit en est une variante.
| Moyen | Ce qu'il fait | Où il cesse d'agir |
|---|---|---|
| Revêtement intact sur le boîtier | Interdit à l'électrolyte le contact avec l'aluminium | À la moindre brèche, et c'est pourquoi les arêtes et les points de fixation comptent le plus |
| Rondelle ou manchon isolant à l'assemblage | Coupe le chemin électrique entre les deux métaux | Seulement s'il les sépare complètement, y compris dans l'alésage |
| Mastic d'étanchéité à l'interface | Empêche l'eau stagnante d'entrer dans l'assemblage lui-même | Se dégrade avec le temps et est perturbé chaque fois que l'assemblage est ouvert |
| Drainage prévu dans le montage | Empêche l'assemblage de retenir l'eau de mer pendant des jours | Ne peut rien pour un assemblage bridé à plat contre une surface horizontale |
Deux de ces moyens sont des décisions de spécification que vous prenez à la commande. Les deux autres sont des décisions d'installation, prises par celui qui monte le phare, et c'est pourquoi un phare bien construit peut tout de même défaillir tôt s'il est monté dans un logement qui ne s'égoutte jamais.
Pourquoi les fixations en aluminium ne sont pas la solution
Parce qu'elles inversent le rapport de surfaces dans son agencement le plus destructeur.
L'intuition est raisonnable : si les métaux dissemblables sont le problème, employons le même métal partout. Mais un boulon en aluminium serrant un support inoxydable est une petite anode face à une grande cathode, c'est-à-dire exactement la géométrie décrite plus haut. Le boulon est consommé, et c'est le seul composant dont la rupture libère le phare entièrement.
La résistance des fixations va dans le même sens. L'agencement sensé garde les petites pièces nobles et la grande pièce active, ce qui, pour un phare, signifie des fixations inoxydables dans un support inoxydable, et un boîtier en aluminium revêtu dont la surface exposée reste nulle.
Comment nous construisons contre ce mécanisme
Nos boîtiers moulés sous pression sont thermolaqués et nos supports sont en acier inoxydable : toute notre approche repose donc sur le maintien d'un revêtement intact là où cela compte le plus.
C'est la couverture aux arêtes et aux points de fixation qui reçoit l'attention, plutôt que la couverture sur les faces planes, parce que les faces planes n'ont jamais été le risque. Nous vérifions la finition au brouillard salin neutre selon l'ISO 9227 pendant 240 heures, ce qui classe une finition par rapport à d'autres plutôt que de prédire sa durée de service.
Pour les acheteurs marins et côtiers, la demande spécifique que nous recevons le plus souvent est un thermolaquage blanc plutôt que la finition sombre standard. Il s'agit surtout d'accorder la teinte à celle du navire, même si une finition claire chauffe aussi moins en plein soleil. C'est un changement de teinte de finition et non un autre système de protection, et il vaut mieux le dire clairement : la protection vient d'un film continu, pas de sa couleur.
Ce que nous n'affirmons pas : qu'un revêtement, quel qu'il soit, rende un boîtier insensible ; que des fixations inoxydables puissent rester sans assise étanchée dans une installation marine ; ou qu'un résultat au brouillard salin prédise des années de service. Le mécanisme décrit ici ne s'éteint pas. Il est contenu, et il reprend partout où le film est rompu.
Questions fréquentes
Un support en acier inoxydable provoque-t-il la corrosion d'un phare en aluminium ?
Seulement là où les deux métaux sont exposés au même électrolyte en même temps. Avec un revêtement intact, il n'y a pas d'aluminium exposé et donc pas de pile galvanique, ce qui est l'état normal d'un phare en service. Le support n'est pas le danger. Une brèche du revêtement à côté du support, si.
La peinture seule peut-elle arrêter la corrosion galvanique ?
Un film continu l'arrête tant que le film est continu, ce qui est une protection réelle mais conditionnelle. Il vaut aussi la peine de revêtir la cathode et pas seulement l'anode lorsque c'est possible, puisque réduire la surface inoxydable qui fait face à une brèche réduit le courant que cette brèche doit porter. Ne revêtir que l'aluminium en laissant une grande surface inoxydable nue est la moins efficace des deux options.
L'anodisation est-elle préférable au thermolaquage pour le service marin ?
Ni l'une ni l'autre n'est meilleure universellement et, pour la plupart des boîtiers de phares, le choix est plus étroit qu'il n'y paraît parce que l'alliage de fonderie le décide largement. L'anodisation est développée dans le métal et n'a donc aucun bord de film susceptible de se soulever, tandis que le thermolaquage est une barrière plus épaisse, qui peut être percée mais qui s'applique aussi plus facilement en couleur. Les deux cèdent au même endroit : partout où la surface est discontinue.
Que faire de tout cela
Ce que cela tranche, c'est où porter l'attention : non pas sur la spécification de revêtement en général, mais sur l'assemblage. Demandez comment le support est assis, si les fixations sont isolées, et si la position de montage s'égoutte.
Si vous choisissez des phares pour une exposition au sel, la lecture suivante qui en vaut la peine est la façon dont la finition elle-même est vérifiée, car c'est le nombre que les fournisseurs vous citeront et il demande à être interprété avant de signifier quoi que ce soit.
