INSTALLATION ET OUTILLAGE
Install Magazine 948 – mars 2018
Le phénomène de corrosion dans les circuits de chauffage présenté de manière compréhensible
Valeurs pH de la corrosion active et passive pour du fer, du cuivre et de l’aluminium. Les lignes perpendiculaires équivalent aux valeurs limites communément admises (VDI 2035-2) pour l’eau de chauffage.
Le processus de corrosion dans un circuit de chauffage présenté sous la forme d’un circuit électrique.
Le système Permaline destiné au traitement de l’eau de chauffage fonctionne sans que l’installation ne doive être arrêtée. Il utilise une cartouche de dessalement étanche PC 21000IL. Le processus peut être appliqué jusqu’à une température de 65°C et jusqu’à 4 bar.
Chaque professionnel sait pertinemment que la qualité de l’eau devient de plus en plus importante dans le bon fonctionnement à long terme des installations de chauffage modernes. Il reste toutefois encore à déterminer de quelle manière (adoucissement, dessalement, inhibition) cette qualité de l’eau peut être obtenue de manière durable. L’article qui suit démontre à l’aide d’un schéma électrique comment la valeur pH, la conductivité électrique et le taux en oxygène dans l’eau de remplissage peuvent influencer la corrosion électrochimique.
Le processus de corrosion présenté sous forme de circuit électrique
L’oxygène dans l’eau de chauffage est en général perçu comme la première cause de corrosion. La vitesse de corrosion de la plupart des métaux en contact avec le circuit de chauffage dépend en effet du taux d’oxygène dissous. Ce qui signifie : lorsque l’alimentation en oxygène peut être évitée efficacement, il ne peut en général pas se former de corrosion. Cela ne vaut toutefois pas pour de faibles valeurs pH (inférieures à 6) ou pour de l’aluminium avec des valeur pH supérieures à 8,5. Pour ce qui est de la corrosion acide ou basique, il n’est guère besoin d’oxygène pour fermer le ‘circuit de corrosion’.
Pour faire simple, on peut présenter les phases d’un processus de corrosion à la manière d’un circuit électrique, ce qu’on a peut-être encore retenu de notre période scolaire. Comme le schéma électrique le montre, celui-ci se compose d’une source de courant, d’une ampoule, d’un interrupteur et éventuellement, d’une résistance. La réaction de corrosion correspond ici à la source de courant (1). La puissance de la lumière de l’ampoule (2) montre la vitesse de la corrosion. Que l’interrupteur soit ou non fermé, est déterminé par la présence d’oxygène ou d’acides dans l’eau de chauffage, représenté sur le schéma par l’interrupteur (3). La puissance de l’ampoule est encore influencée par d’éventuelles résistances (4 et 5). L’un des résistances correspond ici à la conductivité de l’eau de chauffage, et l’autre à la formation d’une couche de protection sur le métal.
Facteurs de corrosion
Pour indiquer clairement l’influence de la valeur pH et de la conductivité sur une possible réaction de corrosion, nous devons observer de près les différents composants dans le circuit électrique.
- La tension de la source de courant, et de là, aussi la puissance potentielle de la lumière, dépendent directement des réactions chimiques aux pôles positif et négatif. Chaque réaction cause un certain potentiel, et la différence de potentiel entre les deux pôles détermine la tension de la source de courant.
Là où le métal se dissout, par exemple Fe→Fe2+ + 2e, se trouve le pôle négatif. À l’autre électrode, le pôle positif, a lieu la réaction de réduction de l’oxygène qui est dissous dans l’eau. Ce qui signifie : l’oxygène est consommé suivant la formule chimique O2 + 2 H2O + 4e- → 4 OH, ou que des acides sont décomposés en hydrogène (H+). L’aspect le plus important est ici le fait que la réaction au pôle positif dépend de la valeur pH. Plus la valeur pH descend, plus il y a de courant qui est produit (59 mV/pH). Pour ces raisons, de basses valeurs pH accélèrent la corrosion.
- La luminosité de l’ampoule indique le vitesse de corrosion. L’interrupteur doit pour ce faire être fermé. Si c’est le cas, la luminosité est déterminée par la quantité de courant qui circule.
- Dans le circuit de chauffage, un interrupteur fermé correspond soit à la présence d’oxygène soit à une valeur pH inférieure à 6. Dans le cas d’une installation techniquement étanche à la corrosion et d’une valeur pH de l’eau de chauffage inférieure à 8,2, l’interrupteur serait, dans ce schéma, ouvert. Aucune corrosion ne peut alors se former.
- La quantité de courant qui peut alors circuler, dépend non seulement de la tension dans la source de courant, mais aussi de l’éventuelle résistance dans le circuit. La conductivité électrique de l’eau de chauffage a ici une forte influence. Une faible conductivité électrique signifie une résistance élevée. Un fonctionnement hyposodé va donc considérablement freiner la vitesse de corrosion.
- En cas de formation d’une couche de protection sur les métaux dans le circuit de chauffage, cela signifie qu’il y a une résistance supplémentaire. L’éventuelle formation d’une couche de protection dépend principalement de la valeur pH. C’est pourquoi un pH compris en 8,2 et 10 est en général conseillé. L’aluminium est toutefois muni depuis le début d’une couche de protection. Des valeurs pH alcalines supérieures à 8,5 dissolvent aisément cette couche de protection, comme le montre la figure 2.
La qualité de l’eau
L’ajout d’un inhibiteur de corrosion signifie fondamentalement qu’une couche de protection est apposée, ce qui accroît la résistance. On doit cependant être prudent avec lav méthode chimique, et pas uniquement en raison de suivi exigé. Elle est uniquement conseillée lorsque l’alimentation en oxygène ne peut pas être techniquement évitée.
Il est clair que, plus la résistance de l’eau de chauffage augmente, plus l’importance relative de la couche de protection diminue. Dans le cas d’une eau de chauffage à faible teneur en sel, on peut plutôt tolérer des variations en termes de valeurs pH, ce qui permet alors de laisser tomber les inhibiteurs.
Dans la pratique, une vitesse de corrosion des parties en métal aussi basse que possible n’est atteinte que si le vecteur de chaleur présente la bonne valeur de pH et que si la conductivité est limité autant que possible (50 - 10 μS/cm). On doit toujours tendre vers une installation techniquement étanche à la corrosion, dans laquelle aucune quantité importante d’oxygène ne peut pénétrer. On a dans ce cas avant tout besoin d’un système de maintien de la pression efficace.
Pour maintenir les valeurs de l’eau de chauffage dans les bonnes limites, on peut remplir l’installation avec de l’eau adaptée. Dans des installations existantes, ceci se révèle la plupart du temps fastidieux. Il est alors plus simple et plus sécurisant d’utiliser un dessalement en ligne sans qu’il faille arrêter l’installation. Dans cette méthode, l’eau qui circule peut être en grande partie dessalée et filtrée automatiquement à l’aide d’une régulation de la valeur pH. Cela permet non seulement d’économiser du temps et de l’argent dans le cas de grandes installations, mais cela se révèle également très durable, dans la mesure où les résines VE peuvent être régénérées écologiquement. On doit à ce titre souligner que beaucoup d’eaux de chauffage doivent en fait être considérées comme des déchets dangereux.
Par Dietmar Ende (perma-trade Wassertechnik)
Photos: Perma Trade
