histoire de la protection cathodique

L'histoire de la protection cathodique (PC) couvre désormais plus de 200 ans et a commencé comme une solution aux problèmes de corrosion rencontrés par la marine britannique. Le principe repose sur la protection électrochimique des structures métalliques.

1. L'origine (1824–1830)

La base de la protection cathodique a été posée en 1824 par le chimiste britannique Sir Humphry Davy. Il a reçu de la British Royal Navy la mission de trouver une solution à un grand problème : la corrosion rapide du revêtement en cuivre sous les navires de guerre. Ces couches de cuivre étaient utilisées pour lutter contre la pourriture du bois et la croissance d'organismes, mais l'eau de mer provoquait une dégradation du métal.

Davy a découvert qu'il pouvait réduire considérablement la corrosion du cuivre en y attachant des morceaux d'un métal moins noble, comme le fer ou le zinc. Ce métal agissait comme une sorte de "offrande" dans le processus électrochimique : il se corrodait à la place du cuivre. Il a ainsi introduit le principe de l'anode sacrificielle. C'était la première application pratique de ce qui serait plus tard appelé protection cathodique.

Cependant, un effet secondaire inattendu s'est produit. Comme le cuivre se corrodait moins, moins d'ions cuivre étaient libérés dans l'eau de mer. Ces ions avaient justement un effet toxique sur les organismes marins. En conséquence, la croissance de balanes, d'algues et d'autres organismes (encrassement) a fortement augmenté. Pour la marine, c'était un inconvénient sérieux, car l'encrassement réduisait la vitesse de navigation. C'est pourquoi on a temporairement choisi d'accepter la corrosion plutôt que de faire face au problème de l'encrassement, ce qui a empêché la technique d'être mise en œuvre à grande échelle immédiatement.

En 1834, Michael Faraday, un assistant de Davy, a apporté une contribution scientifique importante. Il a établi la relation quantitative entre la perte de poids due à la corrosion et le courant électrique impliqué. Avec ses lois électrochimiques, il est devenu possible d'aborder les processus de corrosion de manière mathématique. Ces connaissances constituent encore aujourd'hui la base théorique des systèmes modernes de protection cathodique.

2. Développement des techniques (1890–1950)

Au cours de la période autour de 1890, on a commencé à expérimenter une autre forme de protection :courant imposé(courant imposé). L'inventeur connu Thomas Edison a mené des essais pour protéger les navires en utilisant une source de courant externe. L'idée était de rendre le métal à protéger artificiellement cathodique via une source de courant continu. Cependant, ces expériences ont été limitées dans leur succès, principalement en raison de l'absence de sources de courant fiables et appropriées à l'époque.

Au début du 20e siècle, Elliott Cumberland a introduit le soi-disant système Cumberland. Ce système utilisait une source de courant continu externe d'environ 6 à 10 volts pour protéger les constructions métalliques. Cela a jeté les bases de systèmes pratiques de courant imposé, qui joueraient plus tard un rôle important dans la protection des grandes infrastructures.

Dans les années 1920 et 1930, une percée importante a eu lieu aux États-Unis avec l'application de la protection cathodique surdes pipelines souterrainspour le pétrole et le gaz. La corrosion des tuyaux a entraîné des fuites et d'importantes pertes économiques, ce qui a créé une forte motivation pour développer des méthodes de protection efficaces. La protection cathodique s'est révélée particulièrement adaptée à cet égard.

Au cours de la même période, la Illinois Bell Telephone Company a commencé à protéger des câbles en plomb enterrés. Cela a marqué le début d'une application industrielle à grande échelle. À partir de ce moment, la protection cathodique a été de plus en plus considérée comme une solution pratique et économiquement rentable aux problèmes de corrosion dans les infrastructures.

3. Application sur le béton (années 70 – présent)

Une nouvelle phase a commencé dans les années 70, lorsque la protection cathodique a été appliquée au béton armé. Aux États-Unis, des solutions ont été recherchées pour la corrosion de l'armature en acier dans les ponts et autres constructions en béton. En particulier, l'utilisation de sels de déneigement et l'exposition à un climat maritime ont provoqué une pénétration de chlorure dans le béton, entraînant la formation de rouille sur l'armature et la dégradation du béton.

La protection cathodique s'est également révélée efficace ici. En rendant l'acier d'armature cathodique, la corrosion supplémentaire a pu être presque complètement arrêtée, sans que la construction doive être entièrement remplacée. Cela a représenté un grand pas en avant dans l'extension de la durée de vie des infrastructures.

Depuis lors, la technique a été fortement modernisée. De nouveaux matériaux anodiques ont été développés, tels que le titane avec un revêtement en oxyde métallique mixte (TiMMO). Ces matériaux ne se comportent pas de manière passive et ont une très longue durée de vie, ce qui a considérablement amélioré la fiabilité des systèmes à courant imposé. Aujourd'hui, la protection cathodique est largement utilisée pour les ponts, les parkings, les tunnels et même les bâtiments monumentaux.

4. État actuel des lieux

Aujourd'hui, la protection cathodique est une technologie mature et appliquée dans le monde entier. La technique est utilisée pour :

Des pipelines souterrains pour le pétrole, le gaz et l'eau
Des réservoirs de stockage et des systèmes de câbles
Des constructions offshore et des navires
Des constructions en béton armé telles que des viaducs, des tunnels et des parkings
Des bâtiments historiques et monumentaux

Bien que le cœur de la technique – la création d'une cellule électrochimique où le métal à protéger agit commecathode– soit resté inchangé depuis près de 200 ans, les matériaux, les méthodes de calcul, les techniques de surveillance et les méthodes d'installation ont été considérablement améliorés. Les systèmes modernes utilisent des techniques de mesure et de régulation avancées, permettant un contrôle et une optimisation précis de la protection.