Qu'est-ce que la corrosion dans les installations de chauffage ?

La corrosion : phénomène naturel

A l’état naturel, la plupart des métaux n’existent que sous forme de minerais (oxydes, sulfures, carbonates, ...). Ce n’est que par l’action de l’homme, et un déploiement phénoménal d’énergies, que le minerai est transformé en métal. La corrosion est une réaction électrochimique entre le métal et son environnement qui entraîne la dégradation du matériau et de ses propriétés. La corrosion du métal n'est qu'un retour à l'état originel de minerais sous l’effet des agents corrosifs.

Environnements corrosifs

Les métaux ne sont pas stables au contact de l’air et de solutions aqueuses. Par exemple, l'eau a un rôle très corrosif sur les aciers non inoxydables. Ce rôle est activé par certains sels minéraux et autres produits éventuellement contenus dans l'eau (l'eau de mer est plus corrosive que l'eau douce), mais aussi par la température, la présence d'oxygène,...

Quelques types de corrosion dans une installation de chauffage

La corrosion prend différentes formes dont notamment :

  • La corrosion par l’oxygène 

L’oxygène est une molécule très corrosive présente sous forme soluble dans l’eau des installations de chauffage. L’oxygène, comme son nom l’indique, est un oxydant qui au contact des métaux de l’installation va produire un phénomène d’oxydoréduction, réaction chimique par laquelle les électrons d’un élément sont transférés à un autre élément. Ainsi, dans le cas du fer, on noimme le résultat de ce phénomène la «rouille». Dans une oxydo-réduction, l'élément qui cède ses électrons est appelé « le réducteur » et celui qui les capte est appelé  « l’oxydant ». Le réducteur s'oxyde (réaction d'oxydation), l'oxydant se réduit (réaction de réduction).

Une fois la réaction d’oxydation débutée sur les métaux de l’installation, celle-ci va produire au fil des mois et des années des oxydes métalliques, communément appelés « boues ». Cette réaction étant très difficilement réversible, les oxydes ainsi formés vont se trouver en suspension sous forme de boue ou sédimentés dans les parties basses de l’installation, le circulateur, les vannes…  

Il en résulte une mauvaise circulation générale dans le système de chauffage ainsi qu’une baisse du bilan énergétique. En effet, en s’accumulant dans le bas des radiateurs, les boues vont alors partiellement les obstruer et ne plus permettre à l’eau de circuler. Ainsi dépourvu d’une partie de sa surface de chauffe, le radiateur se trouve alors sous dimensionné et il faudra chauffer plus longtemps pour obtenir la même température dans la pièce. Toutefois, les radiateurs ne sont pas les seuls éléments où les boues s'accumulent ; le corps de chauffe de la chaudière va lui aussi se trouver emboué. Les boues ainsi accumulées vont alors réduire la circulation dans la chaudière et, jouant l’effet d’isolant thermique, elles vont provoquer une diminution du rendement de la chaudière. Dans les installations de chauffage et de climatisation, des appoints d’eau sont souvent nécessaires et expliquent la présence systématique d’oxygène dissous et actif dans les circuits.

 

  • La corrosion acide 

Le pH ou potentiel hydrogène mesure l’acidité ou la basicité (alcalinité) d’une solution en fonction de sa concentration en ions hydrogènes, suivant une échelle logarithmique de 1 à 14. Par conséquent, une eau à pH 5 sera dix fois plus acide qu’une eau à pH 6, et 100 fois plus acide qu’une eau à pH 7.

Certaines eaux ont absorbé au cours de leur parcours naturel du gaz carbonique en excès et sont acides. Le pH de l’eau de ville, généralement compris entre 6,5 et 8 par obligation réglementaire, n’est pas naturellement compatible avec les métaux ferreux tels que l’acier ou la fonte. Quant à l’eau d’une installation peut être acidifiée par des flux de brasage acides ou par dégagement de gaz carbonique lors du dépôt de tartre. Les métaux en contact avec des eaux acides se détruisent et il va se produire la formation de gaz hydrogène. L’acidité de l’eau dissout progressivement les métaux causant parfois des perforations. 

La valeur du pH de l’eau dans une installation de chauffage est un facteur important sur la corrosion des métaux, qui selon leur nature seront corrodés de manières différentes. De même, les flux de brasage, les décapants, la formation d’oxyde de fer ou d’hydroxyde de fer ou encore d’acide carboxylique, provenant de la dégradation d’un fluide glycolé sont également à l’origine de l’altération du pH.

L’aluminium se corrode lorsque le pH est inférieur à 4,5 et supérieur à 8,5, tandis que le cuivre se corrode à des niveaux de pH inférieurs à 7 et supérieurs à 12. Quant au fer, il se corrode lorsque le pH est inférieur à 9,6.

 

  • La corrosion galvanique (intermétallique)

Dans une installation de chauffage, lorsque deux métaux de natures différentes sont utilisés et rentrent en contact dans l’eau, ils réagissent entre eux, l'un des deux se corrode plus rapidement que si les métaux étaient séparés. Ils forment une pile électrochimique. Cette augmentation de la vitesse de corrosion s'appelle la corrosion galvanique

Le métal le moins noble, dont le potentiel est le plus bas, se transforme en anode et se corrode au profit du métal dont le potentiel est le plus élevé (cathode) qui reste intact.

Cette pile sera d’autant plus forte que la différence de potentiel électrochimique entre les métaux sera forte. Et, plus la pile est forte plus la corrosion sera rapide.

Ainsi, dans une installation de chauffage, de par leurs potentiels, l’association de radiateurs en aluminium et de tuyauteries en cuivre constitue un environnement avec de forts risques de corrosion. La réaction d’électrolyse s'accompagne de la production d’un gaz inflammable dans le réseau : le dihydrogène qui peut poser des problèmes de zones froides dans les radiateurs si l’installation est mal purgée ou générer des bruits lorsque l’eau est en circulation.

 

 

 

 

 

  • La corrosion bactérienne ou bio corrosion

Le système de chauffage avec plancher chauffant se compose de tuyaux en matière synthétique dans lesquels circule de l’eau à basse température. Ces tuyaux généralement pris dans la chape vont transmettre par conductivité la chaleur à la pièce.

Bien que la matière synthétique du tuyau ne soit pas corrodable par l’oxygène de l’eau, la basse température de l’eau qui circule et la stagnation vont permettre à des bactéries contenues de se développer. Les bactéries sont des micro-organismes adhérents à la surface des métaux qui provoquent l'accumulation d'acides, de gaz dissous et de filaments. Les bactéries interviennent à la fois dans l'eau et dans l'air, certaines se développent dans l'oxygène (bactéries aérobies), tandis que d’autres ne nécessitent pas la présence d'oxygène (bactéries anaérobies).

Deux types de bactéries, non dangereuses pour la santé mais néfastes pour le chauffage, vont alors proliférer :

  1. Bactérie filamenteuse : Elle se développe en présence d’oxygène et principalement dans un milieu stagnant à des températures oscillant entre 10°C et 55°C. Elle génère un biofilm, visqueux, qui se  comporte en phase aqueuse comme une boue visqueuse qui va se fixer sur la paroi interne des tubes du plancher chauffant. Si le problème n’est pas traité, un développement de bactéries filamenteuses peut aller jusqu’à obstruer complètement le passage d’eau dans le tube.
  2. Bactérie Sulphato Réductrice (BSR) : Cette bactérie se développe sous un dépôt en l’absence d’oxygène. Elle est anaérobie. De nature agressive, cette bactérie a une prédilection pour les milieux acides et supporte des températures supérieures à 55°C. Elle se nourrit de sulfates et produit de l’hydrogène sulfuré, qui en solution dans l’eau, se transforme en acide sulfurique à l’origine de la corrosion acide des métaux. Ce n’est pas à proprement parler la bactérie BSR qui va être néfaste pour l’installation, mais l’acide sulfurique ou nitrique qu’elle va générer dans une eau contenant une forte proportion en sulfate ou nitrate. Ces bactéries interviennent indirectement dans la détérioration des aciers par d'un gaz  composé d'hydrogène et de soufre (facilement reconnaisable à son odeur d'"oeuf pourri"), qui attaque le métal ou provoque la corrosion électrochimique, la diminution de pH...

Les bactéries se développent et détériorent l’installation de chauffage : dégagement d’acides, filtrage des particules, obstruction partielle ou complète des réseaux...

 

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