Pourquoi les tuyaux galvanisés rouillent-ils ?

Tube galvanisé est un matériau de tuyauterie courant pour la construction et l'industrie. Sa surface est recouverte d'une couche de zinc pour empêcher les éléments en fer à l'intérieur du tuyau en acier de entrer en contact avec l'air et l'humidité extérieurs, jouant ainsi un rôle anti-corrosion et anti-rouille. Cependant, de nombreux utilisateurs ont constaté que les tuyaux en acier galvanisé peuvent encore rouiller lors de l'utilisation des tuyaux galvanisés. Alors, pourquoi le tuyau galvanisé rouille-t-il ? Quelle est la raison de la rouille des tuyaux galvanisés ? Et quel impact aura sa rouille sur l'utilisation réelle ? Cet article expliquera ces questions en détail, et j'espère qu'il vous sera utile.

Qu'est-ce qu'un tuyau galvanisé ?

Un tuyau galvanisé est un tuyau qui forme une couche anti-corrosion en appliquant une couche de zinc sur la surface du tuyau en acier pour améliorer sa résistance à la corrosion. Le but de la galvanisation est d'empêcher le tuyau lui-même de subir une corrosion oxydative due au contact avec des milieux tels que l'air et l'eau. En particulier, dans des environnements d'utilisation sévères comme l'humidité et le sel, la couche galvanisée offre une grande protection.

Selon les différents procédés de galvanisation, les tuyaux galvanisés peuvent être divisés en tuyaux galvanisés par trempage à chaud et en tuyaux électro-galvanisés.

• Tuyau galvanisé par trempage à chaud : Le procédé de galvanisation par trempage à chaud consiste à chauffer le tuyau en acier à une certaine température et à l'immerger dans une cuve de zinc liquide. Par réactions chimiques, la couche de zinc s'unit à la surface du tuyau en acier pour former une couche alliée zinc-fer. La couche de zinc des tuyaux galvanisés par trempage à chaud est plus épaisse, généralement d'environ 60 à 80 microns, et présente une bonne résistance à la corrosion.
• Pipe électro-galvanisée: la couche de zinc est recouverte sur la surface du tuyau en acier par galvanisation ou pulvérisation. La couche de zinc des tuyaux électro-galvanisés est relativement mince, généralement entre 5 et 15 microns. Bien que l'effet anticorrosion ne soit pas aussi bon que la galvanisation à chaud, l'uniformité de la couche de zinc peut être contrôlée pendant le traitement.

Le principe de l'anti-corrosion de la galvanisation

Le principe anti-corrosion du tuyau galvanisé repose sur l'effet "anode sacrificielle" du zinc. L'activité métallique de la couche de zinc est forte. Lorsque la surface du tuyau est exposée à l'environnement extérieur, le zinc subit d'abord une réaction d'oxydation pour former de la rouille de zinc (ZnO). Cette couche de rouille de zinc peut isoler l'érosion de l'oxygène et de l'humidité et protéger le corps du tuyau d'acier de la corrosion.

Pourquoi les tuyaux galvanisés s - Elle est rouillée?

Bien que la couche de zinc des tuyaux galvanisés puisse théoriquement prévenir efficacement la corrosion, de la rouille peut tout de même apparaître en pratique. Les raisons de l'apparition de rouille sur les tuyaux galvanisés sont généralement les suivantes :

Dommages à la couche de zinc :

La couche protectrice sur la surface des tubes galvanisés est composée de zinc. Si la couche de zinc est affectée par un impact mécanique, de l'usure, des rayures ou d'autres facteurs lors de son utilisation, elle peut se détacher ou se casser, exposant ainsi la surface du tube en acier à l'environnement extérieur et rendant la corrosion plus probable. Cette situation est plus courante lors de l'installation des conduites, surtout dans des endroits comme les coudes et les raccords où la couche de zinc est endommagée en raison d'une manipulation fréquente.

Problèmes de qualité du galvanisé :

L'effet anti-corrosion des tuyaux galvanisés est directement lié à l'épaisseur et à l'uniformité de la couche de zinc. Si le procédé de fabrication du tuyau galvanisé n'est pas conforme, entraînant une épaisseur inégale de la couche de zinc ou une mauvaise adhérence de celle-ci, cela peut provoquer l'exposition de certaines parties de la surface du tube en acier, augmentant ainsi le risque de corrosion.

• Épaisseur inégale de la couche de zinc : Si l'épaisseur de la couche de zinc est inégale lors du processus de galvanisation, les zones faibles sont sujettes à la corrosion.
• Mauvaise adhérence de la couche de zinc : La couche galvanisée n'est pas solidement liée à la surface du tube en acier et peut facilement se détacher sous l'action d'une force extérieure, ce qui provoque la rouille du tube.
• Défauts du procédé de galvanisation : Pendant le processus de galvanisation par immersion thermique, si la température du bain de zinc est instable, le temps d'immersion est trop long ou trop court, la qualité de la couche de zinc diminue et des défauts peuvent même apparaître sur la surface du tube.

Influence des facteurs environnementaux :

La rouille des conduites galvanisées est également étroitement liée à l'environnement dans lequel elles sont situées.

• Humidité et climat : Une humidité élevée et des conditions climatiques humides accélèrent le processus d'oxydation de la couche de zinc, en particulier sous des variations fréquentes de température, où la surface du tuyau est sujette à la condensation et forme des gouttelettes d'eau, ce qui accélère encore plus la corrosion.
• Corrosion par les embruns salins : Les tuyaux près de la mer ou dans les zones salines-alcalines sont particulièrement sensibles à la corrosion par les embruns salins. Les embruns salins s'attachent à la surface du tuyau, formant un environnement électrolytique, ce qui rend la couche de zinc facilement corrodée, exposant le métal de base et provoquant ensuite de la rouille.
• Environnement acide et alcalin : Les environnements contenant des gaz acides et alcalins, tels que les zones industrielles et les usines chimiques, accélèrent également la corrosion des tuyaux galvanisés. Les substances corrosives telles que les gaz acides, les sulfures et les chlorures ont un effet corrosif important sur les tuyaux galvanisés.

Influence de la qualité de l'eau :

La qualité de l'eau est directement liée au taux de corrosion des conduites en acier galvanisé. Dans certains environnements d'eau très corrosifs (comme des sources d'eau contenant plus de substances acides), même les tuyaux galvanisés ont du mal à éviter la rouille.

• PH de l'eau : le pH de l'eau affecte directement le taux de corrosion des tuyaux en acier galvanisé. L'eau acide (valeur de pH inférieure à 7) a un effet corrosif important sur la couche de zinc, provoquant la dissolution de celle-ci.
• Eau dure et eau douce : L'eau dure contient plus de minéraux (comme les ions calcium et magnésium). Le transport à long terme par des tuyaux galvanisés peut facilement entraîner la formation de tartre sur la paroi intérieure du tuyau, favorisant ainsi la corrosion. L'eau douce est généralement plus active et réagit facilement avec le zinc, accélérant sa dissolution.  
• Substances corrosives : Lorsque l'eau contient des substances corrosives comme les sulfures et l'ammoniac, le taux de corrosion des tuyaux galvanisés s'accélère, pouvant même provoquer des fuites graves dans les conduites.

Corrosion électrochimique :

Le phénomène de corrosion électrochimique est causé par la différence de potentiel générée lorsque différents métaux entrent en contact dans un environnement électrolytique, entraînant une corrosion du métal. Dans le système de tuyauterie galvanisé, la corrosion électrochimique se produit principalement dans les situations suivantes :

• Contact entre métaux différents : Lorsque le tuyau galv est en contact direct avec d'autres métaux (comme le cuivre, l'aluminium, etc.), en raison de la différence de potentiel, le zinc, en tant qu'anode sacrificielle, corrode avant les autres métaux, ce qui accélère la corrosion du tuyau galvanisé.
• Joints de tuyauterie : Aux joints de la tuyauterie, des gaines de protection de câbles et d'autres endroits, un courant ou une différence de potentiel s'accumule souvent, aggravant la réaction de corrosion.

Affaiblissement de l'effet d'anode sacrificielle de la couche de zinc :

Bien que l'effet de l'anode sacrificielle du zinc puisse prévenir efficacement la corrosion, lorsque la couche de zinc est trop fine ou consommée prématurément dans un environnement corrosif, l'effet de l'anode sacrificielle sera affaibli, entraînant l'exposition du substrat du tube en acier et augmentant ainsi le risque de rouille.

• Épaisseur insuffisante de la couche de zinc : Si la couche de zinc du tube galvanisé est trop fine, l'effet protecteur du zinc s'épuisera rapidement et le processus de corrosion de l'acier sera accéléré.
• Consommation prématurée de la couche de zinc : À l'utilisation prolongée, surtout dans un environnement hautement corrosif, la couche de zinc s'épuise trop vite, l'effet de l'anode sacrificielle est affaibli et le substrat du tube en acier est progressivement exposé.

Effets de la rouille sur les tubes galvanisés

1). Réduction de la durabilité des tuyaux : Une fois galv pipes sont rouillés, leur capacité portante, leur résistance à la pression et leur résistance aux chocs seront réduites, et leur durée de vie sera considérablement raccourcie. Le vieillissement des tuyaux causé par la corrosion les rend incapables de supporter les contraintes sous un flux d'eau à haute pression ou d'autres conditions de travail, et ils sont facilement sujets à des ruptures ou des fuites.

2). Pollution de l'eau : La pollution au zinc causée par la corrosion des conduites galvanisées peut avoir un impact négatif sur l'environnement. En particulier dans les systèmes d'approvisionnement en eau municipale, les fuites de zinc peuvent entraîner une pollution de l'eau et affecter la sécurité de l'eau potable. De plus, les fuites provenant de tuyaux rouillés peuvent provoquer une certaine pollution du sol et des végétaux environnants, affectant ainsi l'environnement écologique.

3). Menaces pour la sécurité structurelle : La corrosion des tuyaux galvanisés affecte non seulement les tuyaux eux-mêmes, mais peut également avoir un impact sur la structure porteuse des tuyaux. Par exemple, dans les domaines de l'électricité et des communications, des tuyaux galvanisés sont souvent utilisés pour soutenir et protéger les câbles. Si les tuyaux galvanisés sont fortement corrodés, cela peut entraîner la rupture des câbles ou endommager leur couche protectrice extérieure, ce qui affecte à son tour la stabilité et la sécurité du système global.

Mesures anti-corrosion pour les tuyaux galvanisés

Amélioration de la qualité du galvanisé

S'assurer que l'uniformité, l'épaisseur et l'adhérence de la couche de zinc répondent aux normes peut considérablement renforcer la capacité anti-corrosion des tuyaux galvanisés. Pendant le processus de production, il est nécessaire de contrôler strictement la température, la concentration et d'autres paramètres de procédé du bain de galvanisation afin de garantir la qualité de la couche de zinc.

Prévenir les dommages mécaniques

Les dommages mécaniques et l'usure doivent être évités pendant le transport, l'installation et l'utilisation du pipeline. Une fois que la surface du tube galvanisé est impactée, rayée ou heurtée, la couche de zinc est facilement endommagée, exposant le métal de base du tube en acier, ce qui peut facilement provoquer une corrosion. Par conséquent, il faut faire attention pendant le processus d'installation pour éviter les dommages à la couche de zinc. Les dommages mécaniques peuvent être réduits par les mesures suivantes :

• Utiliser des matériaux d'emballage doux : Pendant le transport et la manipulation, utilisez des matériaux protecteurs doux tels que de la mousse, un film plastique, etc. pour envelopper le tube et réduire les chocs et les frottements.
• Éviter les chocs directs lors de l'installation : Utilisez des outils d'installation professionnels tels que des supports et des colliers de pipe pour éviter les chocs directs sur le tube.

Revêtement anti-corrosion et couche galvanisée supplémentaire

Pour les endroits où tuyau métallique galvanisé lorsqu'il est utilisé dans un environnement sévère, des revêtements supplémentaires anti-corrosion peuvent être appliqués à l'extérieur du tuyau. Ces revêtements sont généralement fabriqués à partir de matériaux tels que la résine époxy, le polyuréthane, le polyéthylène, etc., qui peuvent renforcer davantage les performances anti-corrosion et prolonger la durée de vie du tuyau galvanisé.

• Revêtement époxy : Il présente une bonne adhérence et une résistance à la corrosion et convient aux environnements industriels exigeants.
• Revêtement en polyéthylène : Pour les tuyaux enterrés, le revêtement en polyéthylène peut efficacement empêcher l'intrusion de l'humidité, des substances acides et alcalines et prévenir la corrosion.

De plus, dans certains cas spéciaux, lorsque la couche de zinc est partiellement endommagée, la méthode de regalvanisation peut être utilisée pour réparer la zone endommagée et restaurer la capacité anti-corrosion du tuyau.

Renforcer le contrôle environnemental

Lors du choix de tubes galvanisés, il est nécessaire de prendre en compte leur environnement d'installation. Pour les tubes exposés à un environnement humide, aux embruns salins intenses, acides ou alcalins, des tubes présentant une résistance à la corrosion plus élevée doivent être choisis autant que possible, ou des mesures pour contrôler l'environnement doivent être prises.

• Réduire l'exposition aux zones à forte humidité : Par exemple, dans des zones humides ou en plein air, essayez de prendre des mesures pour réduire la durée et la surface d'exposition des tuyaux, comme installer des abris, des toits, etc.
• Améliorer les conditions de ventilation : En renforçant la circulation de l'air, réduisez la rétention d'humidité à la surface du tuyau et ralentissez la réaction de corrosion.

Vérifications et entretien réguliers

Grâce à des inspections régulières, les problèmes de corrosion peuvent être détectés à temps et des mesures de réparation peuvent être prises. Le contenu de l'inspection inclut l'intégrité de la couche de zinc, si la surface s'écaille ou se fissure, et s'il y a accumulation d'eau ou de dépôts à l'intérieur du tuyau.

• Inspection régulière : Pour les conduites en zinc exposées, des inspections peuvent être effectuées tous les six mois ou une fois par an, surtout aux joints de tuyauterie, coudes, brides et autres parties pour vérifier la corrosion ou les dommages.
• Inspection interne : Pour les conduites en zinc enterrées ou qui ne peuvent pas être directement observées, l'état de la paroi interne du tuyau peut être évalué grâce à des inspections endoscopiques, des tests ultrasonores et d'autres moyens.

Utiliser des inhibiteurs de corrosion

Dans certains systèmes de canalisations, notamment les conduites d'eau ou de gaz, des inhibiteurs de corrosion peuvent être utilisés pour réduire l'apparition de corrosion. Ces inhibiteurs freinent généralement la progression des réactions de corrosion en modifiant l'environnement chimique à l'intérieur et à l'extérieur du tuyau.

• Traitement de la qualité de l'eau : Pour les conduites en zinc dans les canalisations d'eau, des méthodes comme l'adoucissement de l'eau, l'élimination de l'oxygène dissous et des ions corrosifs dans l'eau peuvent être utilisées pour réduire la possibilité de corrosion.
• Protection contre le gaz : Dans les pipelines de transmission de gaz, certaines gaz de protection peuvent être injectés pour modifier la composition ou la pression du gaz et ralentir la corrosion.

Sélectionnez des matériaux de pipeline appropriés

Pour les systèmes de pipelines exposés à des environnements extrêmes pendant une longue période, en plus des tuyaux galvanisés, d'autres matériaux de pipeline avec une résistance accrue à la corrosion sont également disponibles. Par exemple, les tuyaux en PVC, les tuyaux en PE, les tuyaux en acier inoxydable, etc., ces matériaux ont une meilleure résistance à la corrosion que les tuyaux galvanisés, et sont particulièrement adaptés à certaines applications spéciales.

• Tuyaux en acier inoxydable : L'acier inoxydable a une forte résistance à la corrosion et une longue durée de vie, et est adapté aux situations nécessitant une très haute résistance à la corrosion.
• Tuyaux en PE, tuyaux en PVC : Ces matériaux de tuyaux en plastique ont une bonne résistance à la corrosion et sont particulièrement adaptés au transport de fluides tels que l'eau et le gaz.

La rouille des tuyaux galvanisés est un problème courant, mais grâce à une sélection raisonnable de matériaux, une construction et une maintenance adéquates, la durée de vie des tuyaux galvanisés peut être efficacement prolongée.

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