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La passivation – une protection naturelle de l’acier inoxydable

Passivation on stainless steel

Protection naturelle de l'acier inoxidableUNE PROTECTION NATURELLE DE L’ACIER INOXYDABLE

Depuis de nombreuses années, l’acier inoxydable s’est imposé comme matériau de choix pour la confection de multiples équipements agroalimentaires. Plusieurs raisons expliquent cette popularité :

  • Très résistant aux impacts, à la fatigue, à l’usure, à l’abrasion et à l’érosion.
  • Malléable, se soude facilement et peut se machiner aisément.
  • Très résistant à la corrosion et aux produits chimiques.
  • Résistant aux températures extrêmes ainsi qu’aux chocs thermiques.
  • Sa surface lisse et non poreuse prévient l’adhésion des aliments et réduit l’adhérence des biofilms.
  • Ne contamine pas les aliments et ne modifie pas les propriétés organoleptiques de ceux-ci.
  • Très belle apparence.

La grande résistance de l’acier inoxydable est due à sa capacité de former une couche protectrice autoréparante. En effet, lorsque celui-ci est endommagé, la surface exposée réagit avec l’oxygène de l’air ou avec l’eau pour reformer une couche protectrice.

Oxygene sur le stainless

Malgré sa capacité à former une barrière protectrice, certaines conditions peuvent réduire graduellement ou systématiquement cette couche et favoriser la corrosion des surfaces. Lorsque ces conditions sont réunies, les dommages peuvent apparaître très rapidement. Les causes les plus communes sont les suivantes :

  • La modification des équipements : Lorsque l’acier est soudé, frotté avec une brosse métallique, poncé, etc.
    corossion

    Contamination de limaille de fer sur des équipements. Situation idéale pour la formation de sérieux problèmes de corrosion.

 

 

 

 

 

 

 

  • cleaning_soloution_runoff

    Corrosion causée par l’écoulement de solutions nettoyantes qui ont sécheacute; à répétition en surface. Notez que la corrosion apparaît là où la solution s’écoule.

    Lorsque le métal est exposé à des composés incompatibles ou des conditions défavorables : Étapes de nettoyage déficientes, produits incompatibles, température d’utilisation trop élevée, séchage des produits sur les surfaces, prérinçage ou lavage trop court, mauvaise coupure de phase, concentration en séquestrant insuffisante ou mauvaise sélection d’additif dans les solutions alcalines.

 

 

 

 

  • Matériel de production incompatible (saumure, par exemple).
  • corosion_tank

    Corrosion de réservoir causée possiblement par un usage ininterrompu de l’équipement (pas d’autopassivation à l’air), mauvaise sélection de produits.

    Équipements surexploités (ne laisse pas le temps à l’acier de s’autopassiver).

 

 

 

 

 

 

 

  • Eau d’alimentation à caractère corrosif.
    corrosive_water_supply

    Réservoir d’alimentation en eau. Corrosion évidente possiblement causée par l’´vaporation de l’hypochlorite

 

 

 

 

 

 

 

device_measure_passivation

Équipement de mesure de la couche de passivation de l’acier inoxydable.

Pour toutes ces raisons, il est important d’inspecter régulièrement les équipements afin de déceler les premiers indices de corrosion et ainsi protéger votre investissement. Une bonne inspection visuelle permet d’identifier rapidement les signes avant-coureurs. Il existe également des équipements permettant de mesurer l’état de la couche passive sur l’acier inoxydable.

En parallèle, il est essentiel de s’assurer que les produits et méthodes de nettoyage réduiront au minimum leur impact sur les surfaces.

Lorsque l’environnement ne permet pas d’obtenir une couche de protection adéquate, il est recommandé de traiter les surfaces de façon à créer rapidement cette couche d’oxyde protectrice en surface. C’est ce que l’on appelle la passivation.

La passivation n’a pas pour objectif d’éliminer la corrosion. Celle-ci doit être enlevée avant le traitement.

QUAND DOIT-ON PASSIVER?

  • Avant la mise en service d’un équipement.
  • Lorsqu’il y a des modifications sur le système (soudage, par exemple).
  • Lorsque le système est contaminé (par de la poussière de fer, par exemple).
  • Lorsque les premiers signes de corrosion sont apparents.
  • Lorsque la couche protectrice est disparue.
  • À titre préventif.

Il existe différentes techniques de passivation selon les équipements à traiter (réservoirs, tuyauterie, surfaces verticales externes). Un spécialiste peut vous accompagner et déterminer les méthodes optimales pour vos besoins particuliers.

De façon générale, si l’on soupçonne que de la poussière métallique est présente en surface, il est primordial de l’enlever avec un nettoyage manuel si possible. L’utilisation de produits à caractère cationique peut optimiser l’opération.

On doit s’assurer que les surfaces qui seront traitées seront exemptes de tout dépôt organique (huile & graisse, protéine, amidon) et inorganique (calcaire, silicate, rouille) avant de commencer la passivation. Pour cette raison, des nettoyages alcalins et acides doivent être effectués pour s’assurer que le métal à traiter est exempt de dépôts.

Différents produits peuvent être utilisés pour passiver. À l’origine, l’acide phosphorique était utilisé pour ce type de traitement. Il a été remplacé par l’acide nitrique parce qu’il offrait un rendement supérieur. De récentes études ont démontré que l’acide citrique permettait d’obtenir une meilleure protection en augmentant le ratio Chrome/Fer en surface. Plus ce ratio est élevé, meilleure est la protection anticorrosive.

Tableau 1. Ratio Cr/Fe obtenu avec différentes techniques de passivation.
 Technique de passivationRatio Cr/Fe
 Nettoyage seul1,2
 Nettoyage + acide phosphorique1,5
 Nettoyage + acide nitrique1,75
 Nettoyage + acide citrique2,0

 

L’acide citrique est également beaucoup plus sécuritaire à manipuler et possède un meilleur profil environnemental. Bien que la passivation soit un excellent investissement pour conserver vos équipements, il n’en demeure pas moins une opération nécessitant des efforts supplémentaires.

Il serait dommage d’effectuer ce traitement et de réaliser ultérieurement que des erreurs ont été commises. Par exemple, il est inutile de passiver si des travaux sont en cours à proximité. Les surfaces risquent de se contaminer rapidement. Une bonne planification et un bon suivi sont essentiels au succès de l’opération.

 

surface_rust

Rouille de surface causée par de la poussière métallique suite à des travaux réalisés à proximité des équipements.

 

metal_dust_collected

Poussière mé;tallique récupérée sur des réservoirs récemment machinés.

 

Comme dans bien des domaines, la prévention est votre meilleure stratégie. Si vous décidez d’ignorer les signaux d’alarme, vous risquez de vous retrouver avec des problèmes de corrosion sévères qui ne pourront pas être traités par des techniques traditionnelles.

 

plate_heat_exchanger

 

cross_sectional_view

Vue de coupe de la couche de corrosion par microscopie électronique.

Heureusement, il existe des techniques de restauration non conventionnelles pour régler ces problèmes chroniques. La technologie Clean Steel en est une. Cette technologie vous sera présentée lors d’un prochain bulletin éducationnel.

Daniel Allard
Chimiste / Directeur support chimie

 

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