Contexte
La protection des canalisations enterrées et des structures onshore repose sur la combinaison d’un revêtement organique et d’une protection cathodique (PC). Les normes en vigueur, notamment l’ISO 15589-1, fixent un potentiel limite de -1,200 V/CuCuSO₄ au-delà duquel la structure est considérée en surpolarisation, risquant d’endommager le revêtement par décollement cathodique (DC). Or, dans les conditions de terrain, des potentiels plus négatifs peuvent être localement atteints en raison des hétérogénéités de sol, du vieillissement du revêtement ou des variations saisonnières. Le DC est un phénomène complexe, conditionné par la nature du revêtement, la chimie de l’électrolyte, la température et les processus électrochimiques en jeu. Si le DC est abondamment documentée en milieux aqueux, son comportement spécifique en sol — où le niveau d’humidité, la capacité tampon du pH et la diffusion de l’oxygène diffèrent considérablement de l’eau de mer — restait jusqu’alors non étudié dans la littérature.
Moyens
Des éprouvettes revêtues d’époxy poudre (Fusion Bonded Epoxy – FBE) et de revêtement tri-couches (3LPE) ont été exposées dans trois milieux distincts : eau de mer naturelle (baie de Brest), sol limoneux sableux artificiel ISO 11268 et sable de remblai de carrière. Dans les sols, trois niveaux d’humidité ont été contrôlés par capillarité (40, 65 et 100 % de saturation en eau). Les tests ont été conduits à différents potentiels imposés (de l’OCP à -1,400 V/CuCuSO₄) et pour des durées allant de 28 jours à 12 mois. Les courants cathodiques reçus par chaque éprouvette ont été mesurés en continu via des résistances shunt. Le décollement cathodique a été évalué après exposition selon les normes ISO 20340 et ASTM G8, en mesurant la longueur radiale maximale de décollement autour du défaut initial de 10 mm de diamètre.
Principaux résultats
L’étude révèle que le niveau d’humidité du sol est un facteur déterminant de la cinétique de décohésion cathodique, indépendamment du potentiel appliqué. Sous protection cathodique, le décollement cathodique apparait plus importante dans les sols saturés et en eau de mer, malgré des densités de courant plus élevées dans les sols insaturés en eau. Ce résultat contre-intuitif suggère que le transport de l’oxygène en conditions non saturées jouerait un rôle protecteur, en limitant la dissolution de la couche d’oxyde à l’interface métal-revêtement. Les revêtements FBE et 3LPE présentent des comportements comparables, bien que la dispersion soit plus marquée pour le 3LPE. La cinétique de décollement cathodique en eau de mer suit une loi de Fick, avec une dispersion croissante avec le temps d’exposition. Ces résultats confirment que les essais de décollement cathodique en eau de mer constituent une approche conservative et pertinente, y compris pour les applications en sol enterré.