ENERGIES RENOUVELABLES
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1. DL MK2 La protection cathodique est une technique de contr le de la corrosion d une surface m tallique en la faisant fonctionner en tant que cathode d une cellule lectrochimique Ceci est r alis par mise en contact avec le m tal prot ger d un autre m tal qui se corrode plus facilement agir comme anode de la cellule lectrochimique Les syst mes de protection cathodique sont les plus couramment utilis s pour prot ger pipelines pour le transport d eau ou de carburant r servoirs de stockage piles jet e en acier navires plates formes p troli res offshore et on shore et tubages de puits L tude th orique qui pr c de les exp riences entreprendre sur le banc est rapport dans le manuel l ment essentiel du banc Dans ce manuel il est facile d expliquer le contexte et d ailleurs l objectif de l exp rience Le banc offre des installations pour tudier le cas des syst mes isol s ainsi que le cas de syst mes o les diff rents m taux sont coupl s entre eux Une attention particuli re est accord e la pr sence ou non de plusieurs types de mat riaux isolants sur les surfaces des chantillons afin de d montrer le comportement diff rent de la m me mati re rev tue ou nue Le banc offre des dispositifs appropri s pour mettre en vidence le concept de potentiel de corrosion libre mesur l aide d lectrodes de r f rence et des moyens aptes construire avec une certaine pr cision les courbes2. rique est le plus commun En raison de la grande imp dance il permet de mesurer des tensions les potentiels dues des sources avec imp dance interne tr s lev e Les mesures suivent l introduction aux mesures lectriques et la loi d Ohm qui r gule le passage du courant dans le premier ainsi que dans le deuxi me type de conducteurs m taux et lectrolytes 2 La mesure de la diff rence de potentiel d un chantillon dans un lectrolyte Cette exp rience introduit le sujet de la protection cathodique L objectif de la discipline consiste modifier le potentiel par rapport la cellule de r f rence de la structure prot ger par le ralentissement de la tendance naturelle du m tal passer en solution Cette exp rience met l accent sur l approche lectrochimique des ph nom nes de corrosion 3 La cellule de r f rence Cette exp rience met en relation l utilisation pratique des trois types de cellules de r f rence les plus courantes dans la discipline que sont la cellule de r f rence Cu CuSOA4 la cellule de r f rence Ag AgCl et la cellule de r f rence Zinc 4 La cellule Daniel Dans la cellule de Daniel des lectrodes de cuivre et de zinc sont immerg s dans une solution de sulfate de cuivre Il et de sulfate de zinc respectivement A l anode le zinc est oxyd par la demi r action suivante Zn s Zn2 aq 2e A la cathode le cuivre est r duit par la r action suivante Cu2 aq 2e Cu s
3. Dans la cellule Daniel qui en raison de sa simplicit est souvent utilis e pour des d monstrations des lectrons qui sont tir s du zinc voyagent travers le fil fournissant un courant lectrique qui illumine l ampoule Dans une telle cellule les ions de sulfate jouent un r le important Ayant une charge n gative ces anions se mettent en place autour de l anode pour maintenir une charge neutre Inversement la cathode les cations de cuivre Il s accumulent pour maintenir cette charge neutre Ces deux proc d s provoquent le cuivre solide s accumuler la cathode et l lectrode de zinc dissoudre dans la solution 5 Les conducteurs de premi re et seconde esp ce En utilisant un simple circuit il est possible de montrer l quivalence entre les lectrolytes et les conducteurs communs ainsi que le passage du courant lectrique 6 Introduction aux crit res de protection cathodique En utilisant la cellule lectrolytique du banc il est possible de reproduire l application des crit res de la NACE qui confirment la situation de protection cathodique d une structure 7 Introduction aux anodes sacrificiels en Zn Mg et Al l aide de la cellule lectrolytique du banc il est possible de reproduire l application de l anode sacrificiel une structure en acier et de voir en m me temps la comparaison entre deux chantillons l un dans le r gime de protection cathodique l autre dans le r gime de corrosion
4. la protection cathodique et le rev tement des surfaces prot ger r duit la densit de courant ENERGIES RENOUVELABLES LISTE DES MATERIAUX Le banc propos e peut tre livr pr t tre utilis et pourvu des mat riaux ci apr s num r s banc avec roulettes avec une console lectrique pour se connecter au r seau d alimentation et tag res pour contenir le mat riel ci apr s num r et fourni avec surface imperm able l eau jeu de lunettes de s curit et gants voltm tre num rique interface PC pour la mesure et l enregistrement de donn es voltm tre num rique en console amp rem tre num rique en console cellule de r f rence Cu CuSO4 cellule de r f rence Ag AgCl cellule de r f rence Zn lectrode de cuivre lectrode en acier au carbone nu bassin transparent pour construire le bain de test lectrolytique simple circuit avec une r sistance glissement et une lampe munie de bornes pour l insertion dans le circuit lectrique de la cellule lectrolytique lectrode de Zinc lectrode de Magn sium lectrode de Aluminium alimentateur CC munis de tension constante courant constant potentiel constant anode de Fe Si barre de Cu barre de Fe barre de Fe Ni cellule de r sistivit du fluide r sistance tanche avec dispositif thermostatique pompe air avec pulv risateur lectrode en acier au carbone enti rement rev tu d un compos poxy lectrode en acier au carbone p
5. artiellement rev tu d un compos poxy diff rents r actifs dans des bidons en plastique avec fiche technique jeu de fusibles de rechange jeu de cordons de raccordement logiciel manuel d utilisation et des exp riences NOTE La version DL MK2 du banc pour l tude de la protection cathodique diff re de la version DL MK1 sur la possibilit d effectuer simultan ment la m me exp rience avec diff rentes valeurs des param tres Dans la version DL MK2 les exp riences peuvent tre r alis es en mode s quentiel qui est si vous voulez changer la valeur d un param tre sp cifique vous pouvez le faire apr s avoir effectu la m me exp rience avec la valeur pr c dente Vous devez ensuite inscrire les r sultats sur votre ordinateur portable puis de comparer les diff rents r sultats Avec la version DL MK1 vous pouvez effectuer la m me exp rience avec deux configurations de param tres diff rents en m me temps
6. de polarisation Techniques de protection sont repr sent es comme des syst mes par anodes sacrificielles de plusieurs types de m taux ou comme syst mes de protection cathodique par courant impos avec la possibilit de voir quelle est l explication de l utilisation d alimentateurs tension constante courant constant et potentiel constant Le banc est quip d installations de mesure caract ris es par une sensibilit et une pr cision appropri es afin d introduire ce qui doit tre la base des tests de laboratoire ex cuter reconna tre ce qui est la mani re correcte afin de d terminer le comportement d un m tal en contact avec l lectrolyte dans diff rentes conditions de temp rature bain thermostatique et avec concentration lev e en oxyg ne W ENERGIES RENOUVELABLES pompe pour insufflations d air Une interface multi canal appropri e peut connecter le banc un PC afin d enregistrer les r sultats de l exp rimentation et de donner la trace pour autres tudes LISTE D EXPERIENCES La liste suivante pr sente les exp riences propos es et correspond la structure du manuel Le manuel est un document adress l enseignant afin de pr parer la le on et signale la bibliographie et des liens pour d autres investigations sur l argument 1 L utilisation du voltm tre L instrument le plus important dans le domaine de la protection cathodique est le voltm tre g n ralement le type num
7. la r sistance entre eux L quation math matique qui d crit cette relation est V R O I est le courant en amp res V est la diff rence de potentiel en volts et R est un param tre du circuit appel r sistance mesur e en ohms galement quivalente volts par amp re La diff rence de potentiel est galement connu que la chute de tension et il est parfois not e U E ou fem force lectromotrice au lieu de V 12 Introduction la notion de r sistance sp cifique sur trois conducteurs diff rents de premi re esp ce Fe Cu Fe Ni Pour conduire l l ve la notion de r sistivit une exp rience peut tre ex cut e en utilisant trois chantillons g om triquement identiques de diff rents mat riaux afin d identifier le concept de r sistance sp cifique qui in fieri est le concept de r sistivit ou inversement de conductivit 13 Introduction la notion d interf rences dues la pr sence de champs lectriques externes sur les structures enterr es ou immerg es Stray Currents L exp rience reproduit l effet d un champ lectrique externe sur une structure immerg e avec formation de zones s par es anodiques et cathodiques sur la surface de l chantillon C est l introduction de la notion d interf rence en raison de la pr sence d un champ lectrique externe et interf rant sur des structures enterr es ou immerg es Stray Currents 14 Influence sur la r sistivit de la pr sence d air in
8. libre 8 Introduction au syst me de Protection Cathodique par Courant Impos l aide de la cellule lectrolytique du banc il est possible de reproduire l application du courant impos une structure en acier et de voir en m me temps la comparaison entre deux chantillons l un dans le r gime de protection cathodique obtenu par anodes sacrificiels l autre contr l avec le syst me par courant impos 9 L anode courant impos consommable Fe l aide de la cellule lectrolytique du banc il est possible de reproduire l application du courant impos une structure en acier et de voir en m me temps l effet de la consommation de l anode par son passage en solution C W ENERGIES RENOUVELABLES 10 L anode inerte impos Fe Si Pas tous les mat riaux anodiques passent en solution on peut le voir en utilisant l anode Fe Si 11 Concept de r sistance circuit pour les conducteurs de premi re et deuxi me esp ces l aide de la cellule lectrolytique du banc il est possible de reproduire le passage de courant dans le bain et dans cette fa on de d montrer la validit de la loi d Ohm dans le domaine de la protection cathodique La loi d Ohm s applique aux circuits lectriques il indique que le courant travers un conducteur entre deux points est directement proportionnel la diff rence de potentiel chute de tension ou tension aux bornes des deux points et inversement proportionnel
9. sufflate air effect Cette exp rience explique et montre la variation de la r sistivit l augmentation de la pr sence d air dissous dans l lectrolyte 15 Introduction la densit de courant et construction des courbes de Tafel Le concept de densit de courant est comme la diff rence de potentiel le concept principal dans la discipline de la protection cathodique et cette exp rience permet de comprendre que avec ce concept il est possible de pr dire la quantit de courant n cessaire pour obtenir le r gime de protection cathodique sur une surface connue d une structure immerg e dans l lectrolyte En utilisant l interface multi canal il est possible d enregistrer le changement des valeurs avec le temps puis construire les courbes de polarisation 16 Effet de la temp rature sur la densit de courant cellule thermostatique Cette exp rience explique et d montre la variation de la densit de courant en fonction de la temp rature et introduit le concept d activit chimique 17 Influence de la pr sence d air sur la densit de courant insufflate air effect Cette exp rience explique et d montre la variation de la densit de courant en fonction de l augmentation d oxyg ne dissous 18 Rev tement et densit de courant L utilisation d chantillons rev tus permet de d montrer l effet des rev tements sur les structures immerg es ou enterr es et donne l amplitude de l effet en expliquant que la synergie entre
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