Courbes courant-potentiel et applications

Exercice 1. Fer en milieu acide désaéré ★★

Classiques de khôlle et concours · 20 min · Khôlle

Une lame de fer plonge dans une solution désaérée de pH 2.

Montrer que la corrosion est possible, écrire le bilan, placer $E_{\mathrm{corr}}$ et prévoir l'effet d'une baisse du pH.

Exercice 2. Durée de vie d'une tôle ★

Application du cours · 15 min · Khôlle

Une tôle d'acier de $5~\mathrm{mm}$ d'épaisseur est immergée en eau de mer, avec une densité de courant de corrosion de $20~\mathrm{\mu A\cdot cm^{-2}}$.

Données : $M = 55{,}8~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$, $\rho = 7{,}87~\mathrm{g\cdot cm^{-3}}$, oxydation en $\mathrm{Fe^{2+}}$.

Calculer la perte de masse par $\mathrm{m^2}$ et par an, puis le temps nécessaire pour perdre la moitié de l'épaisseur.

Exercice 3. Zinc touché par un fil de cuivre ★★

Classiques de khôlle et concours · 25 min · Khôlle

Une grenaille de zinc pur réagit à peine avec l'acide sulfurique dilué désaéré.

On la touche avec un fil de cuivre plongé dans la même solution : des bulles apparaissent sur le cuivre.

Interpréter à l'aide des courbes courant-potentiel.

Exercice 4. Lecture d'une courbe de passivation ★★

Classiques de khôlle et concours · 25 min · D'après un écrit CCINP MP

On fournit la branche anodique d'un acier passivable en milieu acide.

Le courant croît, atteint un maximum $j_{\max}$ au potentiel de passivation, chute d'un facteur 1000 vers $j_{\mathrm{p}}$, reste constant, puis remonte à haut potentiel.

Nommer les zones.

Discuter le sort du métal selon la position de la branche cathodique d'un oxydant.

Exercice 5. Durée de protection d'une galvanisation ★★

Classiques de khôlle et concours · 20 min · Niveau e3a

Un garde-corps en acier porte $75~\mathrm{\mu m}$ de zinc.

En atmosphère extérieure, la densité de courant de corrosion du zinc vaut $0{,}1~\mathrm{\mu A\cdot cm^{-2}}$.

Estimer la durée de protection.

Expliquer pourquoi une rayure n'est pas dramatique, et comparer avec un étamage.

Exercice 6. Dimensionner des anodes de zinc ★★

Classiques de khôlle et concours · 20 min · D'après un écrit CCINP MP

Une coque peinte de $500~\mathrm{m^2}$ demande une densité de protection de $20~\mathrm{mA\cdot m^{-2}}$.

Calculer la masse de zinc consommée en deux ans.

Justifier sur un graphe que la coque est protégée.

Exercice 7. Le clou dans le gel ★★

Classiques de khôlle et concours · 20 min · Khôlle

On place dans un gel salé contenant du ferricyanure de potassium et de la phénolphtaléine trois objets : un clou plié, un clou entouré d'un ruban de zinc et un clou entouré d'un fil de cuivre.

Prévoir et interpréter les colorations.

Exercice 8. Fenêtre de protection par courant imposé ★★

Classiques de khôlle et concours · 25 min · Type oral Centrale

Un pipeline en acier est enterré dans un sol humide aéré de pH voisin de 8.

Expliquer comment choisir le potentiel imposé et ce qui limite la fenêtre.

Estimer le courant.

Exercice 9. Agitation, température et palier de O₂ ★★★

Approfondissement · 35 min · Type oral Mines

On modélise la réduction de $\mathrm{O_2}$ par un courant limite de diffusion $$j_{\lim} = \frac{4 F D c}{\delta},$$ où $\delta$ est l'épaisseur de la couche de diffusion.

Ce modèle est fourni, il n'est pas exigible.

Données : $$D = 2\cdot 10^{-9}~\mathrm{m^2\cdot s^{-1}}, \qquad c = 0{,}25~\mathrm{mol\cdot m^{-3}},$$ $\delta = 1~\mathrm{mm}$ en eau calme.

Calculer la vitesse de corrosion du fer, l'effet d'une agitation qui divise $\delta$ par 10, puis discuter la température.