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Etude de la corrosion localisée par une approche théorique multiéchelle

PHC : Utique
Codes du projet : 17G1207 -- Campus N° 37105UE
Domaine : Chimie
Intitulé : Etude de la corrosion localisée par une approche théorique multiéchelle
Porteur(s) : DI CAPRIO Dung, RAOUAFI Fayçal
Date de début : 01/01/2018
Date de fin : 31/12/2019

L'étude de la corrosion représente un enjeu sociétal majeur. L'Organisation Mondiale du Commerce (OMC) estime à 3-4% du PIB le coût de la corrosion conséquent aux dégradations et remplacements des équipements hors d'usage. Les effets de la corrosion affectent quasiment tous les pans de l'économie. La corrosion aqueuse est particulièrement importante, on la retrouve dans de nombreux domaines qui vont du transport à la construction en passant par les infrastructures tels que ponts ou canalisations ou le domaine de la médecine.
Une des manifestations les plus insidieuses de la corrosion est la corrosion localisée qui peut donner lieu à des crevasses ou piqûres à différents endroits du métal. Par rapport à la corrosion uniforme, elle est généralement plus difficile à détecter mais également à prévoir, modéliser, car il s'agit d'un processus local à des échelles qui peuvent être microscopiques ou mésoscopiques et qui est fondamentalement stochastique dans l'espace et le temps. Une fois qu'elle s'établit cette corrosion peut être rapide pouvant être différents ordres de grandeur plus rapide que la corrosion uniforme. En outre même si elle est localisée et n'affectant qu'une faible quantité de matière, le fait qu'une piqûre ou crevasse puisse se développer rapidement et en profondeur suffit souvent à mettre en péril l'intégrité de tout un système.
Comprendre les mécanismes de cette corrosion localisée est essentiel pour participer à la protection, la durabilité des dispositifs
et parallèlement veiller à diminuer l'impact à la fois économique mais également écologique de la corrosion.

Objectifs

Notre projet a pour objectif une compréhension de la phase d'initiation et de propagation de la corrosion localisée telle que l'on observe dans la corrosion caverneuse ou par piqûration. Pour cela nous développerons une approche multi-échelle de la corrosion localisée basée sur différents niveaux de description d'une part une description mésoscopique des comportements collectifs qui reposera sur des paramètres relatifs à des processus calculés à l'échelle microscopique par des approches quantiques. Ces modélisations devront permettre de prendre en compte les réactions chimiques, électrochimiques aux interfaces avec la possibilité de deux demi-réactions électrochimiques délocalisées, les phénomènes de diffusion en solution et éventuellement également à travers la couche d'oxyde, les phénomènes de dissolution de la couche passivante d'oxyde pour différentes conditions de pH ou en présence d'ions agressifs tels que le Cl-.

Résultats

Première année:
France: Développement des éléments du modèle mésoscopique en attente des paramètres microscopiques. Modélisation des
couplages de diffusion et migration des ions H+ et Cl-, OH- avec les demi-réactions électrochimiques de corrosion localisée.
Développement et validation de l'algorithme quantitatif de migration par automates cellulaires. Apprentissage de la M. Zenkri de la
programmation sur GPGPU dans l'environnement CUDA.
Tunisie: Modelisation de l'oxyde. Energies de différentes configuration de l'oxyde avec a proximité des différents ions en solution
hydronium, chlorures. Apprentissage de la part de M. Zenkri de l'utilisation des méthodes quantiques de DFT (logiciel VASP).
Seconde année:
France: Mise en oeuvre du modèle développé. Etude des conséquences sur les cinétiques de corrosion des demi-réactions
couplées cathodiques et anodiques. Etude de la cinétique limitante.
Tunisie: Modélisation de fréquence de passage entre les différentes configurations et application à l'évaluation des constantes
de diffusion par KMC.
Troisième année:
France: Intégration des paramètres calculés (constantes de diffusion, de transition)
Tunisie: Paramètres de diffusion

Informations supplémentaires

Chimie ParisTech

Partenaire français
Paris
https://www.chimie-paristech.fr/

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP)


Responsable(s)
Dung DI CAPRIO - IRCP - Lyon - Tél :0156813055 - Email :u556@inserm.fr

IPEST

Partenaire français
Tunis

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Physico-Chimie des Microsystèmes et Microstructures (LPC2M)


Responsable(s)
Raouafi FAYCAL - LPC2M - La Marsa - Tél :20300705 - Email :faycal.raouafi@gmail.com