Ch07 – Oxydoréduction | Terminale ICCER | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 3 juin 2026
200 000 km de canalisations de gaz enterrées en France. Comment empêcher l'acier de rouiller au contact d'un sol humide pendant 80 ans ?
Trois lignes de défense superposées :
Le principe de la protection cathodique : on inverse électriquement la réaction d'oxydation. Tant qu'on impose un courant, le métal ne peut pas perdre d'électrons → pas de corrosion.
Maxime, technicien à GRDF 69 Lyon (région Auvergne-Rhône-Alpes), vérifie la protection cathodique d'un tronçon de 8 km de canalisation gaz DN 300 (Ø 300 mm). Il doit calculer la consommation des anodes en magnésium installées il y a 12 ans et planifier le remplacement.
Courant total nécessaire pour protéger les 377 m² de surface nue.
I = i × S = 10 × 10⁻³ × 377 = 3,77 A.
Soit 157 mA par anode (3,77 / 24 anodes).
Demi-équation d'oxydation du magnésium et bilan avec l'eau du sol.
Anode Mg (oxydation) : Mg → Mg²⁺ + 2 e⁻
Tube acier protégé (réduction) : 2 H₂O + 2 e⁻ → H₂ + 2 OH⁻
Bilan : Mg + 2 H₂O → Mg(OH)₂ + H₂↑
Le magnésium se dissout progressivement. Le tube acier reçoit les électrons, ne peut plus s'oxyder.
E°(Mg²⁺/Mg) = −2,37 V (très réducteur). E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V. La différence (1,93 V) garantit le sens de la réaction.
Masse de Mg consommée par an si on délivre 3,77 A en continu.
Charge annuelle : Q = I × t = 3,77 × 8 760 = 33 023 A·h/an.
Capacité Mg : 1 200 A·h/kg.
Masse de Mg consommée : 33 023 / 1 200 = 27,5 kg/an.
Par anode (24 au total) : 27,5 / 24 = 1,15 kg/an.
Durée de vie théorique d'une anode 8 kg.
Durée = 8 / 1,15 = 7,0 ans en théorie.
En pratique : rendement Mg ≈ 50-70 % (corrosion parasite, auto-corrosion). Durée réelle : 3-5 ans.
Installation en 2014 = il y a 12 ans. Les anodes sont théoriquement épuisées depuis 7 ans.
Si la protection est dégradée mais pas absente, on a 5-7 ans de protection avant que la corrosion ne devienne critique.
Maxime mesure le potentiel acier/sol : E = -680 mV/CuSO₄. La protection est-elle suffisante ?
Critère : E ≤ -850 mV (norme NF EN 13509 / ISO 15589-1).
Mesuré : -680 mV.
Conclusion : protection insuffisante. Anodes épuisées.
Action : remplacer les 24 anodes Mg ou basculer en protection par courant imposé.
Coût matériel : anodes Mg ASM 8 = 80 €/pièce × 24 = 1 920 €. Pose 2 jours × 800 € = 1 600 €. Total ~ 3 500 €. Cycle 5 ans.
Alternative courant imposé : redresseur 5 A + 10 anodes Ti/MMO + câblage = 8 000 € initial, mais durée 20-30 ans. ROI 2-3 cycles.
Pourquoi le revêtement polyéthylène ne suffit-il pas seul ? Pourquoi la double protection ?
Le revêtement protège initialement à 99 %. Mais :
Au bout de 20-30 ans : 1-5 % de la surface est exposée. Sans protection cathodique, ces zones rouillent rapidement (pile galvanique avec d'autres défauts).
La protection cathodique compense ces 1-5 % en imposant un potentiel sur toute la canalisation. Les deux protections sont complémentaires : revêtement (passif, durée déterminée) + cathodique (actif, peut être maintenu indéfiniment).
Norme NF EN 12954 impose les deux pour tous gazoducs enterrés > 4 bar.
Pourquoi le magnésium est-il préféré au zinc pour les sols continentaux ?
| Critère | Mg | Zn | Al |
|---|---|---|---|
| Potentiel E° | −2,37 V | −0,76 V | −1,66 V |
| Capacité (A·h/kg) | 1 200 | 820 | 2 980 |
| ΔE vs Fe | 1,93 V | 0,32 V | 1,22 V |
| Usage typique | Sols sec/résistif (terre) | Sols conducteurs (eau de mer) | Eau de mer |
Le sol terrestre a une résistivité élevée (30-1 000 Ω·m). Il faut une forte différence de potentiel pour faire passer un courant suffisant → magnésium idéal.
En eau de mer (faible résistivité 0,3 Ω·m), le zinc ou l'aluminium suffisent et sont moins chers.
Mais Al moderne (« indium activé ») devient le standard sur les plateformes pétrolières offshore (× 2,5 capacité massique).
Rapport Maxime.
Rapport — Tronçon DN 300, 8 km — Maxime (GRDF 69 Lyon)
• Mesure potentiel acier/sol : -680 mV (< critère -850 mV).
• Anodes Mg ASM 8 installées en 2014 (12 ans), durée théorique 7 ans → épuisées.
• Action immédiate : remplacement 24 anodes Mg, surveillance mensuelle 3 mois.
• Recommandation tronçon : passage en courant imposé (8 000 € initial, durée 25 ans).
• Risque sécurité : ALARME orange. Inspection visuelle endoscopique avant fin 2026.
Phénomène d'interférence électrique redouté en sous-sol urbain. Deux canalisations protégées séparément peuvent s'« perturber » :
Solution : jonction équipotentielle entre les deux réseaux au moins en 3 points (cavalier en cuivre).
Norme : NF C 15-100 + NF EN 50162 impose la coordination des protections entre opérateurs.
Cas réel à Lyon (2018) : 200 m de canalisation eau Suez corrodée à cause d'un nouveau redresseur GRDF mal coordonné. Coût réparation 80 k€, refacturé à GRDF.
📚 §6 (corrosion) + §9 (anode sacrificielle) de la leçon Ch07.