Les circuits de refroidissement eau/vapeur des installations industrielles doivent être protégés contre la corrosion afin de garantir leur intégrité et leur rendement. Pour cela, des amines filmantes peuvent être utilisées comme inhibiteurs de corrosion mais la caractérisation in situ de ces films organiques est particulièrement délicate. Cette thèse a pour objectifs : i) de suivre in situ la cinétique d’adsorption d’une amine filmante (la N-Oleyl-1,3- propanediamine (OLDA)) sur une surface en acier au carbone et sur une électrode en or en fonction de différentes conditions physico-chimiques (température, pH, quantité d’oxygène dissous) et ii) d’établir un lien entre la structure de cette barrière organique et ses propriétés anticorrosion dans une gamme de température de 25 à 75 °C. Une approche expérimentale originale a été mise en place en couplant la spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE), la spectroscopie Raman et la spectroscopie infrarouge de réflexion absorption à modulation de phase (PM-IRRAS). L’enregistrement des diagrammes d’impédance dès 20 s d’immersion et toutes les 140 s pendant une durée totale de 2 h a permis d’analyser finement la réponse des systèmes OLDA/acier et OLDA/or en fonction du temps et de la température. L’adsorption de l’OLDA s’effectue dans les 2 premières minutes d’immersion pour toutes les conditions étudiées. Les produits de corrosion formés à la surface de l’acier entraînent une accumulation d’OLDA et la formation d’une barrière hétérogène de composition mixte OLDA/produits de corrosion, soulignant la compétition entre l’adsorption de l’amine et les processus de corrosion de l’acier. En revanche, lorsque les conditions physico-chimiques limitent les phénomènes de corrosion, la cinétique d’adsorption de l’OLDA ainsi que l’épaisseur de la barrière formée sur l’acier ou sur l’or, de l’ordre d’une monocouche, sont indépendantes de la température. Les efficacités inhibitrices sont fonction des conditions expérimentales et semblent indiquer un recouvrement non total de la surface. Les molécules d’OLDA présentent des défauts gauches dans les chaînes alkyles qui, localement, pourraient être défavorables à la formation d'une barrière de protection. Enfin, la réponse diélectrique de la couche formée a été analysée à l’aide de circuits électriques équivalents et en capacité complexe pour clarifier sa nature et sa contribution dans la réponse du système métal-OLDA-électrolyte en SIE. |
The steam production networks of industrial plants must be protected against corrosion and fouling in order to guarantee the durability of the circuits, optimize energy efficiency and extend their service life. For this purpose, film-forming amines can be used as corrosion inhibitors but the in situ characterization of these organic films is particularly delicate. The aim of this thesis is twofold: i) to monitor in situ the adsorption kinetics of a film-forming amine (N-Oleyl-1,3- propanediamine (OLDA)) on a carbon steel and gold surface as a function of different physical-chemical conditions (temperature, pH, amount of dissolved oxygen) and ii) to establish a link between the structure of this organic barrier and its anti-corrosion properties in a temperature range from 25 to 75°C. The objectives were met thanks to an original experimental approach combining electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Raman spectroscopy and polarization modulation infrared reflection absorption spectroscopy (PM-IRRAS). EIS measurements, recorded from 20 s of immersion and every 140 s for a total duration of 2 h, allowed a detailed analysis of the response of the OLDA/steel and OLDA/gold systems as a function of time and temperature. OLDA adsorption occurred within the first 2 minutes of immersion for all the studied conditions, in competition with the corrosion processes. The corrosion products formed onto the steel surface lead to the accumulation of OLDA molecules and to the formation of a heterogeneous barrier of mixed composition OLDA/corrosion products. On the other hand, when the development of corrosion is limited, the OLDA adsorption kinetics and the formed barrier thickness, of the order of a monolayer, are independent of the temperature. The estimation of inhibition efficiencies which are dependent of the experimental conditions, seem to indicate an incomplete surface coverage. OLDA molecules present gauche defects indicating a disordered structure onto metallic surfaces. Finally, the dielectric response of the formed layer was analyzed using equivalent electrical circuits and in complex capacity to clarify its nature and its contribution in the response of the metal/OLDA/electrolyte system in EIS. |