Brevet FR2011847A1 — publié le 19700313

i 2011847 La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'amélioration de l'une au moins des surfaces de deux organes métalliques, maintenus l'un contre l'autre sous une pression constante ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre 5 de ce procédé. Il est connu de réaliser une liaison électrique en appuyant l'un contre l'autre deux organes métalliques au moyen de ressorts, de boulons et d'écrous, d'un champ magnétique ou par des moyens pneumatiques. Les soudures ou les brasures pour 10 l'obtention de liaisons de ce genre peuvent être laissées de côté dans cette description, la présente invention n'ayant pour but que l'amélioration des connexions du type mentionné, à savoir des connexions qui ne sont pas durables et qui sont sé-parables. 15 Ce groupe des liaisons non durables est cependant particulièrement important parce qu'il est souvent souhaitable dans des installations comme par exemple celles destinées à la protection cathodique de pouvoir en changer facilement les pièces, ce qui exclut l'utilisation de soudures et "brasures. 20 C'est pourquoi on a proposé, par exemple, de fixer les anodes destinées à la protection cathodique par des /boulons et des écrous ou par des aimants sur l'objet à protéger, parce que cela permet ensuite très facilement de changer les pièces. Ce procédé présente toutefois un inconvénient du fait d'un mau-25 vais contact électrique par suite de la corrosion. Il s'avère en effet pratiquement impossible de polir suffisamment deux organes métalliques, comme par exemple la paroi d'un navire et la surface de contact de l'anode, pour que aucune humidité ou aucun électrolyte ne puisse s'infiltrer entre les deux et 30 donner naissance à la corrosion qui, à la longue, altère le contact électrique et diminue fortement la fiabilité de l'action du système. Des essais pour remédier à ces inconvénients avec des matériaux d'étanchéité connus n'ont pas donné des résultats 35 satisfaisants parce que ces matériaux sont des isolants électriques et que le contact électrique est perturbé, au moins en partie. Des étoupages par des feuilles métalliques- sont pratiquement inutilisables parce que la pression,qui est nécessaire pour laisser l'étoupage des feuilles s'adapter au profil et pour 4-0 ainsi recouvrir complètement les organes en contact, est trop 16094 2 2011847 grande pour les éléments concernés par la présente invention. La présente invention a pour "but de remédier à ces difficultés. La Demanderesse a trouvé qu'en appliquant sur l'un des éléments de la connexion un métal tendre, tel que le 5 plomb, l'étain, le bismuth, l'indium, le lithium, le zinc, etc., ou des alliages de ces métaux, en une couche dont l'épaisseur ne dépasse pas 1,5 mm et à condition que la dureté maximum desdits métaux ne dépasse pas 2,5 dans l'échelle de îiohs, une faible pression sur au moins l'un des organes du système suffit 10 pour obtenir une liaison complètement étanche et conductrice d'électricité entre cet organe et un autre organe métallique non traité. Le fait surprenant dans la présente invention réside en ce que par exemple une feuille de plomb d'égale épaisseur, disposée entre ces deux organes métalliques, à la même pression ou 15 a une pression nettement plus élevée, ne peut pas assurer line étanchéité parfaite contre l'infiltration de 1'électrolyte, alors que si le plomb est appliqué selon l'invention sous forme d'une couche adhérente sur l'un des organes qui doivent être serrés l'un contre l'autre, on obtient une étanchéité parfaite. Le rapport 20 entre la dureté du métal tendre ou de l'alliage de métaux tendres d'étanchéité et la dureté du métal dur constituant les organes qui sont pressés l'un contre l'autre s'élève, exprimé, en unités Mohs, à au moins 1:2. Au moins l'un des organes métalliques de la 25 connexion peut être recouvert par électrolyse, de façon thermique ou par tout autre moyen connu par le métal mou ou par l'alliage d'étanchéité. On utilise,cependant,avantageusement un dépôt élec-trolytique parce que par réglage du courant, par le choix de 1'électrolyte et de la température on peut obtenir des dépôts qui 30 sont volumineux par suite de l'absorption d'hydrogène et nettement plus tendres que lorsqu'on obtient ces métaux, par exemple par fusion. Ainsi, avec une légère pression, on obtient facilement l'empreinte de l'organe non recouvert dans la couche de recouvrement de l'autre organe, qui est appliqué contre l'organe 35 non recouvert et, par conséquent, une étanchéité parfaite, de sorte que aucun électrolyte ne peut s'infiltrer et aucune corrosion se produire, de sorte que la liaison électrique est maintenue même après un long laps de temps. Des écrous et des boulons, qui sous forme non 40 traitée entraînent toujours vers le haut les électrolytes, ce 69 16094 ' 2011847 qui donne lieu à une corrosion et qui peuvent de ce fait être même totalement rongés, peuvent, lorsqu'ils ont été traités selon l'invention, être utilisés pendant des années à l'intérieur ou à l'extérieur d'électrolytes, sans qu'il se produise une 5 corrosion. Il suffit que le boulon soit recouvert selon l'invention d'un métal tendre ou d'ion alliage de métaux tendres qui puisse, sous la pression du boulon ou de l'écrou resserrés, s'adapter totalement à la surface extérieure rugueuse de l'écrou et donne ainsi une étanchéité parfaite entre le boulon et l'écrou 10 vis-à-vis des électrolytes qui ont tendance à monter vers le haut^ Ainsi peuvent être reliées des conduites, de manière usuelle, à l'aide de brides, de boulons et d'écrous, pourvu que l'une des brides soit recouverte selon l'invention d'un métal tendre ou un alliage de métaux tendres. L'étoupage normal à l'aide de 15 matières isolantes, telles que l'amiante, le "Klingerit", etc., peut être supprimé, ce qui peut être très avantageux du fait que ces étoupages en matière isolante constituent une gêne quand on veut, par exemple, obtenir une protection cathodique des tubes, L'étanchéité entre les brides due au métal tendre selon l*inven-20 tion fournit au courant électrique un passage qui est nécessaire pour la protection cathodique sans résistance et protège mieux contre la corrosion et cela à relativement peu de frais» La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien compren-25 cire comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en plan d'une structure polir la fixation d'une anode de consommation sur un objet en acier, par exemple une paroi de navire. La figure 2 représente la même structure en vue 30 de côté, seule une surface de l'objet à protéger étant montrée. La figure 3 est -une vue d'un détail de la structure de la -figure précédente, à savoir du contact à pointe de vis, représenté en coupe. La figure A- représente un autre dispositif avec 35 un boulon fileté. Les figures 1 à 3 montrent, de façon schématique, comment une anode de zinc est fixée à line paroi de_ navire 1 à l'aide d'aimants 2. Ces aimants 2 sont constitués par des anneaux magnétiques en céramique entre lesquels se trouvent des pièces 40 polaires en acier. Ces pièces polaires 3 sont maintenues par la 69 16094 4 2011847 force magnétique sur l'objet à protéger 1, par exemple une paroi de navire. L'anode de zinc (nor iessinée) est disposée sur les aimants à l'aide d'un jeu de boulons et écrous (voir par exemple la figure 4). Le contact électrique entre l'anode de zinc et la 5 paroi du navire est réalisé par l'intermédiaire des pièces polaires 3 des aimants et d'une construction à ressort munie d'une vis à pointe 5, le ressort 4- de la construction étant en contact conducteur de l'électricité avec le zinc, à l'emplacement 6. Cette construction, quand elle est neuve, a une résistance infé-10 rieure à 0,01 Ohm vis-à-vis du courant cathodique de protection. Cette résistance peut - après action de 1*électrolyte sur la construction pendant quelque temps et après qu'une corrosion par des électrolytes infiltrés se soit produite - atteindre 10 Ohms et davantage, ce qui met fin à une action efficace. Si, toutefois, 15 au moins aux points de contact du circuit les parties sensibles à la corrosion, telles que les pièces polaires en acier, les boulons, le ressort ou la vis à pointe, sont recouvertes, selon l'invention, avec un métal tendre comme le plomb, l'étain, le lithium ou leurs alliages, la résistance reste pendant longtemps 20 à la valeur de 0,01 Ohm comme à l'origine et une protection cathodique efficace est assurée. Aucune corrosion ne se produit par montée ou infiltration de 1'électrolyte* Ceci est dû au fait que par la pression qui est exercée aux points de contact sur l'organe recouvert d'un métal 25 tendre, on obtient des surfaces de contact parfaitement complémentaires, qui sont étanches vis-à-vis des électrolytes corrodants* Sur la figure 3 est indiqué comment cette étanchéité est assurée à l'emplacement de la pointe. La couche de 30 métal tendre 7,qui recouvre initialement toute la vis à pointe 5, est enlevée de l'extrémité par frottement lors de la pénétration de la pointe 8 dans la paroi 1 et forme autour du contact une collerette assurant 1'étanchéité. Un autre .exemple est fourni par une construction 35 métallique qui le trouve dans l'eau de mer et sur laquelle sont disposées des anodes de magnésium pour la protéger cathodiquement. La fixation de ces anodes est réalisée au moyen d'attaches qui sont munies d'un côté de trous taraudés pour permettre le contact avec l'organe de fixation des anodes de magnésium au moyen de vis 40 à pointe, alors que de l'autre côté de ces attaches se trouvent 69 16094 5 2011847 des fentes dans lesquelles sont vissées les vis à pointe qui servent ainsi à fixer ces attaches sur, par exemple, les nervures de fer de la construction à protéger. La figure 4- représente schématiquement une 5 liaison de ce type. Un boulon fileté 9 doit réaliser une liaison électrique entre deux organes métalliques 10 et 11. Le "boulon fileté présente une pointe 12 qui peut pénétrer dans l'organe 11. Tant qu'une telle liaison est neuve, son action est remarquable. Cependant, après un court laps de temps, il 10 se produit -une corrosion entre l'organe 11 et la vis à pointe, ainsi que dans le filetage du "boulon 9 dans l'organe 10. Toutes ces surfaces de contact corrodées établissent une résistance tellement grande pour le courant électrique que pratiquement plus aucune protection cathodique n'a lieu. La corrosion nuit égale-15 ment à la résistance mécanique de l'assemblage. Cependant si le boulon fileté 9 avec la pointe 12 est recouvert, selon l'invention, par électrolyse ou thermi-quement, d'une couche 13 en un métal tendre comme le plomb, l'étain ou un alliage plomb-étain, son action efficace se pour-20 suit pratiquement sans limites. Cette couche de métal tendre sur la construction forme dans le filetage une étanchéité complète vis-à-vis des électrolytes qui pourraient pénétrer et cela par la pression engendrée par le serrage du boulon. Pour obtenir cette étanchéité 25 il est avantageux qu'il y ait du jeu entre le filetage du "boulon et le taraudage de l'organe 10. La pointe du boulon, qui est vissée dans l'organe 11, forme également par la pression du serrage, des surfaces qui s'épousent parfaitement et/ou des collerettes d'étanchéité métalliques qui empêchent toute corro-30 sion entre les organes en raison de la déformation du métal tendre conformément à l'invention. Dans un autre exemple, pour éviter l'étoupage isolant usuel destiné à éviter le passage du courant entre deux tubes, que l'on désire protéger cathodiquement et qui sont fixés 35 l'un à l'autre à l'aide de brides, de boulons et d'écrous usuels, on applique, selon l'invention, une couche d'un métal tendre sur au moins l'une des brides. Sous l'action de la pression des boulons et des écrous, cette couche forme un tout se raccordant parfaitement et qui est dépourvu de toute cavité dans laquelle 40 1'électrolyte pourrait se rassembler et provoquer la corrosion. 69 16094 2011847 le métal tendre peut être appliqué sur la bride dans un bain d'électrolyse qui donne des dépôts qui, en raison a) d'une densité de courant trop élevée, b) d'une température trop élevée, c) d'un pH trop faible ou d'un dépaut de liaisons métalliques, 5 sont si volumineux que leur dureté est inférieure d'au moins 20 % à celle que l'on obtient en y disposant une feuille de manière connue. Dans le cas du plomb, la dureté d'une telle feuille est de 1,5 dans l'échelle de Mohs, alors qu'elle n'est que de 1,2 selon l'invention. 10 Des tubes qui sont assemblés selon l'invention permettent une protection cathodique plus facile et plus efficace que celle obtenue avec des joints d'étanchéités connus. Dans les exemples donnés, il peut être, pour des raisons pratiques, plus simple de munir l'un comme l'autre 15 des organes métalliques d'une couche de métal tendre. 69 16094 7 2011847 REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration d'au moins une des surfaces de deux organes métalliques qui sont reliés sous une pression constante et qui servent de contact électrique dans 5 des conditions corrosives, caractérisé en ce que au moins un de ces organes est recouvert d'un métal dont la dureté est inférieure à la moitié de la dureté de l'organe recouvert. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté du métal tendre est inférieure à 2,5 sur 10 l'échelle de Hohs. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le métal tendre appartient au groupe des métaux plomb, étain, bismuth, lithium ou à leurs alliages. 4. Procédé selon les revendications 1 à 35 15 caractérisé en ce que ces métaux sont disposés par électrolyse. 5» Procédé selon la revendication 4-, caractérisé en ce que le dépôt est effectué dans des conditions, telles que la dureté apparente du métal soit inférieure d'au moins 20 % h celle obtenue par coulage. * 20 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que entre les organes de fixation^.- une place est ménagée pour une couche de métal tendre. 7« Dispositif obtenu selon l'une des revendications précédentes.