Traitements contre la corrosion et l'entartrage pour l'eau chaude sanitaire ECS

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Introduction

Avant de lire dans le détail cette page il est souhaitable de parcourir auparavant la page entartrage et Legionella comme la page corrosion et choix des matériaux. La présente page est autant didactique que technique.
Les traitements (appelés à tort inhibiteurs filmogènes) sont destinés aux eaux chaudes sanitaires et ils touchent une eau susceptible d'être consommée.
Les molécules autorisées sont peu nombreuses et elles relèvent d'une autorisation donnée par le Conseil Supérieur d'Hygiène Publique.
Dans ce domaine, il existe aussi des différences entre les principaux pays industrialisés.
La situation n'est pas très claire pour les produits de nettoyage et de désembouage des réseaux. La logique voudrait que, à la remise en eau, l'on contrôle "l'alimentarité" de l'eau et que les produits les plus efficaces, à condition de les éliminer, soient utilisables.
Ainsi, une molécule désinfectante, autorisée dans un produit pour laver la vaisselle, sans contrôle analytique dans son usage, n'est, à priori, pas autorisée pour nettoyer un réseau d'eau chaude, même si le nettoyage est contrôlé par les meilleurs spécialistes français (techniciens, laboratoires). ceci conduit à des utilisations "pirate " de technologies appliquées en routine dans les pays voisins et à une sur consommation d'eau de javel, avec les conséquences que l'on connaît:

- résultats incertains,
- corrosion irréversible des équipements avec création d'un terrain beaucoup plus favorable au développement ultérieur du biofilm et de la Legionella

Les équipements:

La première approche consiste à modifier l'équilibre calco-carbonique de l'eau.
Le caractère entartrant de l'eau dépend, comme indiqué dans une autre page:

- du pH de l'eau. Celui-ci est difficilement modifiable,
- de la température de l'eau au niveau de la couche limite. Ce paramètre est difficile à corriger,
- des bicarbonates (le TAC de l'eau). Une décarbonatation est techniquement possible mais elle est réservée aux grosses installations,
- la dureté de l'eau (le THCa). Ce paramètre est très facile à ajuster, principalement par adoucissement,
- et pour terminer la salinité qui a un comportement peu important.

En général l'on cherche à réduire la quantité de calcium afin de positionner la dureté calcique, dans le réseau, pour obtenir une eau très légèrement corrosive, à chaud (Index de Ryznar, calculé pour la température de peau la plus élevée, légèrement supérieur à 6 et un index de Langelier légèrement négatif).
Il ne faut surtout pas trop adoucir l'eau et risquer un comportement trop agressif, en absence d'un traitement inhibiteur de la corrosion adapté dans l'eau.
Le plus souvent la dureté calcique sera règlée entre 12 et 15 °F (TH Ca de l'ordre de120-150 mg/l, soit environ 55 à 90 mg/l exprimé en calcium).
La technique la plus utilisée est l'adoucissement sur résines. Cet appareil produit une eau sans calcium. Un by-pass mélangeant de l'on non adoucie et de l'eau adoucie assurera une composition adaptée.
Le by-pass devra être périodiquement contrôlé par le fabriquant ou l'exploitant et faire l'objer de contrôles réguliers.
Il est bon aussi de désinfecter les résines avec une procédure reconnue par le fabriquant puis un rinçage.
D'autres techniques, faisant appel aux membranes (osmose inverse, électrodialyse, nanofiltration) se développent.

Molécules autorisées:

Seules quelques molécules chimiques font l'objet d'une autorisation.
On peut citer:

* l'acide phosphorique et ses sels (souvent appelée OPO4 )

L'orthophosphate est un inhibiteur de corrosion des aciers principalement. Dans l'eau, pour agir efficacement contre la corrosion il a besoin :

- d'un surdosage initial pour passiver les zones à protéger,
- d'un dosage suffisant pour entretenir la protection contre la corrosion,
- d'une injection permanente. La protection qui se situe au niveau des zones anodiques des piles de corrosion ne supporte aucun arrêt dans l'injection. Un arrêt dans l'injection conduit à une destruction partielle de la protection et à une focalisation de la corrosion sur ces zones,
- d'une teneur minimale en calcium. Le calcium participe aux mécanismes de passivation en liaison avec l'OPO4, Celle -ci est de l'ordre de 40 mg/l de calcium (exprimé en Ca++) ou une dureté calcique de 10 °F (100 mg/l). Si l'eau est adoucie, ce qui est un moyen classique pour réduire l'entartrage des réseaux, un by-pass et un mélange d'eau adoucie (sans calcium) et d'eau normale (avec du calcium) est indispensable. Sur une eau trop adoucie, l'inhibiteur de la corrosion ne fonctionnera pas ou très mal,
- une teneur maximale en calcium. C'est la faille dans ce type de traitement avec les températures élevées (§ ci-après). Aux pH usuels de l'eau dans les réseaux d'eau chaude, si la teneur en calcium est élevée l'OPO4 précipite et cette molécule disparaît comme inhibiteur de la corrosion et entartre les installations. Les polyphosphates minimisent un peu ce problème mais, malheureusement l'on ne peut pas utiliser, dans l'eau potable, les excellents dispersants du phosphate tricalcique utilisés dans les eaux industrielles,
- une température raisonnable au niveau de l'eau et au niveau de la couche limite sur les matériaux. Les courbes de solubilité du phosphate tricalcique (avec indirectement la disponibilité dans l'eau d'OPO4 inhibiteur) montrent que cette solubilité s'effondre lorsque la température de l'eau monte au-delà de 50 °C. Ceci veut dire q'un inhibiteur à base OPO4 ne fonctionnera pas bien si l'on modifie la température de l'eau dans un réseau E.C.S. .

* les polyphosphates ( ou PPO4) qui sont des chaînes de phosphates, assimilables à un petit polymère.On peut ainsi citer :

l'hexamétaphosphate ou HMP,
le pyrophosphate ou PP,
le tripolyphosphate ou TPP

Les PPO4 sont à la fois des :
- inhibiteurs d'entartrage du carbonate de calcium et dans une moindre mesure du phosphate tricalcique,
- inhibiteurs de corrosion (de performance moyenne) pour les zones cathodiques.

* Le zinc (sous forme d'ion Zn++), provenant de sels de zinc (chlorure de zinc ou sulfate de zinc). Cet ion est un excellent inhibiteur de corrosion des zones cathodiques. Dans les eaux chaudes sanitaires, le zinc ne peut être associé à des dispersants. Il va précipiter naturellement :
Lorsque le pH de l'eau dépasse 8-8,2. Ce peut être le cas à proximité du point d'injection de l'eau de javel (ce produit est très alcalin), ou durant les phases de nettoyage en présence de fortes doses d'eau de javel,
Lorsque la température de l'eau (ainsi que la température au niveau de la couche limite) est trop élevée (> 50 °C) en absence de dispersants.

*Les silicates. Il s'agit d'inhibiteurs plus complexes à utiliser et capables d'agir sur les aciers, galvanisés ou non, le cuivre.. Le dosage de ces produits est peu évident à suivre et les risques d'un encrassement irréversible existent.

Les formulations :
Il est plus que souhaitable d'utiliser des formulations homologuées en France par le CSTB. L'homologation n'est pas une garantie de résultat mais vous aurez un produit :
- Testé avec un mode d'emploi et des limites d'utilisation,
- Conforme à la législation française,
- Contrôlé en fabrication.

Limites de fonctionnement :
Comme cela a été indiqué plus haut, les inhibiteurs de corrosion destinés aux E.C.S. présentent les lacunes suivantes :
- Efficacité limitée sur les matériaux autres que l'acier (galvanisé ou non)
- Performance médiocre en anticorrosion sur les eaux chaudes (ou avec une couche limite à température élevée). Le seuil se situe vers 50 °C. Un traitement thermique ou une augmentation de la température de l'eau (passage dans la boucle de 50 à 70 °C aura un effet désastreux sur la corrosion des aciers et aucun traitement anticorrosion ne fonctionne correctement,
- Aux fortes et aux faibles duretés. Un adoucissement partiel de l'eau est très utile. Son réglage devra être confié à des spécialistes et un contrôle régulier de la qualité de l'eau est à prévoir.

Il faut donc :
- Mettre en place des outils (coupons de corrosion, manchettes démontables, sondes électriques), pour suivre la corrosion. Sur de l'acier, celle-ci, sur 30 jours devra rester en deçà des 75 µm/an
- Limiter l'usage des oxydants au strict nécessaire.

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Mise à jour juillet 2001- Révision 1-
copyright IRH Environnement et Jean-Louis ROUBATY 2001