L’hydrogène et les capteurs de pressions (cas du bio-fouling)
L’encrassement biologique (bio-fouling)
L‘encrassement biologique ou bio-fouling est l‘accumulation de micro-organismes, plantes, algues ou animaux sur des surfaces humides, des entrées d‘eau, des canalisations, des grilles, des bassins et bien sûr les instruments de mesure. Ces dispositifs peuvent alors être dégradés et donc ne plus remplir correctement leur fonction.
L’antifouling
L‘antifouling regroupe les procédés qui permettent de prévenir ou de retirer ces accumulations :
• Les revêtements toxiques spécifiques qui tuent les organismes responsables du bio-fouling. Cependant ils sont dorénavant majoritairement interdits pour des raisons environnementales suite à l‘application d‘une directive européenne sur les matériaux biocides.
• Les revêtements spécifiques non-toxiques qui préviennent l‘accumulation des micro-organismes. Ces revêtements sont basés sur des polymères organiques et jouent sur leur faible énergie de surface et capacité à avoir de très faibles frottements.
• L‘antifouling à ultrasons. Des émetteurs d‘ultrasons sont montés dans et autour de la coque de navires de petite et de moyenne tailles. Ce système est particulièrement adapté pour lutter contre la prolifération des algues.
• Le décapage par irradiation par laser pulsé. Cette technologie est efficace face aux moules zébrées qui sont assommées ou tuées le temps d‘une microseconde où l‘eau est traversée par une haute tension électrique.
• L’antifouling par électrolyse :
• Les micro-organismes ne survivent pas dans un environnement composé d‘ions cuivre.
• Les ions cuivre permettent l’électrolyse au contact d’une anode cuivre.
• Dans la plupart des cas, le revêtement de la cuve sert ou la coque servent de cathode.
• Une anode de cuivre peut être installée dans la configuration afin pour provoque l‘électrolyse entre l’anode et la cathode.
L’électrolyse peut donc aussi atteindre l’instrumentation des cuves de ballast qui subit alors des dégâts collatéraux : de la corrosion et une différence de potentiel électrique entre les matériaux.
Les effets de l’électrolyse sur les capteurs piézorésistifs
• L’électrolyse crée des anions d’hydrogène (H+).
• Du fait de leur charge positive, les ions H+ vont vers la cathode (cuve de ballast ou coque) où est installé le capteur.
• La partie du capteur en contact avec les ions est aussi la plus fine : la membrane de mesure. Les ions H+ arrivent alors à s’infiltrer dans la cellule de mesure.
• En même temps, la cathode émet des électrons du fait de la différence de potentiel.
• L’ion H+ se lie a un électron formant ainsi du dihydrogène (H2) qui s’accumule dans la cellule de mesure.
• Si cette réaction dure un certain temps, la concentration de H2 augmente dans la chambre de mesure et celle-ci se gonfle. Ainsi le capteur subit une dérive et relaie des valeurs incorrectes.
Rapport d’analyse
Des capteurs de pression en acier inoxydable en service pendant 2 à 3 ans dans des cuves de ballasts de navires ont été analysés et les recherches ont donné les résultats suivants:
En pratique, la formation de dépôts sur l’acier inoxydable ne peut pas être évitée. La formation d’hydrogène et sa pénétration doivent être impérativement considérées. C’est pourquoi sous de telles conditions la membrane de mesure doit être faite d’un matériau plus résistant à la corrosion comme le titane.
Aussi, de la corrosion peut apparaitre sur toutes les parties métalliques du capteur et notamment dans les interstices laissées par des joints ou une soudure incomplète. Dès qu’une infiltration a lieu, seulement certains réactifs se diffusent dans l’interstice, ce qui crée une différence de potentiel. Cette dernière additionnée aux différences de concentration mènent à une corrosion électro–chimique dans l’interstice par l’hydrogène ou à ses alentours immédiats par l’oxygène. Ainsi, la membrane se doit d’être soudée et non simplement vissée avec un joint torique.
Recommandations techniques
Grâce aux résultats de ces analyses, STS Sensor Technik Sirnach AG a designé des capteurs piézorésistifs sans élastomère dont la membrane et le boîtier sont en titane. Cela afin de vous proposer le meilleur rapport qualité-prix-durabilité (plus de 10 ans) pour vos applications maritimes et la mesure des niveaux d’eau de mer.
Plus d’informations sur le produit STS qui répond à ces problématiques : le PTM.MT/N/Ex
