Corrosion de l'acier au bord de la mer
Ce quatrième exercice du bac S 2013 en Asie est l'exercice de spécialité. Il vaut 5 points et se traite en 50 minutes environ. Le thème est concret : on veut construire un ponton sur piliers métalliques en milieu marin, et il faut comprendre comment l'acier se corrode pour prolonger la durée de vie de l'ouvrage. L'exercice repose entièrement sur l'exploitation de quatre documents, d'abord à travers un QCM, puis dans une synthèse rédigée.
Question 1 : le QCM sur documents
Six affirmations sont à valider ou à réfuter, en précisant chaque fois le document utilisé. La corrosion n'est pas la même sur toute la hauteur du pilier : le document 3 distingue des zones d'attaque forte, moyenne et faible. La quantité de dioxygène n'est pas uniforme non plus : d'après le document 2, elle est maximale dans la zone d'aération et minimale dans le sol. La base du pilier, enfoncée dans le sol, est la zone d'attaque faible : l'affirmation 3 est fausse, et les documents 2 et 3 se confirment. La température a bien une influence : après 5 ans, la perte est d'environ 0,16 mm en mer chaude contre 0,06 mm en mer froide. L'équation proposée pour la corrosion humide est fausse, car elle ne fait pas intervenir le dioxygène et ne conserve pas l'élément oxygène ; en additionnant les deux demi-équations, on obtient Fe + ½ O2 + H2O → Fe2+ + 2 HO-. Enfin, en atmosphère humide et polluée, la perte atteint bien 0,2 mm à 5 ans. Le piège principal est d'oublier la colonne des documents : le barème évalue la réponse et le document cité ensemble.
Question 2 : la synthèse argumentée
La synthèse demande au moins vingt lignes et l'utilisation de tous les documents. Le corrigé l'organise en paragraphes titrés. D'abord, le phénomène est électrochimique : des piles se forment à la surface de l'acier, le fer est oxydé à l'anode et le dioxygène réduit à la cathode, l'eau de mer jouant le rôle d'électrolyte très conducteur. Ensuite, l'attaque varie avec la hauteur, en lien avec la teneur en dioxygène : forte dans la zone d'embruns et dans la zone de basses eaux, moyenne dans la zone de marnage et en immersion permanente, faible dans le sol. Puis le milieu intervient : humidité, pollution et température élevée accélèrent la corrosion, comme le montrent les courbes du document 4. Viennent enfin les pistes : prévoir une surépaisseur d'acier, environ 0,04 mm par an dans le pire cas, soit 2 mm en 50 ans ; appliquer une peinture ou un revêtement, en priorité dans les zones les plus attaquées ; fixer des blocs de zinc, plus réducteur que le fer, qui s'oxydent à sa place ; ou choisir un acier inoxydable, efficace mais coûteux.
Les pièges de la synthèse
Recopier les documents sans les relier est l'erreur la plus courante. Le correcteur attend des liens explicites : le dioxygène du document 2 pour expliquer les zones du document 3, une comparaison chiffrée des courbes du document 4, les demi-équations du document 1. Un regard critique est aussi valorisé : le document 4 concerne des atmosphères et non l'acier immergé, la surépaisseur calculée n'est donc qu'un ordre de grandeur ; et la zone de basses eaux est plus attaquée que celle de marnage, pourtant mieux aérée, ce qui montre que le dioxygène n'explique pas tout.
Conseils pour réussir cet exercice
Construisez la synthèse en trois temps : le problème posé, une réponse organisée qui cite chaque document par son numéro avec une valeur lue, puis une conclusion critique. Pour vérifier une équation d'oxydoréduction, écrivez les deux demi-équations dans le sens réel, ajustez le nombre d'électrons, additionnez, puis contrôlez les éléments et les charges. L'anode sacrificielle relève des connaissances personnelles : savoir l'expliquer avec la pile zinc-fer fait la différence.