Etude des facteurs de risque de la corrosion bactérienne des aciers au carbone induite par les bactéries anaérobies sulfurogènes PDF Download
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SUR SITE, IL A ETE OBSERVE QUE LA CORROSION BACTERIENNE POUVAIT CONDUIRE A DES PERCEMENTS TRES RAPIDES D'OLEODUCS. IL S'AGIT D'UNE CORROSION PAR PIQURES FOUDROYANTE AVEC DES VITESSES DE PENETRATION D'AU MOINS UN CM/AN POUR UN ACIER AU CARBONE. UNE EVALUATION PRATIQUE DU RISQUE ASSOCIE A UNE CONTAMINATION BACTERIENNE EST DONC D'ABORD LA PREVISION DE CORROSIONS AUSSI RAPIDES. SCHEMATIQUEMENT, LA CORROSION LOCALISEE EST LA STABILISATION D'UN COUPLE GALVANIQUE ENTRE UNE PETITE ANODE ET UNE GRANDE CATHODE L'ENTOURANT. LE COURANT GALVANIQUE CIRCULANT ENTRE CES DEUX ELECTRODES EST LA COMPOSANTE PRINCIPALE DE LA VITESSE DE CORROSION A L'INTERIEUR DE LA PIQURE. LA MESURE DE CE COURANT CONSTITUE UNE ESTIMATION DU RISQUE ASSOCIE A UNE CONTAMINATION BACTERIENNE. EN CONSEQUENCE, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE TECHNIQUE ELECTROCHIMIQUE QUI CONSISTE A INITIER ARTIFICIELLEMENT UNE PIQURE A L'AIDE DE DEUX ELECTRODES SEPAREES. LE DEVELOPPEMENT DE BIOFILMS CONDUCTEURS A NECESSITE LA MISE AU POINT DE MONTAGES SPECIFIQUES ELIMINANT TOUT RISQUE D'ARTEFACT. LES FACTEURS DE RISQUE RELIANT UNE CONTAMINATION BACTERIENNE AU DEVELOPPEMENT D'UNE CORROSION PAR PIQURE RAPIDE SONT ETUDIES EN COMPARANT LE COURANT DE COUPLAGE NATUREL CIRCULANT ENTRE LES DEUX ELECTRODES. EN CONDITIONS STERILES, LE COURANT DE COUPLAGE EST NUL ALORS QU'IL EST STABLE EN PRESENCE D'UN BIOFILM DE BACTERIES SULFUROGENES. QU'IL S'AGISSE DE BACTERIES SULFATO-REDUCTRICES (BSR) OU THIOSULFATO-REDUCTRICES STRICTES (BTR), LA PRESENCE ET L'UTILISATION DE THIOSULFATE APPARAISSENT COMME UN FACTEUR DE RISQUE MAJEUR, CONDUISANT A DES VITESSES DE PENETRATION POUVANT ATTEINDRE LE CENTIMETRE PAR AN. UN MILIEU FORTEMENT TAMPONNE REND UNE TELLE CORROSION BEAUCOUP PLUS DIFFICILE. NOS EXPERIENCES ONT AUSSI MONTRE QUE LA FORMATION D'UN BIOFILM ABONDANT EST UNE CONDITION NECESSAIRE DE LA CORROSION BACTERIENNE. LES BACTERIES SULFUROGENES HYDROGENOTROPHES APPARAISSENT PARTICULIEREMENT APTES A FORMER UN BIOFILM SUR ACIER, ET A ENTRAINER PAR LA DE FORTES VITESSES DE CORROSION. L'HYDROGENOTROPISME SERAIT DONC LE FACTEUR DE RISQUE PRINCIPAL EN CORROSION BACTERIENNE
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SUR SITE, IL A ETE OBSERVE QUE LA CORROSION BACTERIENNE POUVAIT CONDUIRE A DES PERCEMENTS TRES RAPIDES D'OLEODUCS. IL S'AGIT D'UNE CORROSION PAR PIQURES FOUDROYANTE AVEC DES VITESSES DE PENETRATION D'AU MOINS UN CM/AN POUR UN ACIER AU CARBONE. UNE EVALUATION PRATIQUE DU RISQUE ASSOCIE A UNE CONTAMINATION BACTERIENNE EST DONC D'ABORD LA PREVISION DE CORROSIONS AUSSI RAPIDES. SCHEMATIQUEMENT, LA CORROSION LOCALISEE EST LA STABILISATION D'UN COUPLE GALVANIQUE ENTRE UNE PETITE ANODE ET UNE GRANDE CATHODE L'ENTOURANT. LE COURANT GALVANIQUE CIRCULANT ENTRE CES DEUX ELECTRODES EST LA COMPOSANTE PRINCIPALE DE LA VITESSE DE CORROSION A L'INTERIEUR DE LA PIQURE. LA MESURE DE CE COURANT CONSTITUE UNE ESTIMATION DU RISQUE ASSOCIE A UNE CONTAMINATION BACTERIENNE. EN CONSEQUENCE, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE TECHNIQUE ELECTROCHIMIQUE QUI CONSISTE A INITIER ARTIFICIELLEMENT UNE PIQURE A L'AIDE DE DEUX ELECTRODES SEPAREES. LE DEVELOPPEMENT DE BIOFILMS CONDUCTEURS A NECESSITE LA MISE AU POINT DE MONTAGES SPECIFIQUES ELIMINANT TOUT RISQUE D'ARTEFACT. LES FACTEURS DE RISQUE RELIANT UNE CONTAMINATION BACTERIENNE AU DEVELOPPEMENT D'UNE CORROSION PAR PIQURE RAPIDE SONT ETUDIES EN COMPARANT LE COURANT DE COUPLAGE NATUREL CIRCULANT ENTRE LES DEUX ELECTRODES. EN CONDITIONS STERILES, LE COURANT DE COUPLAGE EST NUL ALORS QU'IL EST STABLE EN PRESENCE D'UN BIOFILM DE BACTERIES SULFUROGENES. QU'IL S'AGISSE DE BACTERIES SULFATO-REDUCTRICES (BSR) OU THIOSULFATO-REDUCTRICES STRICTES (BTR), LA PRESENCE ET L'UTILISATION DE THIOSULFATE APPARAISSENT COMME UN FACTEUR DE RISQUE MAJEUR, CONDUISANT A DES VITESSES DE PENETRATION POUVANT ATTEINDRE LE CENTIMETRE PAR AN. UN MILIEU FORTEMENT TAMPONNE REND UNE TELLE CORROSION BEAUCOUP PLUS DIFFICILE. NOS EXPERIENCES ONT AUSSI MONTRE QUE LA FORMATION D'UN BIOFILM ABONDANT EST UNE CONDITION NECESSAIRE DE LA CORROSION BACTERIENNE. LES BACTERIES SULFUROGENES HYDROGENOTROPHES APPARAISSENT PARTICULIEREMENT APTES A FORMER UN BIOFILM SUR ACIER, ET A ENTRAINER PAR LA DE FORTES VITESSES DE CORROSION. L'HYDROGENOTROPISME SERAIT DONC LE FACTEUR DE RISQUE PRINCIPAL EN CORROSION BACTERIENNE
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Un système expérimental de colonisation bactérienne en milieu circulant a été mis au point pour étudier l'influence d'un biofilm mixte sur l'acier inoxydable AISI 316 L. Le biofilm a été créé sur l'acier en conditions aérées par l'espèce fermentative Vibrio natriegens. L’espèce sulfato-réductrice de Sulfovibrio vulgaris a alors été introduite dans le système et a colonisé la surface, représentant environ 5% de la population totale. La fixation d'une espèce anaérobie dans le biofilm prouve l'existence de zones désaerées dans celui-ci. Les réactions électrochimiques à la surface de l'acier ont été analysées par un suivi du potentiel libre et la trace des courbes de polarisation potentiodynamique. La présence du biofilm n'induit pas de corrosion mais semble ralentir la réduction cathodique de l'oxygène et donc diminuer le risque de corrosion. Cet effet est renforcé quand D. vulgaris est présente dans le biofilm. Une remontée du potentiel libre a été observée, similaire à des cas décrits en milieu naturel sur des aciers inoxydables. Un cas de corrosion perforante d'acier doux en milieu portuaire présentait les caractéristiques d'une corrosion anaérobie liée à la présence de bactéries sulfato-réductrices. La population de bsr cultivables a été dénombrée dans son ensemble et en fonction des donneurs d'électrons utilisés, parallèlement à une analyse des produits de corrosion. La colonisation est quantitativement très importante, atteignant 1,1 x 108 cellules/cm2 au maximum. Sa structure est différente dans les zones de corrosion accélérée et dans les zones saines. En zone corrodée; les bsr utilisant le benzoate et le propianate sont plus abondantes. Une souche appartenant au genre sporulant desulfotomaculum a été isolée à partir de ces substrats, suggérant une oxydation partielle dans la zone à risque de perforation. Des essais de corrosion in vitro ont cependant montré que la microflore de cette zone provoquait une perte de poids importante de l'acier, en l'absence d'oxygène. Ce phénomène n'est observé qu'en présence d'une population diversifiée, proche de celle présente in situ. Il n'est pas reproduit avec un mélange de deux souches purifiées.
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CE TRAVAIL DE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DE L'ETUDE DE LA CORROSION INFLUENCEE MICROBIOLOGIQUEMENT DES ACIERS AU CARBONE ET PLUS PARTICULIEREMENT DANS LE CAS DE MILIEUX ANAEROBIES SALINS (3% DE NACL) CONTENANT DES BACTERIES SULFATO-REDUCTRICES (DESULFOVIBRIO GABONENSIS, DSM 10636). DANS CES MILIEUX, DES CORROSIONS FULGURANTES PAR PIQURE PRENNENT PLACE SOUS LE BIOFILM RECOUVRANT LE SUBSTRAT METALLIQUE. UN CAPTEUR A ELECTRODES CONCENTRIQUES PERMET D'AMORCER LE PHENOMENE DE BIOCORROSION EN RECREANT LES CONDITIONS PROPICES A UN DEMARRAGE DE PIQURE, PUIS EN MESURANT LE COURANT DE CORROSION RESULTANT. L'AMORCE DE PIQURE EST REALISEE PAR CONDITIONNEMENT ELECTROCHIMIQUE DES ELECTRODES CONSTITUTIVES DU CAPTEUR OU PAR UNE SUPPRESSION LOCALE DU BIOFILM PAR GRATTAGE MECANIQUE, CONDUISANT A UNE CORROSION DE TYPE GALVANIQUE QUI SERA PAR LA SUITE ENTRETENUE PAR LE METABOLISME BACTERIEN. CE PROTOCOLE EST APPLICABLE A UNE ETUDE SUR SITE INDUSTRIEL POUR LA DETECTION ET LE SUIVI DU COMPORTEMENT VIS A VIS DE LA BIOCORROSION DES STRUCTURES METALLIQUES (BREVET EN 00/06114, MAI 2000). PAR LA SUITE, UNE APPLICATION A CARACTERE FONDAMENTAL UTILISE LE CAPTEUR DE BIOCORROSION POUR DES ETUDES PAR SPECTROSCOPIE D'IMPEDANCE ELECTROCHIMIQUE (SIE), PAR ANALYSE DU BRUIT ELECTROCHIMIQUE ET PAR CARTOGRAPHIE DE COURANT A L'AIDE DE MICRO-ELECTRODES. LA TECHNIQUE DE SIE MET AINSI EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DES PRODUITS DE CORROSION (FES) DANS L'AMORCE DE LA BIOCORROSION SUR UN ACIER AU CARBONE. DE PLUS, SELON LA METHODE D'AMORCAGE APPLIQUEE, L'ANALYSE DE BRUIT ELECTROCHIMIQUE FAIT APPARAITRE DES PROCESSUS SUPPLEMENTAIRES (DEGAGEMENT GAZEUX) QUI PERTURBENT LA DETECTION DE LA BIOCORROSION. L'INITIATION DE LA BIOCORROSION SUR UNE SURFACE PROPRE A PROXIMITE D'UN BIOFILM EST CONFIRMEE PAR LA CARTOGRAPHIE DE COURANT. CES DIFFERENTS RESULTATS ONT DONC AMENE A CONSIDERER LE CAPTEUR A ELECTRODES CONCENTRIQUES COMME UN OUTIL INDISPENSABLE POUR UNE ETUDE DE LA BIOCORROSION EN LABORATOIRE OU SUR SITE INDUSTRIEL.
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Les aciers inoxydables doivent leur résistance à la corrosion à la formation d'une couche d'oxyde à leur surface, communément qualifiée de film passif, qui a une épaisseur de quelques nanomètres et se compose majoritairement d'oxydes et/ou d'hydroxydes de Fe(III) et de Cr(III). Cependant, dans des milieux agressifs, la stabilité de la couche d'oxyde peut être compromise, ce qui peut déclencher des phénomènes de corrosion (localisée ou généralisée). Par exemple, en présence de microorganismes, et plus particulièrement de bactéries, l'adhésion bactérienne et la formation d'un biofilm à la surface peut conduire à l'initiation et/ou à l'accélération des processus de corrosion : on parle alors de biocorrosion. Dans un premier temps, nous avons caractérisé la couche d'oxyde formée à la surface de l'acier inoxydable duplex 2304 par un couplage de techniques fines d'analyse des surfaces (XPS et ToF-SIMS). Nous avons notamment mis en évidence des différences concernant la composition chimique de la surface sur chacune des phases de l'alliage duplex. Dans un second temps, nous avons caractérisé la surface de l'alliage duplex au cours de l'adhésion de bactéries marines aérobies Pseudoalteromonas NCIMB 2021 en milieu marin par un couplage de techniques de caractérisation microscopiques (microscopie à épifluorescence, MEB et AFM), de techniques fines d'analyse des surfaces (XPS et ToF-SIMS) et de techniques électrochimiques (suivi du potentiel à l'abandon, courbes de polarisation anodiques et cathodiques). Nous avons notamment montré que la formation du biofilm s'accompagne de modifications de la couche d'oxyde.
Author: Rebecca Leite de Souza Moreira Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 143
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La sûreté du stockage de déchets nucléaires est un sujet de préoccupation majeure. Il est prévu de stocker les déchets de haute activité pendant des millions d’années dans des conteneurs métalliques enfouis dans des formations argileuses à une profondeur de 500 m. La resaturation du milieu va entraîner l’arrivée d’eau au contact du colis provoquant la corrosion des matériaux métalliques en milieu anoxique, avec production d’hydrogène et de produits de corrosion comme des oxydes de fer III. Cette production d’hydrogène représentera une nouvelle source énergétique pour le développement bactérien. La croissance des biofilms bactériennes dans l’environnement des conteneurs en acier carbone pourrait contribuer à la biocorrosion. L’objectif de cette étude était de caractériser les interfaces électrochimiques afin de comprendre les mécanismes de la biocorrosion de l’acier au carbone mis en jeu en présence de Shewanella oneideinsis, une bactérie ferri-réductrice et hydrogénotrophe. Pendant cette étude les oxydes de fer III et l’hydrogène formés à partir de la corrosion anaérobie ont été utilisés comme donneur et accepteur d’électrons respectivement pour le métabolisme bactérien. Le taux de consommation d’hydrogène a été estimé à l’aide de la technique de microscopie électrochimique à balayage. Enfin, l’influence de la génération locale d’hydrogène a été évaluée par chronoampérométrie. Finalement, le mécanisme de la corrosion généralisée a été mis en évidence à partir des techniques d’impédance globale et locale.
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Les structures métalliques en acier au carbone immergées en eau de mer naturelle sont exposées à d’importants phénomènes de corrosion, parfois diagnostiqués comme étant influencés par les micro-organismes. La présence d’éléments d’alliage dans les aciers faiblement alliés pourrait constituer une amélioration de la résistance à la corrosion des structures. Dans ce contexte, des essais sont réalisés sur une gamme d’aciers commerciaux contenant de 0,05% à 11,5% de chrome, par immersion en eau de mer naturelle sur site et en présence de fortes concentrations en bactéries sulfurogènes marines, en laboratoire. Les résultats gravimétriques, microbiologiques, électrochimiques, ainsi que l’analyse des produits de corrosion montrent un phénomène de corrosion composé de plusieurs phases. Une phase préliminaire de ralentissement de la corrosion généralisée est corrélée à la présence de bactéries sulfurogènes sessiles et à une formation importante de composés soufrés, la durée de cette phase diminuant avec l’augmentation de la teneur en éléments d’alliage des aciers. Cette phase est vraisemblablement suivie d’une augmentation de la corrosion, visible pour certains aciers seulement, après 8 mois d’immersion en eau de mer naturelle. Les éléments chrome et molybdène montrent simultanément une influence bénéfique pour la corrosion généralisée et un effet toxique pour les bactéries sulfurogènes. Cette étude pluridisciplinaire reflète la complexité des interactions entre les bactéries et les aciers ; les bactéries sulfurogènes semblent impliquées dans les processus de corrosion en eau de mer naturelle et des études complémentaires permettront d’approfondir les mécanismes mis en jeu.
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DENOMBREMENT DES BACTERIES SULFATOREDUCTRICES DANS LES DEPOTS DE CORROSION SUR LA COLONNE DE PRODUCTION D'UN PUITS GEOTHERMIQUE. ISOLEMENT ET CARACTERISATION DE DEUX ESPECES NOUVELLES, THERMOPILES, DE DESULFOTOMACULUM. UTILISATION DE TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES DE MESURE DE LA CORROSION POUR EN ETUDIER LES MECANISMES. SUIVI DES VARIATIONS DU POTENTIEL DE CORROSION DU METAL (ACIER AU CARBONE), CALCUL DES VITESSES DE CORROSION PAR DOSAGE DU FER ET PAR EXTRAPOLATION DES DROITES DE TAFEL, ESTIMATION DE LA BIOMASSE BACTERIENNE SUR LES SURFACES METALLIQUES (DOSAGE DES PHOSPHOLIPIDES), CONSTITUTION D'UNE PILE BIOLOGIQUE, ETUDE DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DES COUCHES FORMEES SUR LES SURFACES
Author: Xavier Campaignolle
Author: Xavier Campaignolle
Author: IFREMER (BREST). DIRECTION INGENIERIE TECHNOLOGIE INFORMATIQUE. GENIE OCEANIQUE. MATERIAUX MARINS.
Author: Nadia Benbouzid-Rollet
Author: NICOLAS.. MONFORT MOROS
Author: J. CHANTEREAU
Author: Elise Gardin
Author: Donald E. Tackett
Author: Rebecca Leite de Souza Moreira
Author: Emilie Dajoux Malard
Author: Sylvie Daumas