Localized corrosion of carbon steels induced by sulphato-reducing bacteria. Development of a specific sensor.
Corrosion localisée des aciers au carbone induite par des bactéries sulfato-réductrices. Développement d'un capteur spécifique.
Résumé
this work concerns the microbiologically influenced corrosion of carbon steels in saline
anaerobic media (3% of NaCl) containing sulfato-reducing bacteria (Desulfovibrio gabonensis, DSM
10636).
In these media, extreme localised corrosion occurs by pitting under the biofilm covering the metallic
substrate. A sensor with concentric electrodes was designed to initiate the phenomenon of
biocorrosion, recreating the favourable conditions for growth of a corrosion pit, and then measuring
the corrosion current maintained by bacterial activity.
The pit initiation was achieved through either of two methods. The electrochemical conditioning
involved driving the potential difference between inner and outer electrodes to values corresponding to
a galvanic corrosion that can be maintained by the bacterial metabolism. The mechanical process
involved removal of a portion of the biofilm by scratching, yielding galvanic potential differences
equivalent to that found by the conditioning technique. This protocol was found to be applicable to a
biocorrosion study on industrial site for the monitoring of the metallic structures deterioration (patent
EN 00/06114, May 2000).
Thereafter, a fundamental application uses the biocorrosion sensor for Electrochemical Impedance
Spectroscopy (EIS), Electrochemical Noise Analysis (ENA) and current density cartography by the
means of micro-electrodes. Thus, the EIS technique reveals the importance of the FeS corrosion
products for initiation of biocorrosion start on carbon steel. In addition, depending on the method used
to create a pit, the ENA gives rise to supplementary processes (gaseous release) disturbing the
biocorrosion detection. The beginning of a biocorrosion process on a clean surface surrounded with
biofilm was confirmed by the current density cartography.
These different results establish the sensor with concentric electrodes as an indispensable tool for
biocorrosion studies, both in the laboratory and on industrial sites.
ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude de la corrosion influencée
microbiologiquement des aciers au carbone et plus particulièrement dans le cas de milieux anaérobies
salins (3% de NaCl) contenant des bactéries sulfato-réductrices (Desulfovibrio gabonensis, DSM
10636).
Dans ces milieux, des corrosions fulgurantes par piqûre prennent place sous le biofilm recouvrant le
substrat métallique. Un capteur à électrodes concentriques permet d’amorcer le phénomène de
biocorrosion en recréant les conditions propices à un démarrage de piqûre, puis en mesurant le courant
de corrosion résultant.
L’amorce de piqûre est réalisée par conditionnement électrochimique des électrodes constitutives du
capteur ou par une suppression locale du biofilm par grattage mécanique, conduisant à une corrosion
de type galvanique qui sera par la suite entretenue par le métabolisme bactérien. Ce protocole est
applicable à une étude sur site industriel pour la détection et le suivi du comportement vis à vis de la
biocorrosion des structures métalliques (brevet EN 00/06114, mai 2000).
Par la suite, une application à caractère fondamental utilise le capteur de biocorrosion pour des études
par Spectroscopie d’Impédance Electrochimique (SIE), par Analyse du Bruit Electrochimique et par
cartographie de courant à l’aide de micro-électrodes. La technique de SIE met ainsi en évidence
l’importance des produits de corrosion (FeS) dans l’amorce de la biocorrosion sur un acier au carbone.
De plus, selon la méthode d’amorçage appliquée, l’analyse de bruit électrochimique fait apparaître des
processus supplémentaires (dégagement gazeux) qui perturbent la détection de la biocorrosion.
L’initiation de la biocorrosion sur une surface propre à proximité d’un biofilm est confirmée par la
cartographie de courant.
Ces différents résultats ont donc amené à considérer le capteur à électrodes concentriques comme un
outil indispensable pour une étude de la biocorrosion en laboratoire ou sur site industriel.
Domaines
Chimie| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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