Reproduction de : Thèse de doctorat : Science et génie des matériaux : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 76 réf.

Th.--Sci. phys.--Toulouse--I.N.P., 1981. N°: 53.

Reproduction de : Habilitation à diriger des recherches : Sciences naturelles. Biologie : Lille 1 : 2005. / Synthèse des travaux. N° d'ordre (Lille 1) : 388. Curriculum vitae. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 80-86. Liste des publications et communications.

L'industrie pétrolière et gazière subie d’importantes pertes économiques en raison de problèmes liés à la corrosion. Parmi ces problèmes, la corrosion induite par les micro-organismes (biocorrosion) fait toujours l’objet de recherche, le mécanisme le plus souvent évoqué et documenté étant lié aux bactéries sulfato-réductrices (BSR). Cependant certaines études ont montré que la biocorrosion pouvait se produire même en absence de BSR dans l'environnement corrosif ; le principal objectif de la thèse était donc de fournir un nouvel éclairage sur la corrosion anaérobie de l'acier au carbone en proposant des mécanismes différents de ceux impliquant les BSR. En premier lieu, l’influence d'une souche électro-active, G. sulfurreducens, sur la protection/corrosion de l'acier C1145 a été étudiée. Lorsque des espèces phosphate sont présentes dans le milieu, la bactérie favorise la formation d’une couche de Fer/Phosphate qui ensuite protège le matériau. En présence d’ammonium, les vitesses de corrosion sont plus élevées mais les bactéries réduisent la dissolution du métal. En deuxième partie, des échantillons de terrain issus des opérations de nettoyage des pipelines des systèmes d’injection ont été analysés d’un point de vue microbiologique et électrochimique. L’analyse moléculaire et l’identification de la communauté bactérienne montre la présence d'espèces sulfurogènes autre que les BSR. Ces bactéries peuvent stimuler la corrosion des métaux par la production d'acides organiques, de CO2 et de différentes espèces soufrées telles que H2S. De surcroît, il a été prouvé que le consortium contenu dans les échantillons de terrain accélérait la corrosion de l'acier au carbone, principalement par la production d'espèces sulfures. / The oil and gas industry is impacted by important economic losses due to corrosion problem. As part of this problem, microbially influenced corrosion (MIC) is still a subject of research. The most often evoked and well acknowledge MIC mechanism is linked to sulphate reducing bacteria (SRB). However, some studies have shown that MIC can occur even when SRB is not present in the corroding environment; in this framework, the main objective of the thesis is to provide new insights on corrosion of carbon steel caused by other mechanisms different to those described with SRB. First, the influence of an electroactive strain, G. sulfurreducens (an iron reducing bacteria, IRB) on the corrosion/protection of steel C1145 was studied. When phosphate species are present in the medium, bacteria promote the formation of an iron phosphate layer (vivianite) that afterwards protects the material. In presence of NH4+, corrosion rates are higher but bacteria decrease the dissolution of the material. In the second part, field samples from pigging operations performed in water injection pipelines were analysed from microbiological and electrochemical corrosion points of view. Molecular analysis and identification of the biofilm community show the presence of sulfidogenic species besides SRB. These bacteria can stimulate metal corrosion through production of organic acids, CO2 and different sulphur species such as H2S. Moreover, it was proved that the consortium contained in field samples accelerated corrosion of carbon steel mainly by production of sulphide species.

L’objectif de ce projet, réalisé dans le cadre du réseau BIOCOR, est de fournir aux opérateurs intervenant dans les systèmes d’injection d’eau, un support amélioré d’aide à la décision. L’implication de composants biologiques dans la corrosion de l’acier au carbone ainsi que les synergies potentielles avec d’autres éléments (contrainte mécanique, propriétés intrinsèques du matériau…) ont été étudiées. Les travaux ont montré que la production du sulfure (une réelle menace pour l’acier) par voie biologique avait différentes origines dans l’eau de mer, les différents taux de production pouvant déterminer diverses cinétiques et morphologies de la corrosion. Les paramètres clé sont la disponibilité des accepteurs d’électrons et la température du milieu environnant. Les bactéries sulfato-réductrices (BSR) sont responsables d’attaques plus sévères que les bactéries sulfidogéniques ou du genre Clostridium, deux groupes identifiés dans le système étudié. L’activité microbienne affecte également les processus de minéralisation qui ont lieu naturellement à la surface de l’acier doux, conduisant à des architectures composées de minéraux à base de fer II et III, comme le sulfure de fer, la magnétite, les oxy-hydroxydes de fer, la chukanovite et la rouille verte (sulfatée ou carbonatée) ainsi que des dépôts calcaires. Les couches internes de ces structures peuvent constituer un habitat favorable, dans lequel les BSR peuvent se développer en utilisant le sulfate de la rouille verte sulfatée comme accepteur terminal d’électrons pour leur respiration dissimilatrice. Ce processus conduit à la dégradation continue de l’acier. Enfin, l’influence de la microstructure du matériau et l’impact du stress mécanique sur la biocorrosion ont été identifiés : les joints de grains et les inclusions jouent un rôle important dans les premières étapes de la corrosion, qui s’estompe avec le temps d’immersion. Un taux élevé de bactéries couplé à une contrainte mécanique conduit à une augmentation de la détérioration sans toutefois révéler des mécanismes nouveaux par rapport à l’absence de contrainte. De plus, l’activité sulfidogénique des bactéries ne semble pas conduire aux mécanismes de rupture par fissuration (Stress Corrosion Cracking). En conclusion, les résultats de ce travail indiquent les situations qui pourraient (ou non) conduire à s’écarter de la ‘fenêtre de sécurité’ pour un système donné. / The objective of this work, achieved in the framework of the BIOCOR European Network, has been to provide the operators of Sea-Water Injection System (SWIS) with improved decision support. The implication of biological component on carbon steel corrosion was explored as well as the possible synergy with other elements (mechanical stress, material properties…). This work showed that biogenic sulphide production, a corrosion threat for steel, can have different origins in seawater. The production rate can determine kinetics and morphology of corrosion attack, which might be governed by the type of microorganisms present. The key parameters are the availability of electron acceptors and the surrounding environment temperature. Sulfate-Reducing Bacteria (SRB) exhibit more vigorous attack compared to sulfidogenic bacteria or genera Clostridium, both found in the studied SWIS. Microbial activity also affects the mineralization process naturally occurring on carbon steel surface leading to architectures composed of mixed iron (II) and (III) minerals such as iron sulfides, magnetite, iron oxyhydroxides, chukanovite and green rust (sulfated or carbonated) as well as calcareous deposits. Inner layers of these structures could possibly provide an anaerobic habitat for SRBs, where they can flourish by using sulfate from GR(SO42-) as a terminal electron acceptor for their dissimilatory respiration. This enables continuous degradation of steel. Finally, significance of material microstructure and impact of mechanical stress on corrosion processes was also recognized. Grain boundaries and inclusions are playing a role during the initial stage of corrosion attack. This impact can diminish during the immersion time. An elevated bacterial activity coupled with mechanical stress leads to an increase of material deterioration. However, the mechanisms are not different from those usually observed for unstressed steel. Moreover, sulfidogenic microbial activity does not seem to lead to a failure mechanism related to Stress Corrosion Cracking (SCC). In conclusion, the outcomes indicate the possible situations, which may (or may not) lead to breach the safe operating window for a given SWIS.

No description available.