Corrosion MIC : ce qu'est la corrosion d'origine microbienne et comment les revêtements y répondent

La corrosion d'origine microbienne (MIC, pour Microbiologically Influenced Corrosion), également appelée corrosion microbienne ou biocorrosion, est une corrosion déclenchée ou accélérée par l'activité métabolique de micro-organismes. Il ne s'agit pas d'un mécanisme électrochimique distinct. Les bactéries et autres micro-organismes créent des environnements chimiques localisés qui déclenchent ou accélèrent les processus de corrosion ordinaires, le plus souvent la piqûration, à des vitesses supérieures à celles que le milieu global produirait seul. Des estimations souvent citées attribuent environ 20 % du coût total de la corrosion à la MIC, ce qui en fait l'un des mécanismes de corrosion économiquement significatifs dans les infrastructures industrielles.

Cet article explique quels organismes causent la MIC, où elle survient, comment elle endommage l'acier, comment elle est détectée, et ce qu'elle implique pour le choix du revêtement et la préparation de surface. Il s'adresse aux ingénieurs en corrosion, aux prescripteurs de revêtements et aux responsables de l'intégrité des actifs.

Quels micro-organismes causent la MIC dans les infrastructures en acier ?

La MIC de l'acier au carbone et des autres métaux ferreux est principalement associée à trois groupes de bactéries :

Bactéries sulfato-réductrices (BSR)

Les BSR sont des bactéries anaérobies : elles agissent en l'absence d'oxygène et utilisent les ions sulfate (SO₄²⁻) comme accepteur d'électrons, réduisant le sulfate en sulfure d'hydrogène (H₂S). Le H₂S est corrosif pour l'acier, et l'environnement de sulfures biogéniques qu'il crée entraîne une piqûration localisée agressive. Les BSR sont les organismes de MIC les plus largement documentés ; une revue leur attribue près de la moitié des cas liés à la MIC. On les trouve dans :

• L'intérieur des pipelines des systèmes pétroliers et gaziers en présence d'eau libre
• Les zones immergées des structures offshore et les sédiments des fonds marins
• Les circuits d'eau de ballast et les systèmes d'injection d'eau
• L'intérieur des échangeurs de chaleur et les circuits d'eau de refroidissement sujets à l'encrassement biologique
• Les surfaces extérieures des pipelines enterrés dans des sols anaérobies

Bactéries productrices d'acide (BPA)

Les BPA sont des bactéries aérobies ou anaérobies facultatives qui produisent des acides organiques (acétique, formique, lactique) comme sous-produits métaboliques. Ces acides abaissent localement le pH à la surface du métal et accélèrent la corrosion. Les BPA agissent souvent en association avec les BSR : les BPA consomment l'oxygène du biofilm, créant les conditions anaérobies dont les BSR ont besoin, tout en rendant le milieu local plus agressif.

Bactéries oxydant le fer (BOF)

Les BOF sont des bactéries aérobies qui oxydent le fer ferreux (Fe²⁺) en fer ferrique (Fe³⁺) et utilisent l'énergie libérée pour alimenter leur métabolisme. Les dépôts qu'elles forment contribuent à des piles de concentration en oxygène, la corrosion se concentrant sous ces dépôts. Les BOF produisent des tubercules volumineux, brun-rouge (amas d'oxydes de fer et de biomasse bactérienne) au-dessus des sites de corrosion actifs, un indicateur visuel caractéristique d'une MIC possible.

Où la MIC survient-elle dans les actifs industriels et marins ?

Comment la MIC endommage-t-elle l'acier ?

La MIC produit de la corrosion par plusieurs mécanismes qui opèrent souvent simultanément au sein d'un biofilm :

• Production de H₂S biogénique : le H₂S produit par les BSR réagit avec l'acier pour former des produits de corrosion de sulfure de fer (FeS). Le FeS est cathodique par rapport à l'acier et forme des couples galvaniques qui accélèrent la piqûration de l'acier environnant.
• Acidification locale : les acides organiques produits par les BPA et la chimie acide à l'intérieur des piqûres actives abaissent le pH local bien en dessous de celui du fluide global, augmentant la vitesse de dissolution de l'acier.
• Piles d'aération différentielle : les biofilms et les dépôts limitent l'accès de l'oxygène à l'acier situé dessous, créant des piles de concentration en oxygène dans lesquelles la zone recouverte devient anodique et la surface dégagée cathodique.
• Captation d'électrons et dépolarisation cathodique : la théorie classique soutenait que les BSR accélèrent la corrosion en consommant l'hydrogène cathodique. Ce point reste débattu. Les revues actuelles distinguent la corrosion due à des métabolites corrosifs (tels que le H₂S et les acides) de celle dans laquelle certains microbes captent des électrons à la surface du fer (transfert extracellulaire d'électrons, EET-MIC).

Le résultat pratique est une piqûration localisée agressive, souvent de morphologie distinctive (piqûres irrégulières, creusées en sous-face avec des dépôts noirs de FeS dans la MIC liée aux BSR ; piqûres recouvertes de tubercules là où les BOF sont actives), à des vitesses supérieures à ce que produirait l'environnement chimique global.

Comment la MIC est-elle détectée et surveillée ?

Le diagnostic de la MIC combine des éléments microbiologiques, chimiques et de corrosion. NACE TM0212 énonce les conditions à réunir avant de confirmer la MIC comme cause d'une corrosion interne, car la seule présence de micro-organismes ne prouve pas qu'ils ont causé les dommages.

• Essais de culture bactérienne : les méthodes de culture par dilutions successives du nombre le plus probable (NPP) estiment les populations de BSR, BPA et BOF dans l'eau de production, l'eau de procédé et les échantillons de biofilm. Seule une fraction des organismes présents se développe en milieu de culture ; les cultures confirment donc la présence mais ne mesurent pas la vitesse de corrosion.
• Méthodes moléculaires : la qPCR (réaction en chaîne par polymérase quantitative) identifie et quantifie des organismes spécifiques pertinents pour la MIC à partir d'échantillons d'eau, de solides ou de biofilm. Elle compte les cellules vivantes, inactives et mortes et est de plus en plus utilisée pour la surveillance de la production pétrolière et gazière.
• Surveillance de la corrosion : les coupons, les sondes de résistance électrique et les instruments de résistance de polarisation linéaire (LPR) fournissent des données de vitesse de corrosion ; des vitesses élevées dans des milieux sujets à la MIC corroborent les données microbiologiques.
• Contrôle par ultrasons : le balayage UT externe des sections de pipelines et des parois de cuves détecte les pertes d'épaisseur localisées compatibles avec la piqûration par MIC.

Comment les revêtements de protection répondent-ils à la MIC ?

Les revêtements de protection répondent à la MIC principalement par une protection barrière : tenir les micro-organismes, l'eau et leurs produits métaboliques à distance de la surface de l'acier. Un revêtement bien appliqué, intact et bien adhérent sur de l'acier correctement préparé est la principale défense contre la corrosion abiotique comme microbienne.

Principaux points d'attention pour un système de revêtement en milieu MIC :

• La continuité du revêtement est essentielle : tout défaut de continuité, dommage mécanique ou défaut d'adhérence crée un point d'entrée pour les bactéries et leurs métabolites corrosifs. La MIC est particulièrement agressive aux défauts du revêtement, car un revêtement décollé crée l'interstice abrité et riche en nutriments que les BSR affectionnent. Le contrôle des défauts de continuité (holiday), par exemple selon NACE SP0188, est normalement spécifié pour les revêtements internes en service d'immersion.
• Résistance au H₂S et aux acides organiques : certaines formulations époxy standard peuvent se ramollir ou se dégrader dans les milieux à forte teneur en H₂S. Spécifiez des produits que le fabricant a testés et approuvés pour l'exposition attendue.
• Traitement biocide avant revêtement : lorsque le biofilm et la MIC sont établis, un traitement biocide (par exemple un bouchon de biocide lors du raclage, ou un nettoyage manuel avec une solution biocide) avant la préparation de surface et le revêtement est une pratique courante pour réduire la communauté biologique active avant que l'acier ne soit scellé.
• Qualité de la préparation de surface : les résidus de biofilm et les produits de corrosion de la MIC doivent être éliminés physiquement avant le revêtement. Les revêtements internes hautes performances pour l'immersion sont généralement spécifiés sur SSPC-SP 10 / Sa 2½ ou mieux ; la fiche technique du revêtement fixe le degré. Le test des sels solubles après préparation est essentiel, car les produits de corrosion de la MIC peuvent contenir des sulfures, des chlorures et des sulfates qui doivent rester sous les limites spécifiées.

Comment préparer l'acier touché par la MIC avant revêtement ?

L'acier présentant des dommages de MIC établis pose des difficultés de préparation de surface similaires à celles de l'acier souffrant de piqûration agressive par les chlorures, car la piqûration est la morphologie de dommage principale dans les deux cas. Voir corrosion par piqûres et préparation de surface. L'approche :

1. Traitement biocide : appliquez une solution biocide pour détruire les bactéries actives avant la préparation mécanique, afin que les bactéries viables ne soient pas redistribuées pendant la préparation.
2. Retrait en masse des dépôts de MIC : les dépôts de sulfure de fer, les tubercules et la croûte de corrosion doivent être retirés avant la préparation finale. Le disque rotatif Tercoo® convient au retrait mécanique des dépôts de corrosion épais en maintenance.
3. Décapage ou préparation mécanique jusqu'au degré visé : généralement SSPC-SP 10 / Sa 2½ pour les systèmes de revêtement de protection et SP 5 / Sa 3 pour la projection thermique, selon la spécification. Lorsque le sablage n'est pas possible, un outil à impact tel que le Bristle Blaster® peut produire une propreté comparable à Sa 2½ avec un profil d'ancrage ; l'étude de cas de la méthode en deux étapes montre un retrait en masse au Tercoo® suivi d'un profilage. Les piqûres profondes sont les zones les plus difficiles pour tout outil électrique ; vérifiez donc soigneusement le fond des piqûres.
4. Test des sels solubles : les sulfures, chlorures et sulfates présents dans l'acier touché par la MIC doivent être inférieurs aux limites spécifiées avant le revêtement. Lavez à l'eau et retestez si nécessaire. Voir contamination par les sels solubles et défaillance du revêtement.
5. Revêtir rapidement : l'acier nu dans un système où la MIC est active peut être recolonisé et subira une rouille flash. Appliquez le primaire dès que possible après l'achèvement et la vérification de la préparation de surface.

Points clés

• La MIC est une corrosion déclenchée ou accélérée par l'activité métabolique de micro-organismes, principalement les bactéries sulfato-réductrices (BSR), les bactéries productrices d'acide (BPA) et les bactéries oxydant le fer (BOF). Des estimations souvent citées situent sa part du coût total de la corrosion à environ 20 %.
• La MIC produit une piqûration localisée agressive de morphologie caractéristique (dépôts noirs de FeS avec les BSR, tubercules avec les BOF) à des vitesses supérieures à celles que le seul milieu global causerait.
• La présence de bactéries dans un échantillon ne prouve pas la MIC ; le diagnostic combine des éléments microbiologiques, chimiques et de corrosion (NACE TM0212).
• Les revêtements de protection répondent à la MIC par une protection barrière. La continuité du revêtement est essentielle : tout décollement ou défaut de continuité crée l'interstice abrité et riche en nutriments que les BSR affectionnent.
• Préparer l'acier touché par la MIC suppose un traitement biocide, le retrait des dépôts de MIC (Tercoo® convient à la maintenance), une préparation au degré spécifié, un test des sels solubles et une application rapide du primaire.

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Foire aux questions

Quelles bactéries causent la corrosion d'origine microbienne ?

Les principaux groupes sur l'acier sont les bactéries sulfato-réductrices (BSR), qui produisent du sulfure d'hydrogène ; les bactéries productrices d'acide (BPA), qui abaissent le pH local ; et les bactéries oxydant le fer (BOF), qui forment des tubercules sur les sites de corrosion. Elles agissent généralement ensemble au sein d'un biofilm, où les BPA consomment l'oxygène et créent les conditions anaérobies dont les BSR ont besoin.

Comment confirmer qu'une corrosion est de la MIC ?

Trouver des bactéries ne suffit pas, car des micro-organismes sont présents dans la plupart des circuits d'eau. NACE TM0212 exige plusieurs lignes de preuves : des essais microbiologiques (culture ou qPCR), l'analyse chimique des dépôts et des fluides, et des données de corrosion ou une morphologie de piqûres compatibles avec une activité microbienne. Ensemble, elles montrent que les organismes ont causé les dommages.

Les revêtements peuvent-ils prévenir la MIC ?

Oui, un revêtement intact et bien adhérent prévient la MIC en tenant les micro-organismes et leurs métabolites à l'écart de l'acier. Les points faibles sont les défauts de continuité, les dommages mécaniques et les zones décollées, qui créent des interstices abrités où les BSR prospèrent. Une bonne préparation de surface, le contrôle des défauts de continuité et la réparation rapide des défauts permettent à la barrière de fonctionner.

Quelle préparation de surface l'acier touché par la MIC exige-t-il ?

Détruisez les bactéries actives avec un biocide, retirez les dépôts de sulfure de fer et les tubercules, puis préparez au degré indiqué sur la fiche technique du revêtement, généralement SSPC-SP 10 / Sa 2½ pour les revêtements d'immersion. Testez les sels solubles, lavez et retestez s'ils dépassent la limite, et appliquez rapidement le primaire pour éviter la rouille flash et la recolonisation.