EP1687614A1 - Procede et equipement de detection et de mesure de la corrosion induite par des micro-organismes - Google Patents

Procede et equipement de detection et de mesure de la corrosion induite par des micro-organismes

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Publication number
EP1687614A1
EP1687614A1 EP04805434A EP04805434A EP1687614A1 EP 1687614 A1 EP1687614 A1 EP 1687614A1 EP 04805434 A EP04805434 A EP 04805434A EP 04805434 A EP04805434 A EP 04805434A EP 1687614 A1 EP1687614 A1 EP 1687614A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
probe
corrosion
electrode
current
electrodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04805434A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Catherine Cotiche
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CFG Services
Original Assignee
CFG Services
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1687614A1 publication Critical patent/EP1687614A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/04—Corrosion probes

Definitions

  • the present invention relates to the field of metrology of corrosion of materials.
  • the invention relates more particularly to a method and equipment for detecting and measuring microbiologically induced corrosion on carbon steels.
  • Many industrial installations for example in the field of offshore structures: platforms, subsea conduits, wells, or in the geothermal field, are sensitive to the phenomena of localized corrosion induced by anaerobic sulfurogenic bacteria. It is the most insidious form of corrosion since, for minimal weight loss, localized corrosion can be catastrophic, by removing some of the equipment from service. Bites are an extremely localized form of attack and can lead to the piercing of a metal structure. The anodic zone being limited to a point, corrosion settles there and causes a deep penetration.
  • Tri-electrode sensors are used to initiate corrosion and then measure a current between an electrode forming the anode and an electrode forming the cathode.
  • the electrodes are arranged concentrically.
  • the corrosion rate can be calculated from the measurement of the current between one of the electrodes and another electrode to indicate whether the corrosion phenomenon is maintained by sulfurogenic bacteria.
  • the drawback of this method lies in the problems of short circuits of the electrodes generated by the formation of deposits of iron sulphide in petroleum or geothermal environments containing dissolved sulphides. Such a method is therefore unsuitable for the needs of the petroleum and geothermal industry. It is also known in the prior art, from document US 5,888
  • the present invention therefore aims to overcome one or more of the drawbacks of the prior art by defining a method for detecting and measuring microbiologically induced corrosion making it possible to assess the risks of bacterial corrosion by pitting of carbon steels, in order to monitor corrosion associated with the presence of a biofilm in real time and optimize bactericidal chemical treatments (nature, concentration, injection frequency).
  • a method of detecting and measuring microbiologically induced corrosion on a carbon steel structure characterized in that it comprises the following steps: - a step of positioning across said structure of a probe comprising a probe head and a probe body provided with at least one peripheral surface of electrically conductive material of steel type, the probe head being brought into contact with a bio-corrosive medium, a first carbon steel electrode being incorporated in the probe head, a step for controlling the stabilization of a value representative of the potential difference between the first electrode and a second electrode constituted by said peripheral surface of the probe body, produced by means of first measuring means, a step application for a determined period of a conditioning current to initiate corrosion, the current being supplied by means for applying a current between the two electrodes and determined so that the first electrode is the anode, while the peripheral surface constitutes the cathode, - a step of coupling by short-circuiting the two electrodes, performed after the determined duration, during which a value representative of the corrosion current is measured by second measurement means
  • the first measurement means are coupled to a data acquisition device and programmed by the data processing device to measure the potential difference between the two electrodes, this measurement being repeated until the absolute value of the measured potential difference stabilizes below a threshold for a determined time interval long enough to validate the stabilization of said potential difference.
  • the step of applying the conditioning current is triggered after the control step validating the stabilization of the potential difference between the two electrodes, the conditioning current being adjustable between 0.01 and 15 mA for generate a potential difference of the order of 0.4 V and less than 1 V.
  • the second measurement means comprise an ammeter with zero internal resistance placed in series in the circuit and programmed by the data processing to measure corrosion current, corrosion current measurements by said ammeter being repeated at regular time intervals and data representative of these measurements being stored in storage means of a data acquisition device.
  • the calculation means are coupled to the data acquisition device and use the data representative of the corrosion current measurements to calculate corrosion rates of the anode.
  • the method uses a steel probe body (1) comprising a substantially cylindrical retractable axial portion (12) for bringing into contact with the bio-corrosive medium a substantially annular carbon steel surface disposed on said retractable axial portion (12), said annular surface being isolated from the rest of the probe body (1) to serve as a cathode.
  • Another object of the invention is to provide detection and measurement equipment which can be used in situ to assess in real time the risks of corrosion microbiologically induced by pitting of carbon steels. This object is achieved by equipment for detecting and measuring microbiologically induced corrosion on a carbon steel structure for the implementation of the method according to the invention, comprising two electrodes made of carbon steel to form an anode.
  • a data acquisition device comprising means for measuring the current and / or the potential difference between said two electrodes, characterized in that it comprises a probe body having at least one peripheral surface of electrically conductive material of steel type capable of being made integral by an electrical insulator or by contact with said structure, a probe head integral with the probe body incorporating a first of said electrodes capable to form the anode, and electrical connection means for connecting the first electrode as well as the peripheral surface of the co probe rps to the data acquisition device, so that said peripheral surface constitutes the second electrode capable of forming the cathode.
  • the removable probe head comprises a joining element made of fluorinated plastic material resistant to heat and corrosion, made integral with one end of the probe body by fixing means and comprising at least one substantially cylindrical portion with an axial cavity for receiving a cylindrical rod of carbon steel constituting the first electrode.
  • the body of the probe is made of steel and comprises a substantially cylindrical retractable axial portion intended to be in contact with a bio-corrosive medium, the free end of said cylindrical portion being integral with the head of probe, the first electrode being isolated from the probe body by means of a screw cap constituting the junction element.
  • the data acquisition device comprises a battery electric supply, means of connection to a data processing apparatus as well as means of electrical connection made up of two electric wires each connected to one of the electrodes and of '' at least one insulating protective jacket for these two wires.
  • the data acquisition device comprises clock means for time stamping the measurements, configuration means able to be programmed by a data processing apparatus to configure measurement cycles, and an on / stop.
  • Another object of the invention is to propose a bio-corrosion probe which can be used in situ to enable measurements in real time of quantities representing the corrosion current induced by microorganisms, so as to assess the risk of corrosion on carbon steel structures.
  • a bio-corrosion probe for implementing the method according to the invention, comprising a removable probe head and a probe body provided with at least one peripheral surface made of electrically conductive material of steel type, characterized in that it comprises a first cylindrical carbon steel electrode incorporated in the probe head and connected to first electrical connection means, said peripheral surface of the probe body constituting the second electrode and being connected to second means of electrical connection, probe head comprising a joining element of fluorinated plastic material resistant to heat and corrosion made integral with one end of the probe body by fixing means and able to isolate the first electrode from the probe body.
  • the body of the probe is made of steel to constitute the second electrode, the junction element consisting of a screw cap perforated in an axial direction to receive a cylindrical rod of carbon steel constituting the first electrode , the free end surface of the first electrode having a diameter of the order of 2 mm.
  • the probe body comprises a substantially cylindrical portion or sleeve, one end of which is adapted to receive the probe head (14), said sleeve (12) being retractable and made integral with a main portion (11) of the probe body (1) provided with fixing means (110) to the structure (2) with or without electrical isolation interface depending on whether or not the pipe to be instrumented is under cathodic protection.
  • said peripheral surface of the body of the probe is made of carbon steel.
  • FIG. 8 shows a block diagram illustrating the phase of polarization of the anode to induce corrosion and an example of monitoring the voltage measured during this conditioning.
  • the principle of the method according to the invention is to evaluate the risk of localized corrosion of the "germination and growth" type, in carbon steels in the presence of sulfurogenic bacteria, by artificially generating by anodic polarization an electrochemical cell similar to that of a corrosion pitting. The risk can be assessed by observing whether such a battery is stable under the service conditions concerned, corrosion can be maintained by bacteria BSR and BTR (Bacteria Sulfato Reductive, Bacteria Thiosulfato Reductive).
  • the structure (2) to be instrumented can be any pipe made of carbon steel used on industrial sites such as petroleum and oil services operations and geothermal and may contain petroleum, geothermal and other reducing and semi-reducing environments conducive to the development of a sulfurogenic bacterial microflora.
  • the equipment according to the invention makes it possible to detect the microbiologically induced corrosion on a carbon steel structure (2) by means of a bio-corrosion probe.
  • the equipment has two electrodes made of carbon steel to form an anode (A) and a cathode as well as means for applying a current between these two electrodes.
  • the cathode can be formed from a metallic surface of steel type or the like (other than carbon steel) and is in contact with the carbon steel structure ( 2), so that the probe body (cathode) can be at the potential of the structure (2).
  • the pair of electrodes is integrated in the probe and electrical connection means (102, 103) are provided for connecting these electrodes to a data acquisition device (3) comprising means for measuring the current and / or the potential difference between the two electrodes.
  • the electrical connection means (102, 103) consist of two electrical wires each connected to one of the electrodes and comprise at least one insulating protective envelope. The two wires are for example placed in a shielded cable (100) of length less than or equal to one meter.
  • the data acquisition device (3) is equipped with connection means (30) such as for example a serial link to allow connection of a data processing device (5) such as a PC or similar terminal, as illustrated in Figure 2.
  • the connection means (30) may consist of a cable of suitable length to ensure a serial link with for example a flow rate of 115,200 baud.
  • the data acquisition device (3) comprises an electric power supply by battery, the latter being able to be recharged via an input (301) for battery charger.
  • An on / off button (33) is provided to switch the device (3) on and off respectively.
  • Figure 1 shows that a first electrode is placed in the center of the flow, in the pipeline.
  • This first electrode can be cylindrical with a diameter of the order of 2 mm for example to form an anode (A) having a reduced surface of 3.14 mm 2 .
  • This free end surface of the first electrode constitutes the only part of the anode in contact with the bio-corrosive medium.
  • the micro-electrode is incorporated in a probe head (14) made integral with a probe body (1).
  • This probe head (14) can extend the probe body (1) to present a single electrode forming the anode (A) at the end of the probe.
  • the probe head (14) does not have a cathode, the electrodes being completely dissociated.
  • a peripheral carbon steel surface is located on the probe body and constitutes the second electrode serving as cathode.
  • This peripheral surface for example substantially annular, is isolated by at least one dielectric ring or other insulating element from the rest of the probe body (1). Said annular surface is brought into contact with the bio-corrosive medium.
  • the equipment according to the invention can thus be adapted in cases where the structure (2) made of carbon steel is under cathodic protection.
  • the major part or all of the probe body (1) is conductive (for example made of stainless steel or similar resistant material) and can be brought into electrical contact with the carbon steel structure (2). The invention will now be described in conjunction with FIGS. 2 to 5.
  • FIG. 5 represents an example of a bio-corrosion probe according to the invention integrated into the corrosion detection equipment.
  • This probe comprises an elongated probe body (1) having at least one peripheral steel surface intended to be brought into contact with the structure (2) of carbon steel to be instrumented.
  • the carbon steel structure (2) can therefore constitute, with the probe body (1) thus joined, a carbon steel cathode.
  • Electrical connection means (103) are provided for connecting the peripheral steel surface of the probe body (1) to the data acquisition device (3), so that said peripheral surface constitutes the second electrode serving as cathode.
  • an electrical insulator can be used to make the contact if the structure (2) is under cathodic protection.
  • the body (1) of the probe is made of steel to constitute the cathode.
  • An electrical connection is provided on the probe body (1), by flexible wire and electrical terminal or the like.
  • the probe body (1) comprises a substantially cylindrical portion or sleeve (12), one end of which is adapted to receive the probe head (14).
  • the sleeve (12) is located between the probe head (14) which carries the anode (A) and gripping means (13) disposed on the probe body (1).
  • the diameter (D) of the sleeve (12) is suitable for insertion into the pipeline by the nozzle valve.
  • the sleeve (12) may have a surface, for example annular, made of carbon steel (not shown) to serve as a cathode and be brought into contact with the bio-corrosive medium. This carbon steel surface is electrically isolated from the rest of the probe body (1).
  • the gripping means (13) may consist of one or more handles situated at the end opposite to the probe head, as illustrated in FIG. 3. Connection elements and / or passage of electric wire or cable are provided on the probe body (1) to allow connection of the anode and cathode leads to the data acquisition device (3).
  • the bio-corrosion probe may include a sleeve (12) of various dimensions and shapes to allow the positioning of the probe head (14), to adapt to a determined type of tapping and to the geometry of the structure (2) to instrument.
  • the sleeve (12) is made integral with a main portion (1 1) of the probe body (1).
  • This main portion (1 1) is provided with fixing means (1 10) to the structure (2) with or without electrical isolation interface.
  • the means for fixing to the structure may consist of a thread for adaptation to a point of stitching on the structure (2).
  • the sleeve (12) consists of a retractable axial portion which can slide in the stitching point to allow insertion of the probe head into the medium to be studied.
  • FIG. 5 represents the electrical recovery on the carbon steel anode (A) by connection means (102) formed in particular of an electric wire for connection to the device (3).
  • the anode (A) is incorporated into the probe head by means of a Teflon screw cap constituting the element of junction (10).
  • the anode (A) is thus isolated from the axial sleeve (12).
  • the cylindrical portion or sleeve (12) must be brought into contact with the biocorrosive medium to bring the probe head (14) to the center of the pipe.
  • the type of connection of the anode (A) can be made by flexible wire and electrical terminal.
  • the shielded cable (100) allows the pair of wires connected to the electrodes to be transported to the acquisition device.
  • the anode (A) is a consumable in the system to be produced since it is it which must undergo the corrosion caused using the means for applying current between the electrodes.
  • a simple connector system can therefore be used to facilitate replacement operations on site, guaranteeing robustness and reliability.
  • the invention will now be described with reference to FIGS. 2 and 7.
  • the probe of the equipment according to the invention must be previously positioned across the structure (2) of carbon steel to be instrumented, the probe head ( 14) being brought into contact with the bio-corrosive medium.
  • a step of controlling the stabilization of a value representative of the potential difference (d.d.p.) between the anode (A) and the cathode is necessary before artificially generating a puncture.
  • the follow-up of this d.d.p. is carried out by means of first measuring means, consisting for example of a voltmeter or multimeter device.
  • FIG. 7 illustrates an example of control of this stabilization with a curve (51) representing the voltage measured after immersion of the anode (A).
  • the measures of the d.d.p. at the terminals of the uncharged electrodes are produced at regular intervals, for example every 30 s, the time intervals being configurable from 30 s to 5 minutes in steps of 30 seconds.
  • the difference between the potential of the anode and that of the cathode is negative after immersion of a new anode.
  • the measurement dynamics is from -1V to 1V with an accuracy of at least 1 mV.
  • Said first measurement means are coupled to the data acquisition device (3) and for example programmed by the data processing apparatus (5) to measure the d.d.p. between the two electrodes. In one embodiment of the invention, this measurement is repeated until the absolute value of the measured potential difference stabilizes below a threshold (4) during a sufficiently determined time interval long so that the stabilization of this d.d.p. can be validated.
  • the system can remain in monitoring mode until the absolute value of the d.d.p. is between 0 and the threshold (4).
  • This threshold is fixed as standard at 15mV with a tolerance of +/- 1mV. It ideally tends towards zero.
  • the data acquisition device (3) records the time-stamped measurement point if the new value differs from the last stored by more than 3mV as standard.
  • the storage format represents the following data: Year / month / day; hour: minute: minute; ddp (mV).
  • the data acquisition device (3) comprises clock means for time-stamping the measurements as well as configuration means capable of being programmed by a data processing apparatus (5) to configure measurement cycles.
  • a stop programming stops the measurement cycle by recording a stop code due to an unstable system and then goes to standby.
  • the process will automatically enter the next phase to initiate corrosion of the first electrode located in the probe head (14).
  • the artificial generation of an electrochemical cell similar to that of a pitting of corrosion is in fact carried out by anodic polarization insofar as a cathodic conditioning does not allow to initiate pitting on the electrode.
  • an anodic polarization is generated using the means for applying a current between the first electrode and the peripheral surface of the probe body (1) with an intensity such that the potential difference between the anode (A) and the cathode is between 100 mV and 1V, so that it is significant but that one remains in the range of chemical stability of water.
  • the current application means consist of a current generator (31) of a known type. It is understood that the acquisition device (3) can be produced for example in the form of a box incorporating said generator (31), a voltmeter and an ammeter with zero internal resistance commonly called ZRA (Zero Resistance Ammeter). The initiation phase of corrosion on the anode will now be described in conjunction with FIG. 8.
  • the initiation of the pitting is for example carried out by applying a current density for example greater than 100 A / m 2 on the free end surface of the anode (A).
  • the current density is determined to allow an injection to be initiated after a relatively short time, of the order of 15 minutes for example.
  • the tracking curve (52) illustrated in FIG. 8 shows the evolution of the voltage measured by said first measuring means during conditioning with a current density of 186 A / m 2 for 13 minutes.
  • the step of applying the conditioning current is triggered after the control step validating the stabilization of the potential difference between the two electrodes.
  • the generator (31) imposes on the anode (A) a conditioning current of between 0.01 and 15 mA to generate a potential difference of the order of 0.4 V and less than 1V.
  • the free end surface of the anode (A), of the order of 3 mm 2 in the preferred embodiment of the invention, will thus be corroded.
  • the anode (A) is connected to the positive pole of the generator (31), so that the first electrode is the anode (A), while the peripheral surface of the probe body (1) constitutes the cathode.
  • the potential difference can be measured by a voltmeter (32) connected to the connection means (102, 103) used to connect the anode (A) and the cathode.
  • the step of applying the conditioning current is carried out for a determined duration sufficient to initiate corrosion of the anode (A).
  • the free end surface is sufficiently small, for example less than 15 mm 2 , so that the value of the area of the corroded surface is as close as possible to the area of the surface of the first electrode.
  • the bias current used for conditioning can be adjusted between 0 and 15 mA with a resolution of 10 ⁇ A, while regulation means are provided in the device (3) so that this current is regulated to a minimum of +/- 2.5 ⁇ A over the temperature operating range and the battery voltage range.
  • the temperature operating range extends for example from -40 ° C to + 85 ° C and the battery voltage range from 6 to 15V. It is possible to adjust the injection time of the conditioning current delivered by the generator (31), from 1 minute to 60 minutes in steps of 1 minute via the setting means of the data acquisition device (3).
  • a user can control the setting means from the processing device (5).
  • the data acquisition device (3) retrieves a measurement at regular intervals from the d.d.p. across charged electrodes.
  • the time intervals can be set to 2 minutes as standard and parameterized from 30s to 5 minutes, in steps of 30s, thanks to the parameterization means. All measurement points, time-stamped, are stored in an internal memory of the device (3) or in equivalent storage means.
  • the storage format represents for example the following data: Year / month / day; hour: minute: A minute; ddp (mV).
  • the device (3) comprises switching means, controlled by the processing device, to establish a short circuit immediately after the current generator (31) has stopped.
  • the data acquisition device (3) can also stop a measurement cycle if, during the conditioning phase, the ddp exceeds 1V for more than 5 consecutive measurements or if at the end of the cycle, on the last 5 points of measure, the ddp is less than 100mV.
  • the phase for monitoring the corrosion current will now be described in conjunction with FIGS. 1 and 6.
  • the cylindrical micro-electrode forming the anode (A) is short-circuited with the probe body ( 1) or the operating pipe (cathode). This coupling step by short-circuiting the two electrodes is carried out after the application of the conditioning current.
  • a value representative of the corrosion current between the two electrodes is measured by second measuring means (33) such as for example an ammeter with zero internal resistance placed in series in the circuit.
  • such an ammeter makes it possible to measure the current delivered by the electrochemical cell.
  • - monitoring of the d.d.p. between the terminals of the electrodes which, in the case of the short-circuit phase, must be zero.
  • the voltage measured at the terminals of the electrodes must be kept lower than a determined value sufficiently low to guarantee the short circuit, for example of the order of 0 to 20 ⁇ V.
  • a calculation step using the measured values representative of the corrosion current is therefore carried out to calculate a value representative of the corrosion rate of the anode, for example by means of calculation means of the treatment apparatus (5). of data.
  • the corrosion rate V CO rr is indeed proportional to the ratio of the corrosion current to the corroded surface: l VS orrosion / S VS orodée-
  • the calculation means are coupled to the data acquisition device (3) and use the data representative of the corrosion current measurements to calculate corrosion rates of the anode.
  • the device (3) can, for example, measure the corrosion current at regular intervals, by time interval configured to last from 30 seconds to 5 minutes. All measurement points, time-stamped, are stored in the internal memory. The duration of this short circuit step is adjustable from 30 minutes to 300 hours in 30 minute steps.
  • the storage format represents the following data: Year / month / day; hour ; minute: VT. minute; Icorrosion ( ⁇ A).
  • the current range is 0 to 5mA.
  • the precision can be a few microamps, for example 5 ⁇ A.
  • the completion of the monitoring of the corrosion current causes the data acquisition device (3) to be put on standby if an automatic cycle with several cycles is not in progress.
  • An automatic mode is provided for sequencing several successive measurement cycles, a maximum of 10 in one embodiment of the invention. The number of cycles is predefined as well as a programmable waiting time between cycles. In an alternative embodiment, only the corrosion current is saved in the memory. An Excel file can do the conversions directly. If the speed is negative an error message is displayed by a signaling module.
  • the configuration of each automatic mode cycle is configurable. It is possible for example to adjust values for the conditioning current, as well as an interval for each of the 3 stabilization / conditioning / monitoring stages of the corrosion current.
  • the data acquisition device (3) should therefore be subject to each change of environment, a preliminary calibration phase in order to calibrate the anode well of the generator (31) as well as the duration of each of the phases. .
  • the electronics of the device (3) can operate in automatic measurement and acquisition modes.
  • FIG. 2 the communication takes place on a serial port between the PC or equivalent processing device (5) and the device (3) .
  • the data acquisition device (3) is capable of managing the entire user interface by means of a menu of numbered functions.
  • the equipment according to the invention making it possible to measure in situ bacterial corrosion by pitting of carbon steels, can be used in the field of petroleum exploitation as well as geothermal energy to optimize the bactericidal chemical treatments of fluids including the cost per petroleum and geothermal operation represents on average around € 200,000 and € 20,000 respectively.
  • such equipment is simple to install and allows very precise monitoring capable of preventing the drilling of casings and pipelines with serious environmental and financial consequences.
  • the biocorrosion probe can be used in any environment containing a bacterial microflora capable of producing a biofilm and of inducing a risk of localized corrosion of carbon steels.
  • One of the advantages of the invention is that it allows a very precise evaluation of the risk of corrosion induced by microorganisms, for example sulfurogenic, by monitoring the evolution of corrosion initiated on a microelectrode, in the same conditions as natural localized corrosion on a carbon steel structure. It should be obvious to those skilled in the art that the present invention allows embodiments in many other forms specific without departing from the scope of the invention as claimed. Therefore, the present embodiments should be considered by way of illustration, but may be modified in the field defined by the scope of the appended claims, and the invention should not be limited to the details given above.

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Abstract

L'équipement permet de détecter la corrosion induite microbiologiquement sur une structure (2) d'acier au carbone en utilisant deux électrodes formant une anode et une cathode. L'équipement comporte des moyens d'application d'un courant entre les deux électrodes, uni dispositif d'acquisition de données comprenant des moyens de mesure du courant et/ou de la différence de potentiel entre lesdites électrodes, un corps de sonde (1) ayant une surface périphérique en acier apte à être rendue solidaire de ladite structure (2) par un isolant électrique ou par contact, une tête de sonde (14) solidaire du corps de sonde (1) incorporant une électrode en acier au carbone dite première électrode formant l'anode (A), et des moyens de connexion électrique (102, 103) pour raccorder la première électrode ainsi que la surface périphérique du corps de sonde (1) au dispositif d'acquisition de données, ladite surface périphérique constituant la seconde électrode apte à former la cathode.

Description

Procédé et équipement de détection et de mesure de la corrosion induite par des micro-organismes
La présente invention se rapporte au domaine de la métrologie de la corrosion des matériaux. L'invention concerne plus particulièrement un procédé et un équipement de détection et de mesure de la corrosion induite microbiologiquement sur les aciers au carbone. De nombreuses installations industrielles, par exemple dans le domaine des structures offshore : plates-formes, conduites sous-marines, puits, ou dans le domaine géothermique, sont sensibles aux phénomènes de corrosion localisée induits par des bactéries anaérobies sulfurogènes. C'est la forme de corrosion la plus insidieuse dans la mesure où, pour une perte de poids minime, la corrosion localisée peut être catastrophique, par la mise hors- service d'une partie de l'équipement. Les piqûres constituent une forme d'attaque extrêmement localisée et peuvent aboutir au percement d'une structure métallique. La zone anodique se limitant à un point, la corrosion s'y installe et entraîne une profonde pénétration. Il existe donc un besoin d'anticiper de tels phénomènes de corrosion localisée, notamment pour les aciers au carbone constituant les installations pétrolières et géothermales. Une des solutions de prévention est l'utilisation de traitements chimiques bactéricides, généralement à base de composés à fonction aldéhyde. Ces traitements sont toutefois très onéreux. Il est également connu des méthodes de surveillance de réacteurs en acier au carbone du type ayant une protection anodique, comme par exemple par le brevet US 4 627 905. De telles méthodes pour mesurer avec précision le potentiel d'une surface de réacteur ne sont pas adaptées pour la prévention vis-à-vis des phénomènes de corrosion localisée engendrés par des microorganismes. Il est connu dans l'art antérieur, par le brevet FR 2 808 881 ou son équivalent WO 01/86256, une méthode de détection de la corrosion induite par les bactéries. Des capteurs tri-électrodes sont utilisés pour initier une corrosion puis mesurer un courant entre une électrode formant l'anode et une électrode formant la cathode. Les électrodes sont agencées de manière concentrique. La vitesse de corrosion peut être calculée à partir de la mesure du courant entre une des électrodes et une autre électrode pour indiquer si le phénomène de corrosion est entretenu par l'intermédiaire de bactéries sulfurogènes. L'inconvénient de cette méthode réside dans les problèmes de courts- circuits des électrodes générés par formation de dépôts de sulfure de fer en milieux pétroliers ou géothermaux contenant des sulfures dissous. Une telle méthode est par conséquent inadaptée aux besoins de l'industrie pétrolière et géothermale. II est également connu dans l'art antérieur, par le document US 5 888
374, une méthode de suivi in situ de la corrosion localisée. Le principe de la mesure se base sur le bruit électrochimique. Un inconvénient majeur de cette méthode est qu'elle permet certes de détecter la germination des piqûres mais pas leur croissance. Il y a pourtant des piqûres qui ne dépassent pas le stade du germe et qui vont donc faire beaucoup de bruit sans être dangereuses puisqu'elles ne vont pas se développer. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en définissant un procédé de détection et mesure de la corrosion induite microbiologiquement permettant d'évaluer les risques de corrosion bactérienne par piqûres des aciers au carbone, afin de suivre en temps réel la corrosion associée à la présence d'un biofilm et d'optimiser les traitements chimiques bactéricides (nature, concentration, fréquence d'injection). Cet objectif est atteint par un procédé de détection et mesure de la corrosion induite microbiologiquement sur une structure d'acier au carbone, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une étape de positionnement en travers de ladite structure d'une sonde comportant une tête de sonde et un corps de sonde doté d'au moins une surface périphérique en matériau électriquement conducteur de type acier, la tête de sonde étant mise en contact avec un milieu bio-corrosif, une première électrode en acier au carbone étant incorporée dans la tête de sonde, - une étape de contrôle de la stabilisation d'une valeur représentative de la différence de potentiel entre la première électrode et une deuxième électrode constituée par ladite surface périphérique du corps de sonde, réalisée par l'intermédiaire de premiers moyens de mesure, - une étape d'application pendant une durée déterminée d'un courant de conditionnement pour initier une corrosion, le courant étant fourni par des moyens d'application d'un courant entre les deux électrodes et déterminé pour que la première électrode soit l'anode, tandis que la surface périphérique constitue la cathode, - une étape de couplage par mise en court-circuit des deux électrodes, réalisée après la durée déterminée, pendant laquelle une valeur représentative du courant de corrosion est mesurée par des deuxièmes moyens de mesure, - une étape de calcul utilisant les valeurs mesurées représentatives du courant de corrosion pour calculer une valeur représentative de la vitesse de corrosion de l'anode, par l'intermédiaire de moyens de calcul d'un appareil de traitement de données. Selon une autre particularité, les premiers moyens de mesure sont couplés à un dispositif d'acquisition de données et programmés par l'appareil de traitement de données pour mesurer la différence de potentiel entre les deux électrodes, cette mesure étant répétée jusqu'à ce que la valeur absolue de la différence de potentiel mesurée se stabilise en dessous d'un seuil pendant un intervalle de temps déterminé suffisamment long pour valider la stabilisation de ladite différence de potentiel. Selon une autre particularité, l'étape d'application du courant de conditionnement est déclenchée après l'étape de contrôle validant la stabilisation de la différence de potentiel entre les deux électrodes, le courant de conditionnement étant réglable entre 0,01 et 15 mA pour générer une différence de potentiel de l'ordre de 0,4 V et inférieure à 1 V. Selon une autre particularité, les deuxièmes moyens de mesure comprennent un ampèremètre à résistance interne nulle placé en série dans le circuit et programmé par l'appareil de traitement de données pour mesurer le courant de corrosion, des mesures de courant de corrosion par ledit ampèremètre étant répétées à intervalles de temps réguliers et des données représentatives de ces mesures étant stockées dans des moyens de mémorisation d'un dispositif d'acquisition de données. Selon une autre particularité, les moyens de calcul sont couplés au dispositif d'acquisition de données et utilisent les données représentatives des mesures de courant de corrosion pour calculer des vitesses de corrosion de l'anode. Selon une autre particularité, le procédé utilise un corps de sonde (1) en acier comprenant une portion axiale rétractable sensiblement cylindrique (12) pour la mise en contact avec le milieu bio-corrosif d'une surface en acier au carbone sensiblement annulaire disposée sur ladite portion axiale rétractable (12), ladite surface annulaire étant isolée du reste du corps de sonde (1) pour servir de cathode. Un autre but de l'invention est de proposer un équipement de détection et de mesure utilisable in situ pour évaluer en temps réel les risques de corrosion induite microbiologiquement par piqûre des aciers au carbone. Ce but est atteint par un équipement de détection et de mesure de la corrosion induite microbiologiquement sur une structure d'acier au carbone pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, comportant deux électrodes constituées d'acier au carbone pour former une anode et une cathode, des moyens d'application d'un courant entre les deux électrodes, un dispositif d'acquisition de données comprenant des moyens de mesure du courant et/ou de la différence de potentiel entre lesdites deux électrodes, caractérisé en ce qu'il comporte un corps de sonde ayant au moins une surface périphérique en matériau électriquement conducteur de type acier apte à être rendue solidaire par un isolant électrique ou par contact avec ladite structure, une tête de sonde solidaire du corps de sonde incorporant une première desdites électrodes apte à former l'anode, et des moyens de connexion électrique pour raccorder la première électrode ainsi que la surface périphérique du corps de sonde au dispositif d'acquisition de données, de sorte que ladite surface périphérique constitue la seconde électrode apte à former la cathode. Selon une autre particularité, la tête de sonde, amovible, comprend un élément de jonction en matière plastique fluorée résistante à la chaleur et à la corrosion, rendu solidaire d'une extrémité du corps de sonde par des moyens de fixation et comprenant au moins une portion sensiblement cylindrique avec une cavité axiale pour recevoir une tige cylindrique en acier au carbone constituant la première électrode. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le corps de la sonde est en acier et comprend une portion axiale rétractable sensiblement cylindrique destinée à être en contact avec un milieu bio-corrosif, l'extrémité libre de ladite portion cylindrique étant solidaire de la tête de sonde, la première électrode étant isolée du corps de sonde par l'intermédiaire d'un bouchon à visser constituant l'élément de jonction. Selon une autre particularité, le dispositif d'acquisition de données comprend une alimentation électrique par batterie, des moyens de raccordement à un appareil de traitement de données ainsi que des moyens de connexion électrique constitués de deux fils électriques reliés chacun à une des électrodes et d'au moins une enveloppe isolante de protection de ces deux fils. Selon une autre particularité, le dispositif d'acquisition de données comprend des moyens d'horloge pour horodater les mesures, des moyens de paramétrage aptes à être programmés par un appareil de traitement de données pour paramétrer des cycles de mesures, et un bouton marche/arrêt. Un autre but de l'invention est de proposer une sonde de bio-corrosion utilisable in situ pour permettre de mesurer en temps réel des grandeurs représentant le courant de corrosion induit par des micro-organismes, de façon à évaluer le risque de corrosion sur des structures en acier au carbone. Ce but est atteint par une sonde de bio-corrosion pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, comportant une tête de sonde amovible et un corps de sonde doté d'au moins une surface périphérique en matériau électriquement conducteur de type acier, caractérisée en ce qu'elle comprend une première électrode cylindrique en acier au carbone incorporée dans la tête de sonde et reliée à des premiers moyens de connexion électrique, ladite surface périphérique du corps de sonde constituant la deuxième électrode et étant reliée à des seconds moyens de connexion électrique, la tête de sonde comportant un élément de jonction en matière plastique fluorée résistante à la chaleur et à la corrosion rendu solidaire d'une extrémité du corps de sonde par des moyens de fixations et apte à isoler la première électrode du corps de sonde. Selon une autre particularité, le corps de la sonde est en acier pour constituer la deuxième électrode, l'élément de jonction étant constitué d'un bouchon à visser perforé selon une direction axiale pour recevoir une tige cylindrique en acier au carbone constituant la première électrode, la surface d'extrémité libre de la première électrode ayant un diamètre de l'ordre de 2 mm. Selon une autre particularité, le corps de sonde comprend une portion sensiblement cylindrique ou manchon dont une extrémité est adaptée pour recevoir la tête de sonde (14), ledit manchon (12) étant rétractable et rendu solidaire d'une portion principale (11) du corps de sonde (1) pourvue de moyens de fixation (110) à la structure (2) avec ou sans interface d'isolation électrique suivant que la canalisation à instrumenter soit ou non sous protection cathodique. Selon une autre particularité, ladite surface périphérique du corps de la sonde est en acier au carbone. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement le positionnement d'une sonde de l'équipement selon l'invention servant à mesurer la bio-corrosion, - la figure 2 montre un mode de réalisation de l'équipement dans son environnement, - la figure 3 présente une vue en coupe d'un mode de réalisation de la sonde de bio-corrosion, - la figure 4 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation de la sonde de bio-corrosion, - la figure 5 représente un mode de réalisation d'une tête de sonde amovible, - la figure 6 représente un schéma de principe illustrant la phase de court- circuit durant laquelle un courant s'écoule de la cathode vers l'anode, - la figure 7 montre une courbe de suivi de la tension mesurée correspondant à la d.d.p. (différence de potentiel) aux bornes des électrodes après immersion de l'anode dans le milieu bio-corrosif, - la figure 8 représente un schéma de principe illustrant la phase de polarisation de l'anode pour induire une corrosion et un exemple de suivi de la tension mesurée pendant ce conditionnement. Le principe du procédé selon l'invention est d'évaluer le risque de corrosion localisée de type "germination et croissance", dans des aciers au carbone en présence de bactéries sulfurogènes, en générant artificiellement par polarisation anodique une pile électrochimique analogue à celle d'une piqûre de corrosion. Le risque peut être évalué en observant si une telle pile est stable dans les conditions de service concernées, la corrosion pouvant être entretenue par l'intermédiaire de bactéries BSR et BTR (Bactéries Sulfato Réductrices, Bactéries Thiosulfato Réductrices). L'invention va être à présent décrite en référence aux figures 1 à 3. A titre d'exemple, la structure (2) à instrumenter peut être une quelconque canalisation en acier au carbone utilisée sur des sites industriels tels que les exploitations pétrolières, parapétrolières et géothermales et peut contenir des milieux pétroliers, géothermaux et autres milieux réducteurs et semi-réducteurs propices au développement d'une microflore bactérienne sulfurogène. Comme illustré à la figure 1 , l'équipement selon l'invention permet de détecter la corrosion induite microbiologiquement sur une structure d'acier au carbone (2) grâce à une sonde de bio-corrosion. L'équipement est doté de deux électrodes constituées d'acier au carbone pour former une anode (A) et une cathode ainsi que de moyens d'application d'un courant entre ces deux électrodes. Dans une variante de réalisation de l'invention, la cathode peut être formée à partir d'une surface métallique de type acier ou analogue (autre que de l'acier au carbone) et est en contact avec la structure d'acier au carbone (2), de sorte que le corps de sonde (cathode) puisse être au potentiel de la structure (2). La paire d'électrodes est intégrée dans la sonde et des moyens de connexion électrique (102, 103) sont prévus pour raccorder ces électrodes à un dispositif d'acquisition de données (3) comprenant des moyens de mesure du courant et/ou de la différence de potentiel entre les deux électrodes. Les moyens de connexion électrique (102, 103) sont constitués de deux fils électriques reliés chacun à une des électrodes et comportent au moins une enveloppe isolante de protection. Les deux fils sont par exemple placés dans un câble blindé (100) de longueur inférieure ou égale à un mètre. Le dispositif d'acquisition de données (3) est équipé de moyens de raccordement (30) comme par exemple une liaison série pour permettre de raccorder un appareil de traitement de données (5) tel qu'un PC ou terminal analogue, comme illustré à la figure 2. Les moyens de raccordement (30) peuvent consister en un câble de longueur adaptée permettant d'assurer une liaison série avec par exemple un débit de 115200 bauds. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le dispositif d'acquisition de données (3) comprend une alimentation électrique par batterie, cette dernière pouvant être rechargée via une entrée (301) pour chargeur de batterie. Un bouton marche/arrêt (33) est prévu pour allumer, respectivement éteindre le dispositif (3). La figure 1 montre qu'une première électrode est placée au centre du flux, dans la canalisation. Cette première électrode peut être cylindrique avec un diamètre de l'ordre de 2 mm par exemple pour constituer une anode (A) ayant une surface réduite de 3,14 mm2. Cette surface d'extrémité libre de la première électrode constitue la seule partie de l'anode en contact avec le milieu bio-corrosif. La micro-électrode est incorporée dans une tête de sonde (14) rendue solidaire d'un corps de sonde (1). Cette tête de sonde (14) peut prolonger le corps de sonde (1) pour présenter une seule électrode formant l'anode (A) à l'extrémité de la sonde. Ainsi dans le mode de réalisation de la figure 1 , la tête de sonde (14) ne comporte pas de cathode, les électrodes étant complètement dissociées. Dans un premier mode de réalisation, une surface périphérique en acier au carbone est située sur le corps de sonde et constitue la seconde électrode servant de cathode. Cette surface périphérique, par exemple sensiblement annulaire, est isolée par au moins une bague diélectrique ou autre élément isolant du reste du corps de sonde (1). Ladite surface annulaire est mise en contact avec le milieu bio-corrosif. L'équipement selon l'invention peut être ainsi adapté dans les cas où la structure (2) en acier au carbone est sous protection cathodique. Dans un second mode de réalisation de l'invention, la majeure partie ou la totalité du corps de sonde (1) est conductrice (par exemple en acier inoxydable ou matériau résistant analogue) et peut être mise en contact électrique avec la structure en acier au carbone (2). L'invention va être à présent décrite en liaison avec les figures 2 à 5. La tête de sonde (14), amovible comme représenté à la figure 5, comprend un élément de jonction (10) en matière plastique fluorée résistante à la chaleur et à la corrosion pour recevoir l'anode (A) constituée par l'électrode cylindrique en acier au carbone. Des moyens de fixations, comme par exemple un filetage (101), permettent le vissage de l'élément de jonction (10) sur un manchon sensiblement cylindrique (12) comme représenté à la figure 4. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, cet élément (10) comporte une cavité ou perforation axiale pour recevoir une tige cylindrique en acier au carbone constituant l'anode (A). La figure 3 représente un exemple de sonde de bio-corrosion selon l'invention intégrée à l'équipement de détection de la corrosion. Cette sonde comporte un corps de sonde (1) allongé ayant au moins une surface périphérique en acier destinée à être mise en contact avec la structure (2) d'acier au carbone à instrumenter. La structure (2) en acier au carbone peut dès lors constituer avec le corps de sonde (1) ainsi solidarisée une cathode en acier au carbone. Des moyens de connexion électrique (103) sont prévus pour raccorder la surface périphérique en acier du corps de sonde (1) au dispositif d'acquisition de données (3), de sorte que ladite surface périphérique constitue la seconde électrode servant de cathode. En variante, un isolant électrique peut servir à réaliser le contact si la structure (2) est sous protection cathodique. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le corps (1) de la sonde est en acier pour constituer la cathode. Un raccordement électrique est prévu sur le corps de sonde (1), par fil souple et cosse électrique ou analogue. Comme représenté à la figure 2, un point de piquage par exemple de diamètre 25,4 mm (1 pouce) muni d'une vanne quart de tour à passage intégral permet d'insérer l'anode (A) au centre du flux. La canalisation peut naturellement servir de cathode par reprise électrique sur le corps de sonde (1), ce dernier étant en matériau électriquement conducteur tel que l'acier inoxydable. Dans un mode de réalisation de l'invention, le corps de sonde (1) comprend une portion sensiblement cylindrique ou manchon (12) dont une extrémité est adaptée pour recevoir la tête de sonde (14). Dans l'exemple de la figure 3, le manchon (12) est situé entre la tête de sonde (14) qui porte l'anode (A) et des moyens de préhension (13) disposés sur le corps de sonde (1). Le diamètre (D) du manchon (12) est adapté à l'insertion dans la canalisation par la vanne du piquage. Le manchon (12) peut comporter une surface par exemple annulaire en acier au carbone (non représentée) pour servir de cathode et être mise en contact avec le milieu bio-corrosif. Cette surface en acier au carbone est électriquement isolée du reste du corps de sonde (1). Les moyens de préhension (13) peuvent consister en une ou plusieurs poignées situées à l'extrémité opposée à la tête de sonde, comme illustré à la figure 3. Des éléments de branchement et/ou passage de fil ou câble électrique sont prévus sur le corps de sonde (1) pour permettre le raccord des fils de sortie anode et cathode au dispositif d'acquisition de données (3). On comprend que la sonde de bio-corrosion peut comprendre un manchon (12) de dimensions et formes variées pour permettre le positionnement de la tête de sonde (14), pour s'adapter à un type déterminé de piquage et à la géométrie de la structure (2) à instrumenter. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le manchon (12) est rendu solidaire d'une portion principale (1 1 ) du corps de sonde (1). Cette portion principale (1 1) est pourvue de moyens de fixation (1 10) à la structure (2) avec ou sans interface d'isolation électrique. Les moyens de fixation à la structure peuvent consister en un filetage d'adaptation à un point de piquage de la structure (2). Le manchon (12) est constitué d'une portion axiale rétractable pouvant coulisser dans le point de piquage pour permettre une insertion de la tête de sonde dans le milieu à étudier. Il est alors possible de rétracter le manchon (12) avec l'anode (A) sans que la partie principale (1 1 ) soit désolidarisée de la structure (2) en acier au carbone. Le manchon (12) est rétractable sous pression, coulissant dans la portion principale (11). La figure 5 représente la reprise électrique sur l'anode (A) en acier au carbone par des moyens de connexion (102) formées notamment d'un fil électrique de raccordement au dispositif (3). L'anode (A) est incorporée dans la tête de sonde grâce à un bouchon à visser en téflon constituant l'élément de jonction (10). L'anode (A) est ainsi isolée du manchon (12) axial. La portion cylindrique ou manchon (12) doit être mise en contact avec le milieu biocorrosif pour amener la tête de sonde (14) au centre de la canalisation. Le type de raccordement de l'anode (A) peut être réalisé par fil souple et cosse électrique. Le câble blindé (100) permet de transporter la paire de fils reliés aux électrodes jusqu'au dispositif d'acquisition. L'anode (A) est un consommable dans le système à réaliser puisque c'est elle qui doit subir la corrosion provoquée à l'aide des moyens d'application de courant entre les électrodes. Une connectique simple de mise en œuvre peut donc être utilisée pour faciliter les opérations de remplacement sur site, garantissant robustesse et fiabilité. L'invention va être à présent décrite en référence aux figures 2 et 7. La sonde de l'équipement selon l'invention doit être préalablement positionnée en travers de la structure (2) en acier au carbone à instrumenter, la tête de sonde (14) étant mise en contact avec le milieu bio-corrosif. Une étape de contrôle de la stabilisation d'une valeur représentative de la différence de potentiel (d.d.p.) entre l'anode (A) et la cathode est nécessaire avant de générer artificiellement une piqûre. Le suivi de cette d.d.p. est réalisé par l'intermédiaire de premiers moyens de mesure, constitués par exemple d'un voltmètre ou appareil multimètre. La figure 7 illustre un exemple de contrôle de cette stabilisation avec une courbe (51) représentant la tension mesurée après immersion de l'anode (A). Les mesures de la d.d.p. aux bornes des électrodes non chargées sont réalisées à intervalles réguliers, par exemple toutes les 30s, les intervalles de temps étant paramétrable de 30s à 5 minutes par pas de 30 secondes. Dans la mesure où la canalisation/surface du corps de sonde (1) sert de référence cathodique, la différence entre le potentiel de l'anode et celui de la cathode est négative après immersion d'une anode neuve. La dynamique de mesure est de -1V à 1V avec une précision d'au moins 1 mV. Lesdits premiers moyens de mesure sont couplés au dispositif d'acquisition de données (3) et par exemple programmés par l'appareil de traitement de données (5) pour mesurer la d.d.p. entre les deux électrodes. Dans un mode de réalisation de l'invention, cette mesure est répétée jusqu'à ce que la valeur absolue de la différence de potentiel mesurée se stabilise en dessous d'un seuil (4) pendant un intervalle de temps déterminé suffisamment long pour que la stabilisation de cette d.d.p. puisse être validée. Ainsi, le système peut rester en mode suivi ("monitoring") jusqu'à ce que la valeur absolue de la d.d.p. soit comprise entre 0 et le seuil (4). Ce seuil est fixé en standard à 15mV avec une tolérance de +/- 1 mV. Il tend idéalement vers zéro. A chaque nouvelle mesure, le dispositif d'acquisition de données (3) enregistre le point de mesure horodaté si la nouvelle valeur diffère de la dernière stockée de plus de 3mV en standard. Le format de stockage représente les données suivantes : Année/mois/jour ; heure : minute : minute ; ddp (mV). Le dispositif d'acquisition de données (3) comprend des moyens d'horloge pour horodater les mesures ainsi que des moyens de paramétrage aptes à être programmés par un appareil de traitement de données (5) pour paramétrer des cycles de mesures. Dans un mode de réalisation de l'invention, si la phase de stabilisation dépasse 30 jours, une programmation d'arrêt stoppe le cycle de mesure en enregistrant un code d'arrêt pour cause de système instable puis se mettra en veille. Dès que le seuil (4) est atteint et stable pendant un intervalle de temps déterminé tel que 15 minutes, le processus entrera automatiquement dans la phase suivante pour initier une corrosion de la première électrode située dans la tête de sonde (14). La génération artificielle d'une pile électrochimique analogue à celle d'une piqûre de corrosion est en effet réalisée par polarisation anodique dans la mesure où un conditionnement cathodique ne permet pas d'initier de piqûre sur l'électrode. Selon l'invention, une polarisation anodique est générée à l'aide des moyens d'application d'un courant entre la première électrode et la surface périphérique du corps de sonde (1) avec une intensité telle que la différence de potentiel entre l'anode (A) et la cathode soit comprise entre 100 mV et 1V, de façon à ce qu'elle soit significative mais que l'on reste dans le domaine de stabilité chimique de l'eau. Les moyens d'application de courant consistent en un générateur (31) de courant d'un type connu. On comprend que le dispositif d'acquisition (3) peut être réalisé par exemple sous la forme d'un boîtier incorporant ledit générateur (31), un voltmètre et un ampèremètre à résistance interne nulle appelé couramment ZRA (Zéro Résistance Ammeter). La phase d'initiation de la corrosion sur l'anode va être à présent décrite en liaison avec la figure 8. L'initiation de la piqûre est par exemple réalisée en appliquant une densité de courant par exemple supérieure à 100 A/m2 sur la surface d'extrémité libre de l'anode (A). La densité de courant est déterminée pour permettre d'initier une piqûre au bout d'un temps relativement court, de l'ordre de 15 minutes par exemple. La courbe (52) de suivi illustrée à la figure 8 montre l'évolution de la tension mesurée par lesdits premiers moyens de mesure pendant un conditionnement avec une densité de courant de 186 A/m2 durant 13 minutes. L'étape d'application du courant de conditionnement est déclenchée après l'étape de contrôle validant la stabilisation de la différence de potentiel entre les deux électrodes. Le générateur (31) impose à l'anode (A) un courant de conditionnement compris entre 0,01 et 15 mA pour générer une différence de potentiel de l'ordre de 0,4 V et inférieure à 1V. La surface d'extrémité libre de l'anode (A), de l'ordre de 3 mm2 dans le mode de réalisation préféré de l'invention, va ainsi être corrodée. Naturellement, comme représenté à la figure 8, l'anode (A) est branchée sur le pôle positif du générateur (31), de sorte que la première électrode soit l'anode (A), tandis que la surface périphérique du corps de sonde (1) constitue la cathode. La différence de potentiel peut être mesurée par un voltmètre (32) relié aux moyens de connexion (102, 103) servant à raccorder l'anode (A) et la cathode. L'étape d'application du courant de conditionnement est réalisée pendant une durée déterminée suffisante pour initier la corrosion de l'anode (A). La surface d'extrémité libre est suffisamment faible, par exemple inférieure à 15 mm2, pour que la valeur de l'aire de la surface corrodée soit la plus proche possible de l'aire de la surface de la première électrode. Dans un mode de réalisation de l'invention, le courant de polarisation servant au conditionnement peut être réglé entre 0 et 15 mA avec une résolution de 10μA, tandis que des moyens de régulation sont prévus dans le dispositif (3) pour que ce courant soit régulé au minimum à +/- 2,5μA sur la plage de fonctionnement de température et de la plage de tension batterie. La plage de fonctionnement de température s'étend par exemple de -40°C à +85°C et la plage de tension batterie de 6 à 15V. Il est possible de régler le temps d'injection du courant de conditionnement délivré par le générateur (31), de 1 minute à 60 minutes par pas de 1 minute par l'intermédiaire des moyens de paramétrage du dispositif (3) d'acquisition de données. Un utilisateur peut commander les moyens de paramétrage depuis l'appareil (5) de traitement. Pendant cette phase de conditionnement, le dispositif (3) d'acquisition de données récupère une mesure à intervalles réguliers de la d.d.p. aux bornes des électrodes chargées. Les intervalles de temps peuvent être réglés à 2 minutes en standard et paramétrés de 30s à 5 minutes, par pas de 30s, grâce aux moyens de paramétrage. Tous les points de mesures, horodatés, sont stockés dans une mémoire interne du dispositif (3) ou dans des moyens de mémorisation équivalents. Le format de stockage représente par exemple les données suivantes : Année/mois/jour ; heure : minute : A minute ; ddp (mV). Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif (3) comprend des moyens de commutation, commandés par l'appareil de traitement, pour établir un court-circuit aussitôt après l'arrêt du générateur de courant (31). Le dispositif (3) d'acquisition de donnés peut également stopper un cycle de mesure si, au cours de la phase de conditionnement, la d.d.p dépasse 1V pendant plus de 5 mesures consécutives ou si en fin de cycle, sur les 5 derniers points de mesure, la d.d.p. est inférieure à 100mV. La phase de suivi du courant de corrosion va être à présent décrite en liaison avec les figures 1 et 6. Après le conditionnement, la micro-électrode cylindrique formant l'anode (A) est mise en court-circuit avec le corps de sonde (1 ) ou la canalisation d'exploitation (cathode). Cette étape de couplage par mise en court-circuit des deux électrodes est réalisée après l'application du courant de conditionnement. Une valeur représentative du courant de corrosion entre les deux électrodes est mesurée par des deuxièmes moyens de mesure (33) comme par exemple un ampèremètre à résistance interne nulle placé en série dans le circuit. Comme représenté à la figure 6, un tel ampèremètre permet de mesurer le courant débité par la pile électrochimique. Pendant cette phase, les deux suivis suivants peuvent être réalisés : - suivi de la vitesse de corrosion VCOrr = f (temps). - suivi de la d.d.p. entre les bornes des électrodes qui, dans le cas de la phase de court-circuit, doit être nulle. La tension mesurée aux bornes des électrodes doit être maintenue inférieure à une valeur déterminée suffisamment faible pour garantir le court- circuit, par exemple de l'ordre de 0 à 20μV. Une étape de calcul utilisant les valeurs mesurées représentatives du courant de corrosion est donc effectuée pour calculer une valeur représentative de la vitesse de corrosion de l'anode, par exemple par l'intermédiaire de moyens de calcul de l'appareil (5) de traitement de données. La vitesse de corrosion VCOrr est en effet proportionnelle au rapport du courant de corrosion sur la surface corrodée : lCorrosion/SCorrodée- Les moyens de calcul sont couplés au dispositif (3) d'acquisition de données et utilisent les données représentatives des mesures de courant de corrosion pour calculer des vitesses de corrosion de l'anode. Pendant cette phase de suivi, le dispositif (3) peut réaliser par exemple une mesure du courant de corrosion à intervalles réguliers, par intervalle de temps paramétré pour durer de 30 secondes à 5 minutes. Tous les points de mesures, horodatés, sont stockés dans la mémoire interne. La durée de cette étape de court-circuit est réglable de 30 minutes à 300 heures par pas de 30 minutes. Le format de stockage représente les données suivantes : Année/mois/jour ; heure ; minute : VT. minute ; Icorrosion (μA). La plage de courant est de 0 à 5mA. La précision peut être de quelques microampères, par exemple 5μA. L'achèvement du suivi du courant de corrosion entraîne une mise en veille du dispositif (3) d'acquisition de données si un cycle automatique avec plusieurs cycles n'est pas en cours. Un mode automatique est prévu pour enchaîner plusieurs cycles successifs de mesure, 10 au maximum dans un mode de réalisation de l'invention. Le nombre de cycles est prédéfini ainsi qu'un délai d'attente programmable entre cycles. Dans une variante de réalisation, seul le courant de corrosion est sauvegardé dans la mémoire. Un fichier de type Excel peut faire directement les conversions. Si la vitesse est négative un message d'erreur est affiché par un module de signalisation. La configuration de chaque cycle du mode automatique est paramétrable. Il est possible par exemple d'ajuster des valeurs pour le courant de conditionnement, ainsi qu'un intervalle de mesure pour chacune des 3 étapes stabilisation/conditionnement/suivi du courant de corrosion. Naturellement, les valeurs susmentionnées sont données à titre indicatif. Ces valeurs sont en pratique fonction du milieu d'étude. Le dispositif (3) d'acquisition de données devra par conséquent faire l'objet à chaque changement de milieu, d'une phase préliminaire d'étalonnage afin de calibrer le puise anodique du générateur (31) ainsi que la durée de chacune des phases. Une fois les paramètres d'étalonnage fixés, l'électronique du dispositif (3) peut fonctionner en modes de mesure et d'acquisition automatiques. L'invention va être à présent décrite en référence à la figure 2. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la communication s'effectue sur port série entre le PC ou appareil de traitement (5) équivalent et le dispositif (3). Le dispositif (3) d'acquisition de données est apte à gérer toute l'interface utilisateur au moyen d'un menu de fonctions numérotées. On comprend que l'équipement selon l'invention, permettant de mesurer in situ la corrosion bactérienne par piqûres des aciers au carbone, peut être utilisée dans le domaine de l'exploitation pétrolière ainsi que la géothermie pour optimiser les traitements chimiques bactéricides des fluides dont le coût par exploitation pétrolière et géothermale représente respectivement en moyenne de l'ordre de 200 000 et 20 000 €. Comme illustré à la figure 2, un tel équipement est simple d'installation et permet des suivis très précis susceptibles de prévenir les percements de tubages et pipelines aux graves conséquences sur les plans environnemental et financier. La sonde de biocorrosion peut être mise en œuvre dans tous milieux contenant une microflore bactérienne susceptibles de produire un biofilm et d'induire un risque de corrosion localisée des aciers au carbone. L'un des avantages de l'invention est de permettre une évaluation très précise du risque de corrosion induite par des micro-organismes, par exemple sulfurogènes, par suivi de l'évolution d'une corrosion initiée sur une micro- électrode, dans les mêmes conditions qu'une corrosion localisée naturelle sur une structure en acier au carbone. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection et de mesure de la corrosion induite microbiologiquement sur une structure (2) d'acier au carbone, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une étape de positionnement en travers de ladite structure (2) d'une sonde comportant une tête de sonde (14) et un corps de sonde (1) doté d'au moins une surface périphérique en matériau électriquement conducteur de type acier, la tête de sonde (14) étant mise en contact avec un milieu bio-corrosif, une première électrode en acier au carbone étant incorporée dans la tête de sonde (14), - une étape de contrôle de la stabilisation d'une valeur représentative de la différence de potentiel entre la première électrode et une deuxième électrode constituée par ladite surface périphérique du corps de sonde (1), réalisée par l'intermédiaire de premiers moyens de mesure (32), - une étape d'application pendant une durée déterminée d'un courant de conditionnement pour initier une corrosion, le courant étant fourni par des moyens d'application d'un courant entre les deux électrodes et déterminé pour que la première électrode soit l'anode (A), tandis que la surface périphérique constitue la cathode. - une étape de couplage par mise en court-circuit des deux électrodes, réalisée après la durée déterminée, pendant laquelle une valeur représentative du courant de corrosion est mesurée par des deuxièmes moyens de mesure (33), - une étape de calcul utilisant les valeurs mesurées représentatives du courant de corrosion pour calculer une valeur représentative de la vitesse de corrosion de l'anode (A), par l'intermédiaire de moyens de calcul d'un appareil (5) de traitement de données.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel les premiers moyens de mesure (32) sont couplés à un dispositif (3) d'acquisition de données et programmés par l'appareil (5) de traitement de données pour mesurer la différence de potentiel entre les deux électrodes, cette mesure étant répétée jusqu'à ce que la valeur absolue de la différence de potentiel mesurée se stabilise en dessous d'un seuil (4) pendant un intervalle de temps déterminé suffisamment long pour valider la stabilisation de ladite différence de potentiel.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape d'application du courant de conditionnement est déclenchée après l'étape de contrôle validant la stabilisation de la différence de potentiel entre les deux électrodes, le courant de conditionnement étant compris entre 0,01 et 15 mA pour générer une différence de potentiel de l'ordre de 0,4 V et inférieure à 1 V.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les deuxièmes moyens de mesure (33) comprennent un ampèremètre à résistance interne nulle placé en série dans le circuit et programmé par l'appareil (5) de traitement de données pour mesurer le courant de corrosion, des mesures de courant de corrosion par ledit ampèremètre étant répétées à intervalles de temps réguliers et des données représentatives de ces mesures étant stockées dans des moyens de mémorisation d'un dispositif (3) d'acquisition de données.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les moyens de calcul sont couplés au dispositif (3) d'acquisition de données et utilisent les données représentatives des mesures de courant de corrosion pour calculer des vitesses de corrosion de l'anode.
6. Procédé selon une des revendications 1 à 5, utilisant un corps de sonde (1) en acier comprenant une portion axiale rétractable sensiblement cylindrique (12) pour la mise en contact avec le milieu bio-corrosif d'une surface en acier au carbone sensiblement annulaire disposée sur ladite portion axiale rétractable (12), ladite surface annulaire étant isolée du reste du corps de sonde (1 ) pour servir de cathode.
7. Equipement de détection et de mesure de la corrosion induite microbiologiquement sur une structure (2) d'acier au carbone pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant deux électrodes constituées d'acier au carbone pour former une anode (A) et une cathode, des moyens d'application d'un courant entre les deux électrodes, un dispositif (3) d'acquisition de données comprenant des moyens de mesure (32, 33) du courant et/ou de la différence de potentiel entre lesdites deux électrodes, caractérisé en ce qu'il comporte un corps de sonde (1) ayant au moins une surface périphérique en matériau électriquement conducteur de type acier apte à être rendue solidaire par un isolant électrique ou par contact avec ladite structure (2), une tête de sonde (14) solidaire du corps de sonde (1) incorporant une première desdites électrodes apte à former l'anode (A), et des moyens de connexion électrique (102, 103) pour raccorder la première électrode ainsi que la surface périphérique du corps de sonde (1) au dispositif (3) d'acquisition de données, de sorte que ladite surface périphérique constitue la seconde électrode apte à former la cathode.
8. Equipement selon la revendication 7, dans lequel la tête de sonde (14), amovible, comprend un élément de jonction (10) en matière plastique fluorée résistante à la chaleur et à la corrosion, rendu solidaire d'une extrémité du corps de sonde (1) par des moyens de fixation (101) et comprenant au moins une portion sensiblement cylindrique avec une cavité axiale pour recevoir une tige cylindrique en acier au carbone constituant la première électrode.
9. Equipement selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le corps de la sonde (1 ) est en acier et comprend une portion axiale rétractable sensiblement cylindrique (12) destinée à être en contact avec un milieu bio-corrosif, l'extrémité libre de ladite portion cylindrique étant solidaire de la tête de sonde (14), la première électrode étant isolée du corps de sonde (1) par l'intermédiaire d'un bouchon à visser constituant l'élément de jonction (10).
10. Equipement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite surface périphérique du corps de la sonde (1) formant la cathode est en acier au carbone.
11. Equipement selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel le dispositif (3) d'acquisition de données comprend une alimentation électrique par batterie et des moyens de raccordement (30) à un appareil (5) de traitement de données, lesdits moyens de connexion électrique (102, 103) comportant deux fils électriques reliés chacun à une des électrodes et au moins une enveloppe isolante de protection de ces deux fils.
12. Equipement selon l'une quelconque des revendications 7 à 11 , dans lequel le dispositif (3) d'acquisition de données comprend des moyens d'horloge pour horodater les mesures, des moyens de paramétrage aptes à être programmés par un appareil (5) de traitement de données pour paramétrer des cycles de mesures, et un bouton marche/arrêt (33).
13. Sonde de bio-corrosion pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant une tête de sonde amovible (14) et un corps de sonde (1 ) doté d'au moins une surface périphérique en matériau électriquement conducteur de type acier, caractérisée en ce qu'elle comprend une première électrode cylindrique en acier au carbone incorporée dans la tête de sonde (14) et reliée à des premiers moyens de connexion électrique (102), ladite surface périphérique du corps de sonde (1) constituant la deuxième électrode et étant reliée à des seconds moyens de connexion électrique (103), la tête de sonde (14) comportant un élément de jonction (10) en matière plastique fluorée résistante à la chaleur et à la corrosion rendu solidaire d'une extrémité du corps de sonde (1 ) par des moyens de fixations (101) et apte à isoler la première électrode du corps de sonde (1).
14. Sonde de bio-corrosion selon la revendication 13, dans laquelle le corps de la sonde (1) est en acier pour constituer la deuxième électrode, l'élément de jonction (10) étant constitué d'un bouchon à visser perforé selon une direction axiale pour recevoir une tige cylindrique en acier au carbone constituant la première électrode, la surface d'extrémité libre de la première électrode ayant un diamètre de l'ordre de 2 mm.
15. Sonde de bio-corrosion selon la revendication 13 ou 14, dans laquelle le corps de sonde (1) comprend une portion sensiblement cylindrique ou manchon (12) dont une extrémité est adaptée pour recevoir la tête de sonde (14), ledit manchon (12) étant rendu solidaire d'une portion principale (11) du corps de sonde (1) pourvue de moyens de fixation (110) à la structure (2) avec ou sans interface d'isolation électrique suivant que la canalisation à instrumenter soit ou non sous protection cathodique.
16. Sonde de bio-corrosion selon la revendication 13, caractérisée en ce que ladite surface périphérique du corps de la sonde (1) est en acier au carbone.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672193C1 (ru) * 2017-10-16 2018-11-12 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Способ оценки опасности биокоррозионных процессов подземных стальных сооружений
US11360018B2 (en) 2018-11-30 2022-06-14 Exxonmobil Upstream Research Company Corrosion testing apparatuses and associated methods
CN114441424A (zh) * 2020-11-06 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 无凝析油气井厌氧型细菌腐蚀评价方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4627905A (en) * 1984-10-05 1986-12-09 Pulp And Paper Research Institute Of Canada Monitor assembly for monitoring anodic corrosion protection of carbon steel vessels
SU1748022A1 (ru) * 1990-01-22 1992-07-15 Воронежский государственный университет им.Ленинского комсомола Способ прогнозировани склонности медных сплавов к локальной коррозии в городской сточной воде
US5246560A (en) * 1991-10-04 1993-09-21 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus for monitoring biofilm activity
FR2808881B1 (fr) * 2000-05-11 2002-09-06 Inst Francais Du Petrole Methode et dispositif de detection de la corrosion induite microbiologiquement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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