Effet de différentes substances organiques sur les processus de corrosion des aciers

Role of different organic species on the corrosion processes of carbon steel

Laboratoire d’Étude des Matériaux en Milieux Agressifs, EA 3167, Université de La Rochelle, Bât. Marie Curie, Avenue Michel Crépeau, 17042 La Rochelle Cedex 01, France

Auteur de correspondance : rsabot@univ-lr.fr

Reçu : 6 Février 2006
Accepté : 7 Mars 2006

Résumé

La formation d’une couche de rouille sur acier implique différentes étapes, dont l’oxydation de Fe(0) en Fe(II) puis celle de Fe(II) en Fe(III), la rouille étant un mélange complexe constitué pour l’essentiel d’oxyhydroxydes ferriques. La seconde étape peut elle-même se subdiviser, notamment lorsqu’un composé à valence mixte Fe(II)-Fe(III) de type rouille verte est impliqué dans le processus. Ces hydroxysels Fe(II)-Fe(III) sont susceptibles de se former dans un ensemble très varié de milieux et de conditions. Les interactions entre les microorganismes et les processus de corrosion impliquent entre autres les effets de différentes substances organiques sur les mécanismes de formation de la rouille. Les premiers travaux relatifs aux interactions entre les bactéries sulfato-réductrices et la rouille verte sulfatée ont montré que les substances présentes dans le milieu de culture bactérien influaient sur les mécanismes de formation et transformation de ce composé. Dans la plupart de ces milieux, les lactates sont utilisés comme source d’électrons et de carbone. Nous avons repris ces expériences en ajoutant au milieu de préparation habituelle de la rouille verte sulfatée de faibles quantités de lactate de fer(II). Les résultats indiquent que ces ions sont responsables d’une partie des effets observés en milieu de culture bactérien. En particulier, ils modifient le produit de l’oxydation de la rouille verte sulfatée, la ferrihydrite étant obtenue en lieu et place de la lépidocrocite γ-FeOOH. Nous avons également appliqué la méthode utilisée pour la synthèse de la rouille verte sulfatée afin de préparer la variété formiatée. Les analyses effectuées par spectroscopie Raman et diffraction des rayons X confirment la possibilité d’obtenir un tel composé. Nous avons en parallèle étudié le comportement d’un acier non allié dans des solutions de différentes concentrations en formiate de sodium, à savoir 10^–1 mol L^–1, 10^–2 mol L^–1 et 10^–3 mol L^–1. Les courbes de polarisation obtenues présentent un palier de passivation pour la concentration en formiate la plus élevée alors que dans le même domaine de potentiel le métal se corrode lorsque la concentration est plus faible.

Abstract

The formation of rust, a complex mixture mainly composed of iron(III) oxyhydroxides, involves two steps, that is the oxidation of Fe(0) in Fe(II) and the oxidation of Fe(II) in Fe(III). The second stage can itself involve two steps when a mixed valence Fe(II)-Fe(III) compound, for instance a green rust, is formed in the process. Green rusts, that are Fe(II)-Fe(III) hydroxysalts, can be observed in a great number of mediums and under a wide range of experimental conditions. The interactions between micro-organisms and corrosion processes involve, among other effects, the possible influence of various organic species on the mechanisms of rust formation. A previous work dealing with the interactions between the sulphate reducing bacteria (SRB) and sulphated green rust showed that the species present in the bacterial culture medium may play a role in the mechanisms of formation and transformation of this compound. In lot of mediums, the lactates are present and act as a carbon and electron source. In order to understand the role of lactate we have added a small amount of iron lactate to the medium used for the preparation of the sulphated green rust. The results indicate that part of the effects observed in bacterial culture medium may be attributed to these ions. In particular, they modify the oxidation product of sulphated green rust, ferrihydrite being obtained instead of lepidocrocite γ-FeOOH. A similar methodology was used in order to prepare the formate green rust. The Raman spectroscopy and X-ray diffraction analysis confirmed the formation of such a compound. The behaviour of a carbon steel in various sodium formate solutions (10^–1 mol L^–1, 10^–2 mol L^–1 and 10^–3 mol L^–1) was also investigated. For the highest value of formate concentration the polarization curves show a classical active/passive behaviour while, for the same range of potentiel, only an active behaviour is observed when the concentration is low.