Agresividad corrosiva de un agua de produccion por efecto de las BSR y el CO2

In this study the corrosive aggressiveness of a production water due to the presence of carbon dioxide (CO2) and sulfate-reducing bacteria (SRB) was investigated, using a rotating cage according to ASTM G202. pH, concentrations of planktonic bacteria, content of sulfides, sulfates, iron, calcium and magnesium were measured every 24 h during the tests, at the end of the experiment sessile bacteria count, weight loss of carbon steel coupons and attack morphology of the surface by scanning electron microscopy were determined. The findings show that at concentrations between 25-100% v/v CO2 in the gas phase on the medium decreased the pH to 4,3 and inhibited the planktonic and sessile SRB growth, and for a 10% CO2, the planktonic SRB increased to ³ 10(9) cells/mL and sessile to ³ 10(6) cel/cm². Under this condition, a non-protective iron sulfide (mackinawite) layer formed on the coupon surface which turned out to be non-protective as small pits were detected over the entire surface of the coupon.

Bajo ciertas condiciones, los hidrocarburos pueden alterar las condiciones de corrosión interna de los oleoductos y gasoductos. En este trabajo, se analizó el efecto de un crudo por la norma ASTM G205. Se analizó el punto de inversión de la emulsión, la humectabilidad de la superficie del acero y el efecto del crudo en la corrosión general y localizada de acero al carbono en agua de producción sintética con bacterias reductoras de sulfato (BSR) y dióxido de carbono (CO2). El punto de inversión se determinó midiendo la resistencia de la emulsión agua/crudo, y la humectabilidad se determinó midiendo la resistencia por el método de dispersión. Las pruebas de corrosividad de la fase acuosa se realizaron en una caja rotatoria. Durante las pruebas se midió el pH, se contabilizaron las BSR planctónicas, y las concentraciones de iones de sulfuro, sulfato, hierro, calcio y magnesio en la solución. Después de los experimentos, se contabilizaron las BSR sésiles y la pérdida de masa en los cupones de acero al carbono; se identificaron los productos de corrosión mediante microscopia electrónica de barrido y difracción de rayos X, y se determinó la morfología de corrosión usando un microscopio óptico, un microscopio electrónico de barrido y un perfilómetro láser. Los resultados experimentales muestran que el petróleo evaluado tiene un punto de inversión de 50%, una humectabilidad mixta y es un crudo inhibidor, porque reduce la velocidad de corrosión en un 30%.

Under certain conditions, hydrocarbons may alter the internal corrosion conditions of oil and gas pipelines. In this paper, the effects of a crude oil have been analyzed using the ASTM G205 Standard Guide. The emulsion inversion point (EIP), the wettability of the steel surface and the effect of crude oil on the general and localized corrosion of carbon steel in synthetic produced water with sulfate-reducing bacteria (SRB) and carbon dioxide (CO2) was investigated. The EIP was determined measuring the resistance of the emulsion water/crude oil, and the Wettability was determined measuring the resistance by the spreading method. Corrosiveness experiments of aqueous phase were carried out in a Rotating Cage Apparatus. During the experiments the pH, planktonic bacterial count, and concentrations of sulphide, sulphate, iron, calcium and magnesium ions in the solution were measured. After the experiment, sessile bacterial count and mass loss of carbon steel was determined; corrosion products on the metal surface were identified using X-ray diffraction, and corrosion morphology was determined using a scanning electron microscope, optical microscope and laser profilometer. The experimental results show that the crude oil evaluated has a 50% EIP, a Mixed-Wet Wettability and is an Inhibitive Hydrocarbon because reduced de corrosion rate in 30%.

Este trabajo tiene por finalidad diferenciar la agresividad corrosiva sobre hierro de dos tipos predominantes de Bacterias Sulfato Reductoras (SRB): Desulfovibrio (D) desulfuricans and D. termitidis, encontradas frecuentemente en aguas de inyección para la recuperación secundaria de crudo. Se utilizó para ello la medición del potencial a circuito abierto, caída óhmica, pérdida de peso, polarización Tafel, resistencia a la polarización e impedancia electroquímica; así como, morfología de ataque en el tiempo a través de microscopía óptica y electrónica de barrido, evaluando estos parámetros cada 3 horas durante 24 horas. Adicionalmente, se hizo una comparación entre las diferentes técnicas electroquímicas para establecer cuál de éstas es la más apropiada y confiable para la evaluación de procesos de MIC. Los resultados obtenidos muestran valores de pérdida de peso y de velocidad de corrosión en aumento hasta las 9 horas, tiempo en el cual comienzan a descender, llegando a un mínimo cercano a las 15 horas de exposición, para luego volver a aumentar hasta el final del ensayo a las 24 horas, mostrando siempre una mayor agresividad para la D. termitidis, hecho corroborado por la morfología de ataque observada. De las técnicas de medición de velocidad corrosión utilizadas, se establece que la pérdida de peso y la polarización Tafel son las que reflejan de forma apropiada el comportamiento real de hierro expuestos al medio inoculado con SRB e iones ferrosos.

The purpose of this study is to differentiate the corrosive aggressiveness on iron of two predominant types of Sulphate Reducing Bacteria: SRB, Desulfovibrio (D) desulfuricans and D. termitidis, found in the injection waters frequently, using measurement of open circuit potential, ohmic drop, weight loss, Tafel polarization, polarization resistance and electrochemical impedance. The attack morphology was also studied over time through optical and scaning electron microscopes, every 3 hours during 24 hours. Additionally, a comparison was made among the different electrochemical techniques applied to establish which of these is the most appropriate and reliable for evaluating MIC processes. Results obtained showed values of weight loss and corrosion rate increasing up to 9 hours, at which time they began to decrease, reaching a minimum close to 15 hours of exposure, and then increasing up to the end of the experiment at 24 hours, with D. termitidis always demonstrating greater aggressiveness, a fact corroborated by observed the attack morphology. Of the techniques used for measuring corrosion rate, it was established that weight loss and Tafel polarization reflect most appropriately the best behavior of iron exposed to a medium inoculated with sulfate-reducing bacteria (SRB) and ferrous ions.

El propósito de esta investigación fue determinar los costos por corrosión en función del tipo de corrosión y el control aplicado, asociados al mantenimiento correctivo y preventivo en una industria eléctrica y de alimentos en Venezuela, mediante la aplicación del “Software” SACIC diseñado para ello. Inicialmente, se hizo la clasificación de las órdenes de trabajo asociadas a las labores de mantenimiento para determinar las relacionadas con corrosión, durante un año de operación de las plantas. Se seleccionaron 224 órdenes de trabajo en la industria eléctrica y 335 en la de alimentos. Según el tipo de corrosión la planta eléctrica tuvo un costo de 366.229.194,58 bolívares; de este total, los costos ocasionados por la corrosión uniforme y corrosión erosión fueron los más relevantes, mientras que para la planta de alimentos los costos fueron de 521.612.453 bolívares, generados en su mayor parte por corrosión uniforme. En lo que respecta a los costos generados por control de corrosión, los mismos fueron de 527.105.626,76 bolívares para la planta eléctrica y de 742.766.105 bolívares para la planta de alimentos, representando el 10% y 5% del costo anual por mantenimiento respectivamente. Con este trabajo se logró, además de la segregación de los costos por corrosión y su impacto en los costos por mantenimiento, estandarizar un procedimiento para la determinación del costo en función del tipo y control de corrosión, aplicable a cualquier industria.

The purpose of this research was to determine corrosion costs according to the corrosion types and the controls applied associated to corrective and preventive maintenance in an electricity plant and a processing food in Venezuela, through the Software SACIC designed for this application. Initially, it was done the classification of work orders associated with maintenance work to determine those related to corrosion, for one year of operation of the plant. There were chosen 224 working orders which corresponded to the electrical plant industry and 335 to the food industry. According to the type of corrosion, the electricity plant had a cost of 366,229,194.58 Bolivares, being the costs related to uniform and erosion corrosion the most relevant, while for the food processing plant the costs were 521,612,453 Bolivares, generated by uniform corrosion. In relation to the costs generated by corrosion control, they were 527.105.626,76 Bolivares in the electricity plant and 742.766.105 Bolivares in the food processing plant, which represented 10% and 5% of the annual maintaining cost, respectively. This research permitted to segregate the corrosion costs and generate a procedure for estimate the cost according to corrosion type and control, applicable to any industry.

Este trabajo estructuró un diseño experimental que permitiese obtener resultados eficientes, en el desprendimiento de células sésiles viables, empleando la técnica de sonicado, para ello se estableció 85% como eficiencia mínima aceptable. Experimentalmente se generaron biopelículas de la bacteria reductora de sulfato Desulfovibrio termitidis por 24 horas sobre láminas de hierro y cupones de acero al carbono de diferentes geometrías y, luego de obtenida la eficiencia máxima, se comparó la misma con la eficiencia de la técnica de raspado-ultrasonido. La evaluación de las diferentes variables del equipo de sonicación permitió alcanzar eficiencias por encima del rango establecido. Los parámetros que permitieron obtener una eficiencia máxima de 88% fueron: tiempo total 1 minuto, impulso “on” 5 segundos, impulso “off” 10 segundos y 65% de amplitud para las láminas de hierro y los cupones de acero al carbono de geometría rectangular; mientras que para los cupones de acero al carbono de geometría cóncava fue: tiempo total 2 minutos, impulso “on” 2,5 segundos, impulso “off” 10 segundos y 70% de amplitud. Adicionalmente, se comparó el desprendimiento de células viables entre la técnica de sonicado y raspado-ultrasonido; donde la técnica de sonicado resultó ser 10 veces más efectiva.

This work presents an experimental design that allows to obtain efficient results for such biofilm detachment employing the sonication technique. For this, 85% was established as the acceptable minimum efficiency of viable cells removed. Bacterial biofilms of the sulphate-reducing bacterium Desulfovibrio termitidis were developed for 24 hours on iron sheets and coupons of carbon steel of different geometries. Maximum efficiencies of detachment with sonication and scrapped ultrasound were compared. The evaluation of the different sonication equipment variables permitted to reach efficiencies above the established rank. The parameters that permitted to obtain a maximum efficiency of 88% were: total time 1 minute, impulse “on” 5 seconds, impulse “off” 10 seconds and 65% of amplitude for the iron sheets and the coupons of carbon steel of rectangular geometry and: total time 2 minutes, impulse “on” 2,5 seconds, impulse “off” 10 seconds and 70% of amplitude for the coupons of concave carbon steel geometry. Additionally, the sonication technique resulted to be 10 times more effective than the technique of scraped-ultrasound at exponential levels.

Diferentes estudios electroquímicos se han realizado utilizando las técnicas electroquímicas convencionales de polarización para establecer el mecanismo de acción de las bacterias sulfato- reductoras (BSR) en la corrosión inducida microbiológicamente (MIC); no obstante, un seguimiento detallado del proceso corrosivo correlacionando con el tiempo el potencial en circuito abierto, los productos de corrosión, el crecimiento bacteriano sésil y la morfología de ataque para establecer el mecanismo acción, prácticamente no se ha hecho y existe muy poca información al respecto. Es por ello que en esta investigación se estructuró un diseño experimental que permitiera realizar estas correlaciones, utilizando como herramienta electroquímica principal la técnica de permeación de hidrógeno para hacerle seguimiento a la reacción catódica de evolución de hidrógeno, acoplada a cualquier otra técnica electroquímica, microbiológica o química que permitiera hacerle seguimiento a la reacción anódica. El estudio se inició revisando la teoría clásica de despolarización catódica usando la cepa bacteriana Desulfovibrio desulfuricans sub-especie desulfuricans ATCC 7775 y una lámina d paladio sin y con polarización catódica; luego, se utilizó una lámina de acero al carbono para estudiar en detalle el proceso corrosivo. Todo este estudio permitió establecer un mecanismo de acción de estas bacterias sobre el acero al carbono en medios cargados con iones ferrosos.

Different studies have been made using conventional electrochemical polarization techniques to establish the mechanism for the action of sulfate reducing bacteria (SRB) in microbiologically influenced corrosion (MIC). Nevertheless, there has been almost no detailed follow-up correlating the corrosive process with time and open circuit potential, corrosion products, sessile bacterial growth and morphological attack, to establish the mechanism of this bacterial action. This research project designed an experimental structure to make these correlations utilizing the hydrogen permeation technique as its principal electrochemical tool to follow the cathodic reaction, coupled with any other electrochemical, microbiological or chemical technique that would permit following the anodic reaction. The study began by reviewing the classic cathodic depolarization theory using an SRB strain identified as Desulfovibrio desulfuricans subespecie desulfuricans ATCC 7775 and an inert palladium sheet as a substrate with and without cathodic polarization. Later, corrodible sheets of carbon steel and iron were used to study the corrosive process, which permitted to establish the mechanism of this SRB on carbon steel when the medium has a high contamination of ferrous ions.

La Corrosión Inducida Microbiológicamente (MIC) por Bacterias Sulfato-Reductoras (BSR) es un fenómeno que acarrea graves daños para muchas industrias y sistemas. Numerosas teorías se han formulado para explicar los mecanismos que gobiernan MIC y, recientemente, ha sido propuesto un mecanismo de corrosión del hierro por estas bacterias. En este mecanismo se ha establecido que los sulfuros de hierro precipitados son los que propician el proceso corrosivo del acero, junto con el H2S generado por las BSR, y supone que, por la actividad metabólica de las mismas, en la interfase metal/solución ocurre un descenso del pH que acelera el proceso corrosivo de forma localizada. Por tanto, el objetivo principal de esta investigación consistió en evaluar el pH a nivel de interfase metal/solución, tanto en medios con iones ferrosos (al igual que en el mecanismo) como en ausencia de ellos, con el propósito de verificar la ocurrencia de esta acidificación y determinar la influencia de estos iones en el proceso corrosivo. También, evaluar la concentración deH2S a nivel de interfase y determinar su relación con el pH. Para medir estos dos parámetros durante 24 horas en ambos medios, se utilizó microelectrodos de pH y H2S. Por otro lado, se determinó la morfología de biopelícula y de ataque en los dos medios de cultivo mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). Los resultados arrojaron que el pH disminuye a nivel de interfase metal/solución dependiendo de la presencia de iones ferrosos. Adicionalmente, con esta investigación se confirmó la influencia adversa de los iones Fe++ y la agresividad de los sulfuros de hierro en el proceso corrosivo.

Microbiologically Influenced Corrosion (MIC) by Sulfate-Reducing Bacteria (SRB) has been the subject of extensive studies for the past five decades and several theories have been proposed to explain the mechanisms governing MIC. Recently, a corrosion mechanism for the action of SRB on iron was proposed, which seeks to explain the initiation of this kind of corrosion in order to improve prevention and mitigation techniques. This mechanism was supported on the fact that there should be a local pH decrease at the metal/solution interface. So, the principal aim of this work was to prove this theory by evaluating an iron interface exposed to a culture medium rich in nutrients and SRB. The H2S concentration produced was also evaluated to establish its relation with the pH at the interface. To measure these parameters during 24 hours, pH and H2S microelectrodes with tip diameters of 10 µm were used. A SRB pure culture of Desulfovibrio desulfuricans subs. desulfuricans was used, grown as batch culture in modified ATCC 1249 medium with and without ferrous ions, in order to determine their influence on the pH and H2S behavior. Attack morphology and biofilm structure in both mediums were also determined by scanning electron microscopy (SEM). The results showed that pH into the biofilm decreased depending on the ferrous ions presence. Also, it was confirmed the influence of ferrous ions and ferrous sulfides aggressiveness in the corrosion process established in the mechanism.

A nivel mundial existen numerosas estructuras de concreto armado que se encuentran en medios particularmente agresivos por la presencia de iones cloruro, como es el caso de los puentes, muelles y plataformas costa afuera, las cuales a corto tiempo de ser construidas presentan evidencia notoria de corrosión. Tal es el caso del Puente Puente General Rafael Urdaneta (PGRU), sobre el Lago de Maracaibo en Venezuela, el cual al poco tiempo de haber sido construido empezó a mostrar signos evidentes de deterioro prematuro, tanto en la supra como en la infra estructura. En este trabajo se presenta la evaluación, diagnóstico y rehabilitación de la estructura. Esto último basado en diferentes actividades de investigación, tanto en campo como en el laboratorio, que permitieron definir las mejores técnicas de rehabilitación y/o control de corrosión que permiten extender la vida en servicio de la obra.

A nível mundial existem várias estruturas de betão armado que se encontram situadas em meios particularmente agressivos devido à presença de iões cloreto, como é o caso das pontes, cais e plataformas marítimas ao largo das costas, as quais pouco tempo após a construção começam a evidenciar sinais nítidos de corrosão. É o caso da Ponte General Rafael Urdaneta (PGRU), sobre o Lago de Maracaibo na Venezuela, a qual pouco tempo após ser construída começou a apresentar sinais evidentes de degradação prematura, tanto ao nível da estrutura superior, como da estrutura inferior. Neste trabalho apresenta-se a avaliação, o diagnóstico e a reabilitação desta estrutura. Esta última foi baseada em diferentes actividades de investigação, tanto em campo como em laboratório, que permitiram definir as melhores técnicas de reabilitação e/ou controlo da corrosão que permitem o prolongamento da vida útil da obra.

World-wide there are a great number of concrete structures which are placed in particularly aggressive environments because of the presence of chloride ions, as in the case of bridges, harbours and platforms in the sea, which in a short period of time, after being built, show a clear evidence of corrosion. It is the case of General Rafael Urdaneta Bridge (PGRU), over Maracaibo Lake in Venezuela, which in a short period of time, after its construction, began to show clear signs of early degradation, in all the structure. In this work we try to show the evaluation, diagnosis and rehabilitation of the structure, based on different research activities, in both laboratory and field, which allow to define better rehabilitation techniques and/or corrosion control in order to extend the service life.

El registro y análisis de los costos asociados con operaciones de control de la corrosión en la Industria Venezolana y en la mayoría de las industrias, no se toma como un factor asociado a un rubro individual o independiente de Corrosión; simplemente éstos se relacionan o se incluyen a las operaciones de mantenimiento en general; lo cual enmascara los costos verdaderos por corrosión. Por lo tanto, surge la necesidad de disgregar estos costos con la finalidad de determinar no solo cuanto invierte la industria en lo que respecta a este problema; sino cuál es el impacto en sus presupuestos y las pérdidas en sus operaciones ocasionadas por este fenómeno. Para ello, lo primero que se tuvo que realizar fue el diseño de dos instrumentos de medición (entrevista y encuesta) aplicándolas a las industrias más importantes en la economía del país, abarcando dos categorías principales del sector industrial, a saber: Producción-Manufactura y Servicios. Con estos instrumentos de medición se obtuvieron resultados valiosos, tanto desde el punto de vista de corrosión como de costos, que permitieron posteriormente desarrollar un modelo matemático computarizado, donde se consideraron todas las variables esenciales asociadas a los problemas y métodos de control de la corrosión. La aplicación de este modelo permite conocer los costos ocasionados por la corrosión en cualquier industria y su impacto en la economía del país a través de la variable económica Producto Interno Bruto (PIB).

Recording and analyzing the costs associated with corrosion control in Venezuelan Industry, indeed in most industries, is not considered as a factor associated with an individual or independent heading under Corrosion. They are simply listed or included under general maintenance operations, which conceals the costs really incurred by corrosion. The need therefore arises for segregating these costs so as to be able to determine not only how much industry invests with respect to this problem but also how it impacts its budgets and the losses sustained as a function of the Gross Domestic Product (GDP). These costs were determined by first developing a phase in which a series of surveys and interviews were carried out among the industries that are most important for the Venezuelan economy, considering two of the main categories in the Industrial Sector: Production-Manufacture and Services. Secondly, a computerized mathematical model was developed from the series of variables produced by these instruments. The model includes all the essential variables associated with corrosion problems and control methods. The application of this model will provide knowledge of the costs associated with the problem of corrosion in Venezuela at large as well as in the industries in which it is applied.

La industria petrolera en sus sistemas de inyección de agua para la recuperación secundaria de crudo ha presentado problemas de Corrosión Microbiana asociados con la presencia de Bacterias Reductoras de Sulfato (BRS), productoras de H2S; lo cual es considerado por diferentes investigadores como el principal causante de los problemas de corrosión bacteriana en los sistemas de distribución y almacenamiento de aguas naturales. Ante lo anteriormente planteado y dado que en los tratamientos y controles microbiológicos actuales generalmente no son considerados otros grupos bacterianos, resulta significativo investigar la presencia de microorganismos anaerobios productores de este metabolito agresivo o de sus derivados en los sistemas de inyección de agua. En este artículo se reporta la evaluación de la actividad y corrosividad de una cepa BRS y otra No-BRS aisladas de un sistema de inyección e identificadas por secuenciación del ADN como Desulfovibrio termitidis (BRS) y Escherichia coli (No-BRS). Los resultados establecen una significativa diferencia de actividad en los medios selectivos seleccionados. Principalmente, la generación de sulfuro por el proceso desasimilatorio del sulfato es mucho mayor que la del grupo que lo genera por vía fermentativa, al igual que la corrosividad sobre acero al carbono API 5L grado X65 determinada por los potenciales de corrosión, resistencia de polarización y pérdida de peso durante 60 horas de evaluación en medios selectivos sin sales ferrosas. No obstante, la evaluación por microscopía electrónica de barrido indicó el desarrollo de biopelículas y ataques localizados en el acero por ambas bacterias, lo cual confirma la necesidad de indagar la participación de estos grupos anaerobios No-BRS y su consideración a efectos de realizar un mejor control de la corrosión bacteriana.

There have been problems in the water-injection systems of the oil industry due to Microbiologically Induced Corrosion (MIC), associated with the presence of Sulphate-Reducing Bacteria (SRB), which produce H2S. Several investigators consider that this is the principal cause of bacterial corrosion in natural-water storage and distribution systems. Given the fact that other groups of bacteria are not considered in current microbiological treatments and controls, it would be useful to investigate the presence of other anaerobic microorganisms that produce this aggressive metabolite or its derivatives in water-injection systems. This article reports on SRB and Non-SRB strains isolated from injection systems and identified by DNA sequencing, among them, Desulfovibrio termitidis (SRB) and Escherichia coli (Non-SRB). Evaluation of the activity and corrosivity of the two types of bacteria indicated that there was a significant difference in activity in the selective media, mainly that sulphide generation by the sulphate dissimilation process is much greater than that of the group that generates it by fermentation, as well as corrosivity on the carbon steel API 5L grade X65, as determined by open circuit potential, polarization resistance and weight loss during 60 hours’ evaluation in selective media with no ferrous salts. Nevertheless, Scanning Electron Microscopy indicated biofilm development and localized attacks on the steel by both types of bacteria, which confirms the need for investigating and considering the role of these Non-SRB anaerobic groups so as to exercise better control over bacterial corrosion.

A freqüência dos HLA foi analisada em 25 Judeus Ashkenazitas, não consangüíneos, residentes em São Paulo, Brasil, com dermatofitose crônica causada por T. rubrum e em 25 indivíduos sadios, pertencentes ao mesmo grupo étnico dos pacientes. Observou-se valor estatisticamente significante (p<0,05) para HLA-B14 associado a resistência à dermatofitose crônica enquanto HLA-DQB1*06 (p=0,05) possivelmente relacionado a susceptibilidade. Estes achados indicam que o desenvolvimento da dermatofitose crônica pode ser influenciado por genes localizados no cromossomo 6, na região do complexo principal de histocompatibilidade.

The frequency of HLA (Human Leucocyte Antigens) was analyzed in 25 non-consanguineous Brazilian Ashkenazic Jews, resident in the city of São Paulo, Brazil, suffering from chronic dermatophytosis caused by T. rubrum, and in 25 non-infected individuals belonging to the same ethnic group. Statistically significant values (p<0.05) were observed for HLA-B14 associated with resistance to chronic dermatophytosis and HLA-DQB1*06 (p=0.05) possibly related to susceptibility. These findings suggest that genes on the chromosome 6, in the region of the major histocompatibility complex, may influence the development of chronic dermatophytosis.