Исследование коррозии и наводороживание мягкой стали в водно-солевой среде с СРБ

УДК 620.193.8

М. А. Мямина

Балтийский федеральный университет имени И. Канта, Калининград, Россия

E-mail: [email protected]

 

 

Значительная часть коррозионных разрушений металлов во многих природных и производственных средах является результатом биологической коррозии. Опасность бактериальной коррозии состоит в том, что бактерии быстро размножаются и легко приспосабливаются к изменениям физических, химических и биологических условий среды [1]. Особая роль в ускорении коррозии металлов принадлежит сульфатредуцирующим бактериям (СРБ). Основной метаболит СРБ H₂S –стимулятор коррозии стали [2] и абсорбции ею водорода, выделяющегося на катодах локальных коррозионных элементов.

Наиболее перспективным для борьбы с коррозией металла в присутствии СРБ является использование ингибиторов с биоцидной активностью. Задачей исследования было получение количественных данных по эффективности ингибирующего коррозию действия (ЭИКД) пяти производных антипирина на процесс электрохимической коррозии Cd - покрытия в водно-солевой среде, содержащей СРБ, об изменении ее физико-химических характеристик и оценке бактериального титра («численности» бактерий) в процессе.

В коррозионных исследованиях применяли стальные образцы с Cd покрытием с включенными в него ОС в процессе формирования электроосадка в сульфатном электролите кадмирования.

Спустя 78 ч экспозиции в контрольной серии и после 4-х суток в средах с ОС наблюдали незначительное увеличение количества клеток СРБ, что связано с способностью бактерий приспосабливаться к измененным условиям среды. Затем, по мере истощения питательных свойств среды, численность СРБ монотонно снижалась. Губительное действие СРБ на бактериальные клетки возрастало при увеличении концентрации вводимых в электролит кадмирования исследованных ОС. Соединения 5 и 4 вызывали большее уменьшение численности СРБ (рис. 1).

              Рис. 1. Бактериальный титр СРБ в процессе коррозии стали с Сd покрытием, полученным при Д_к=1А·дм^-2 в присутствии 5мМоль·л^-1 ОС

Установлено, что молекулы органических соединений, встраиваясь в кадмиевое покрытие в процессе его формирования на катоде, переходят в коррозионную среду и, включаясь в метаболическую цепь превращений микроорганизмов, тормозят их жизнедеятельность, оказывая при этом ингибирующее действие на процесс коррозии, замедляя ее скорость в 10 раз.

Литература

1. Андреюк Е.И., Козлова И.А. Литотрофные бактерии и микробиологическая коррозия. -Киев: Наукова думка, 1977.
2. Герцог Э.А. Коррозия стали в сероводородной среде. – М.: Металлургия, 1964.- 315с.

 

Corrosion and hydrogen absorption of steel in water-salt medium containing sulfate-reducing bacteria

M.A. Myamina

Some characteristics of processes corrosion of steel St.3 with Cd – coating in water-salt medium containing sulfate-reducing bacteria are described.

Форма 3

ТРЕБОВАНИЯ

К СОДЕРЖАНИЮ МАТЕРИАЛОВ ПО ЗАЯВКЕ (ПРОЕКТУ)

НА КОНКУРС У.М.Н.И.К.

 

1. Постановка (формулировка) научно-технической задачи или проблемы.

2. Имеющийся научно-технический задел, новые идеи и решения указанной выше проблемы.

3. План работы на 2 года, в т.ч. первый год – с поквартальной разбивкой этапов.

4. Достигаемые результаты (научно-техническая продукция), форма отчетности. результатов работы (промежуточный отчет, статья, заявка на изобретение, свидетельства на программные продукты и т.д.).

5. Возможность коммерциализации полученных результатов.

6. Наличие интеллектуальной собственности.

Примерный образец оформления формы 3 - заявки (проекта) на конкурс

ПОСТАНОВКА (ФОРМУЛИРОВКА) НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ИЛИ ПРОБЛЕМЫ

С давних лет человек, приобретая различные предметы, руководствуется тем, чтобы они были красивы, удобны в применении и самое главное не выходили из строя. Все материалы все время эксплуатации подвергаются коррозии и старению, что наносит огромный ущерб хозяйственной деятельности человека [1].

В связи с бурным развитием промышленности резко возросли размеры коррозионных повреждений металлических и неметаллических конструкций и сооружений. Ежегодно в результате коррозии промышленность теряет сотни тысяч тонн металла.

В нашей стране проблема сокращения потерь металла от коррозии особенно актуальна, что связано с использованием физически и морально устаревшего оборудования. Так в авиации самолётный парк в значительной мере устарел. В средствах массовой информации появляются сведения о катастрофах по причине коррозии [2].

Большая доля выведенных из строя материалов приходится на бактерии и мицелиальные грибы. Они инициируют и стимулируют процессы коррозии и старения продуктами своей жизнедеятельности, а при прямом или комбинированном воздействии вызывают особый вид разрушения материалов и покрытий – биоповреждения [3].

Самые большие биоповреждения бактериями приходятся на среды с сульфатредуцирующими или сульфатвосстанавливающими (СРБ или СВБ). Сульфатредуцирующие бактерии – основной агент анаэробной биокоррозии - гетеротрофные микроорганизмы, образующие коррозионноактивные метаболиты (NH₃, CO₂, H₂S, органические кислоты) [4]. Они основные разрушители нефти и нефтепродуктов. Бактерии выводят из строя трубопроводы, теплообменники, буровые установки, оборудование переработки нефти и газа, двигатели, несущие поверхности, особенно вблизи систем заправки летательных аппаратов [5].

Микроорганизмы участвуют в коррозии как путём выработки продуктов их жизнедеятельности, так и путём непосредственного участия в электрохимических реакциях на поверхности металлов [6].

В настоящее время известно 18 родов СРБ, среди них термофильные Termodesulfobacterium и Arhaeaglobus, обитающие в геотермальных водах, анкалофильные Desulfonatronevibrio и Desulfonatronum

Виды бактерий, восстанавливающих сульфаты, немногочисленны, но они очень широко распространены. В загрязненных водах, в иле на дне рек, в морях и в морских отложениях, в водах нефтяных скважин размножаются анаэробные микроорганизмы – Desulfovibrio. Desulfovibrio – это один из видов бактерий, который составляет группу изогнутых (вибрионоподобных) палочек [7].

В нефтедобывающей промышленности 80% коррозионных разрушений осуществляется сульфатредуцирующими бактериями. Коррозионную деятельность микроорганизмов по масштабам можно сравнить разве только с их геологической деятельностью.

Одним из эффективных методов снижения коррозионных потерь является применение ингибиторов коррозии. Для подавления жизнедеятельности бактерий используются различные биоциды – как правило, органические соединения. Но из-за привыкания микроорганизмов к длительно используемым биоцидам, их необходимо периодически обновлять [8].

Таком образом, целью проекта является: завершение лабораторных и экологических исследований, разработка промышленной технологии получения и производства органических добавок к электролитам гальванотехники для процесса кадмирования с функциями ингибиторов наводороживания и ингибиторов-биоцидов коррозии стали с покрытием в средах, содержащих сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) и плесневые грибы (дейтеромицеты).