ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2023
Просмотров: 17
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
УДК
БИОКОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ НА ТРУБОПРОВОДАХ
А.Р. Хасанова
(Институт нефти и газа ФГБОУ ВО УГНТУв-г.Октябрьский, преподователь)
И.О.Фамилия
(Институт нефти и газа ФГБОУ ВО УГНТУ в г. Октябрьский, студент группы ГР-22-11)
Аннотация. Данная статья представляет собой факторы возникновения биокоррозии, какой вред могут оказывать на транспортируемый нефть и другие вытекающие последствия.
Ключевые слова. Трубопровод, Биокоррозия, Химический состав, факторы
UDK
A.R. Khasanova
(Institute of Oil and Gas FGBOU VO USNTU-in Oktyabrsky, teacher)
N.FN.Family
(Institute of Oil and Gas of USNTU in Oktyabrsky, student of GR-22-11 group)
Annotation. This article presents the factors of the occurrence of biocorrosion, what harm can be caused to the transported oil and other resulting consequences
Keywords. Pipeline, Biocorrosion, Chemical composition, factors
Introdaction
Микроорганизмы – источники биокоррозии. Особый интерес для исследования представляет биокоррозия микробиологической природы.
Микроорганизмы коррозируют металл после определенного периода адаптации, необходимого для образования колоний и консорциума [1]:
– специфически, т.е. когда микроорганизмы материалы конструкции потребляют в качестве источников питания (биохимическая коррозия),
– косвенно, т.е. когда продукты жизнедеятельности микроорганизмов повышают агрессивность среды и стимулируют процессы коррозии металлов (электрохимическая коррозия трубопроводов, связанная с жизнедеятельностью железобактеерий).
Бактерии и грибы – источники биокоррозии. Бактерии, участвующие в коррозии металлов, в основном, относятся к хемотрофам
1) наиболее активными литотрофными агентами биокоррозии являются сульфатредуцирующие (десульфатирующие), нитрифицирующие, тионовые и железобактерии;
2) биокоррозионные процессы протекают благодаря тому, что многие бактерии могут:
а) существовать без использования органических веществ из среды;
б) адсорбироваться на поверхности металлических конструкций
;
в) сохранять жизнеспособность в экстремальных условиях среды:
– при высокой температуре: для хемолитотрофных и гетеротрофных бактерий температурный предел роста может превышать 90 °С (например, активные возбудители биокоррозии, сульфатредуцирующие характеризуются высокой термостойкостью своих белков, ферментов и липидов их мембран (липиды много содержат насыщенных и разветвлённых жирных кислот с большим числом атомов углерода),
– при высоком давлении (сульфатредуцирующие бактерии были выделены из нефтяных скважин на глубине 3500 м и более при температуре до 105 °С и давлении 400 атм и более);
– при больших концентрациях солей (археи галофилы);
Литотрофные бактерии – возбудители биокоррозии [1]
К литотрофным бактериям, вызывающих биокоррозию, относят сульфатредуцирующие, нитрифицирующие, тионовые и железобактерии. При этом, последняя группа – это не таксономическая, а экологическая.
Литотрофные бактерии получают энергию для своей жизнедеятельности за счет превращения неорганических веществ. Биокоррозия возникает за счет выделения литотрофами агрессивных метаболитов (аммиак, органические кислоты, сероводород и др.)
В основе биокоррозионного действия, безусловно, находятся ферментативные процессы, регулируемые, в основном, такими ферментами, как оксидоредуктазами и гидролазами. Ферментативная активность проявляется в водной среде, при этом вода, достаточная для коррозионного процесса, может вноситься самим микроорганизмом.
Исследования показали, что до 65-70 % применяемых металлоконструкций не обладают достаточной стойкости к микроорганизмам и до 50 % коррозионных процессов связано с микробиологической активностью [2].
Агрессивное, по отношению к металлоконструкциям, влияние бактерий (сульфатвосстанавливающие и тионовые бактерии, железобактерии) и мицелиальных грибов (микромицеты) проявляется при аэробных и анаэробных условиях. Поэтому биокоррозии могут иметь бактериальное, микромицетное и смешанное происхождение.
Таким образом, агентами биокоррозии металлоконструкций являются грибы родов сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ) родов , тионовые бактерии рода, окисляющие серные соединения о серной и сернистой кислоты; железобактерии, окисляющих железо до оксида железа[1].
Биохимические механизмы бактериальной коррозии металлов вкратце описаны ниже.
Сульфатредуцирующие бактерии используют сульфат для образования H2S.
SO42- + 8e + 10H+ > H2S + 4 H2O.
Фермент аденозин-5’-фосфосульфатредуктаза восстанавливает аденозинфосфосульфат до сульфата и АМФ:
SO42- + АТФ => АФС (аденозинфосфосульфат) + пирофосфат
АФС + 2е => SO32- + АМФ
SO32- + 6е + 8Н+ => H2S + 3 H2O
Особенность сульфатредуцирующих бактерий при механизме биокоррозии: не способны к автотрофной ассимиляции углекислоты и для размножения нуждаются в готовых органических веществах. В качестве доноров электронов (водорода) для них служат конечные продукты брожения (лактат, малат, этанол окисляются до ацетата и углекислого газа) других видов микроорганизмов, Так, в глинистых почвах в анаэробных условиях водопроводные трубы с толщиной стенки 6 мм разрушаются полностью в течение 3-4 лет [4].
Тионовые бактерии окисляют восстановленные соединения серы (сульфиды и др.) до сульфатов (скорость тионового окисления в миллионы раз выше химического). Метаболизм тионовых бактерий, с одной стороны, для биокоррозии образует агрессивную среду за счет продуцирования серной кислоты, н с другой, окисляет закисное сернокислое железо до окисного. Последний обладает агрессивностью к металлическим конструкциям. Окисное железо, принимая электроны с поверхности металлической конструкции, восстанавливается до закисного, после чего последний опять окисляется сульфатредуцирующими бактериями до окисного. В результате, постоянно образуется окисное железо и разрушается металлическая конструкция [1].
Железобактерии корродируют металлические конструкции, соприкасающиеся с водой. На месте сварных швов образуются благодаря железобактериям, слизистые скопления, омываемые водой (катод), под которыми образуются дифференцированно аэрируемые ячейки (анод). В анодной зоне металл корродирует: Fe
Fe2+. Ионы Fe2+ на аноде образуют Fe(OH)2, который окисляется до Fe(OH)3, который в свою очередь на аноде усиливает его анаэробность, увеличивает разность потенциалов, ускоряет биокоррозию[3].Способы борьбы с коррозией чрезвычайно разнообразны. Наиболее простой из них заключается в защите поверхности металла от непосредственного соприкосновения с окружающей средой путем покрытия масляной краской, лаком, эмалью, высокомолекулярными пленками тонким слоем другого металла. Кроме цинка из более активных металлов иногда применяют кадмий, действующий подобно цинку. Из менее активных металлов для покрытия стали чаще всего кроме олова используют медь и никель. Никелированные стальные изделия красивы, кроме того, при повреждении слоя никеля коррозия происходит менее интенсивно, чем при
повреждении слоя меди или олова, так как разность потенциалов для пары никель-железо гораздо меньше, чем для пары медь-железо [1].
Вывод.
Установлено, что причинами биокоррозии на трубопроводах являются не только сами бактерии и грибы, но и ряд факторов, такие как: комплексное воздействие внешней среды, и металлургических факторов. Всё это может привести к авариям на трубопроводах из-за биокоррозии
Список литературы
-
Джамалова Г.А., Ерназарова А.К., Мусина У.Ш., Сертай С.А., Сериков Т.А. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ И ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА БИОКОРРОЗИЮ МЕТАЛЛОВ // Научное обозрение. Реферативный журнал. – 2018. – № 2. – С. 5-15; -
Борисов Б.И. Защитная способность изоляционных покрытий подземных трубопроводов. – М.: Недра, 1987. - 123 с. -
Арабей, А. Б. Влияние состава коррозийной среды на скорость роста трещины в трубной стали X70 / А. Б. Арабей, Р. И. Богданов, В. Э. Игнатенко, и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2011. – Т. 47. – № 2. – С. 208-217. -
Болотов А.С., Розов В.Н., Коатес К., Васильев Г.Г., Клеин В.Н. Коррозионное растрескивание на магистральных газопроводах // Газовая промышленность. – 1994. - № 6. - С. 12-14.