Введение к работе
Актуальность темы. В последние три десятилетия однозначно выявлено
наличие взаимосвязи между коррозионной активностью природных и
технологических сред и процессом жизнедеятельности присутствующих в
ней микроорганизмов. В результате хозяйственной деятельности человека,
сопровождающейся изменением физико-химических характеристик почвы,
водной среды и атмосферы, резко активизировалась жизнедеятельность
многих видов микроорганизмов, и, как результат этого,
интенсифицировалось биокоррозионное разрушение металлов, которое
наносит заметный ущерб продукции авиационной промышленности,
системам водоснабжения, водоохлаждения и оборота, средствам связи,
речному и морскому флоту, но главным образом, трубопроводному
транспорту, нефте- и газодобывающей промышленности. Согласно
экспертной оценке около 80% коррозионных разрушений
нефтепромыслового оборудования и более 50% повреждений подземных
металлоконструкций обусловлено жизнедеятельностью микроорганизмов.
В связи с этим появляется все больше материалов, в которых
рассматриваются механизм биологической коррозии и способы борьбы с
ней. Одним из самых эффективных методов предотвращения
коррозионного разрушения металлов является нанесение защитных
гальванопокрытий. Несмотря на некоторые недостатки, гальваностегия
нашла большое распространение, поскольку позволяет нанести защитное
покрытие на изделия любой, даже самой сложной конструкции.
Немаловажным фактом является также то, что большинство металлов,
используемых в практике гальваностегии, оказывают губительное
(биоцидное) воздействие на многие виды микроорганизмов и тормозят
развитие микрофлоры на их поверхности. Одним из таких металлов
является никель. Широкая распространенность никелевых покрытий в
настоящее время объясняется их высокими декоративными качествами и
склонностью никеля к пассивации. Однако по отношению к стали никель
является катодом, поэтому возникает необходимость получения как можно
более качественных покрытий (уменьшение пористости, внутренних
напряжений и т.д.), для достижения высокого защитного эффекта в случае
электрохимической коррозии (каковой, в частности, и является
биокоррозия). Для улучшения качества покрытия используют
органические соединения (ОС)ч которые вводят непосредственно в электролит при осаждении. Введение ОС в электролит для осаждения покрытия позволяет не только повысить его защитные и декоративные качества, но и снизить количество водорода, абсорбируемого металлом подложки и металлом покрытия как в процессе электролиза, так и коррозии с водородной деполяризацией. В связи с выше сказанным, в
настоящее время теоретическая разработка и практическая значимость применения никелевого покрытия, как способа защиты стали от биологической коррозии, значительно возросла.
Диссертационная работа направлена на изучение возможности повышения коррозионной стойкости низкоуглеродистой стали за счет использования наиболее эффективных и экономичных методов ее защиты. Цель работы. Целью настоящей работы является:
исследование влияния ОС на процесс электроосаждения никеля, абсорбцию водорода металлом основы и металлом покрытия при никелировании;
изучение коррозионного воздействия сульфатредуцирующих бактерий (СРБ) и четырех видов дейтеромицетов на сталь класса Ст.З с никелевым покрытием, осаждение которого производили из электролита с ОС;
исследование ОС, как ингибиторов наводороживания стали в процессе микробиологической коррозии;
оценка биоцидной и биостатической активности ОС в отношении рассматриваемых микроорганизмов.
Научная новизна. Впервые установлено, что используемые ОС класса сульфамидов и нитрофуранов могут уменьшать наводороживание стали и электроосадка не только в процессе электроосаждения никеля, но и при электрохимической коррозии покрытия с водородной деполяризацией в водносолевых средах в присутствии микроорганизмов - анаэробных сульфатредуцирующих бактерий и микромицетов;
установлено, что молекулы ОС, встраиваясь в никелевое 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 ;
показана эффективность использования никелевого покрытия, как метода защиты стали в условиях микологической коррозии;
обоснована необходимость при выборе ОС в качестве блеско-образующих и сглаживающих добавок к электролиту для осаждения покрытия, эксплуатируемого в дальнейшем в биологически активных средах, учитывать их биоцидную и биостатическую способность.
Практическая значимость работы. Полученные с помощью традиционных и разработанных в рамках настоящей диссертации методов исследования процесса электроосаждения никеля и биокоррозионного разрушения стали, научные результаты позволили:
- показать целесообразность использования ОС класса сульфамидов и
нитрофуранов в качестве добавок в сульфатный электролит
никелирования, которые позволяют существенно увеличить выход
никеля по току и повысить защитные и декоративные качества покрытия, при этом, являясь ингибиторами наводороживания стали в процессе электроосаждения;
разработать общие методические положения по оценке коррозионной стойкости и наводороживания в жидких средах, в присутствии микроорганизмов, никелированной в электролите с добавкой ОС стали марки Ст.З;
показать целесообразность использования никелевого покрытия, осажденного в присутствии сульфамидов и нитрофуранов, как метода эффективной защиты стали в условиях СРБ инициированной и мицелиальной коррозии, который является более дешевым и простым в сравнении с методом введения ингибиторов коррозии непосредственно в коррозионную среду.
Автор защищает:
комплекс методов по защите низкоуглеродистой стали от наводороживания в процессе электроосаждения защитного покрытия и в ходе микробиологической коррозии;
разработанные на основе исследований общие методологические принципы оценки коррозионной стойкости стали с никелевым покрытием в биологически-активных средах (определение агрессивности микроорганизмов по отношению к никелю, сравнительная оценка коррозионно-электрохимического поведения никелевых покрытий, осажденных из электролитов с разными органическими добавками и др.).
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах химического факультета КГУ 2000-2003 гг, на 2-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2001), на 5-й Международной научно-практической конференции «Современные проблемы биологических повреждений материалов: Биоповреждения -2002» (Пенза, 2002), на 15 Международном конгрессе Interfinish (Гармиш-Партенкирхен, 2000), на Международном конгрессе Eurocorr-2001 (Нива-дель-Гарда, 2001).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ.
Объем работы. Диссертация содержит 130 страниц машинописного текста, включая 63 рисунка, 3 таблицы и состоит из введения, четырех глав, выводов и приложения. Список цитируемой литературы включает 228 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
