Введение к работе
Актуальность работы. Хозяйственная деятельность человека связана с применением разнообразных машин, конструкций и сооружений, подвергающихся коррозии. Значительная часть коррозионных разрушений металлических материалов во многих производственных и природных средах является результатом биологической коррозии. Этот вид коррозии распространен при эксплуатации металлов на большей глубине (тюбинги метрополитенов) и в почве, в на- и подземных нефтяных и газовых конструкциях, на воздушном транспорте (топливные баки) и в системах охлаадения двигателей внутреннего сгорания (судовых дизелей и пр.).
В этих и многих других случаях создаются благоприятные условия для возрастания численности опасных видов микроорганизмов, в частности, сульфатредицирующих бактерии (СРВ), продукты жизнедеятельности которых резко изменяют свойства среды, повышая ее агрессивность по отношению к металлическим материалам. СРВ были обнаружены на многих нефтяных и газоконденсатних месторовдениях. СРВ активно развиваются в системах водоснабжения и канализации, охлаадения судових дизелей, в теплообменниках, а также в почвах, непосредственно примыкающих к нефте- и газопроводам, их обнаружили в нефте- и топливохранилищах. СРВ служат источником коррозии в анаэробной зоне, разрушая строительные материалы, бетоны, полимеры. Имеются данные, указывающие на участие СРВ в процесасе графитизации чугуна. Коррозия металлов, разрушение бетонов, камня, кирпича и других материалов, вызываемые СРВ, достигают колосальних размеров, поэтому изучение роли микроорганизмов и продуктов их кизнедеятельностив разрушении металлических и строительных материалов, разработка эффективных методов защиты - являются актуальными и важными задачами. Опасность бактериальной коррозии усугубляется тем, что бактерии быстро размножаются и легко приспосабливаются к изменяющимся физическим, химическим. биологическим условиям среды. Сероводород - основной метаболит СРВ - оказывает не только стимулирующее действие на коррозию, но и на абсорбцию водорода сталью, что вызывает проявление "сульфидного растрескивания", то есть водородного охрупчивания стали. Поэтому не менее
актуально изучение возможности предотвращения наводороживания стали при ее коррозии в присутствии СРБ.
Цель работы. 1. Цель» настоящей работы является нахождение соотношения между эффективностью биоцидного действия органических веществ, имеющих различный состав и строение их молекул, сгосоОностью торможения процесса электрохимической коррозии стали и ее наводороживанием.
-
Установить зависимость эффективности ингибирования процесса электрохимической коррозии и наводороживания стали при коррозии в присутствии СРБ в водно-солевой среде, содержащей органические вещества, от состава и строения их молекул.
-
Смоделировать процесс проникновения органических молекул с ингибирувдэй коррозию активностью в микробную клетку с помощью нахождения коэффициента распределения между полярной и неполярной фазами.
Научная новизна. Установлена зависимость скорости коррозии стали от количества бактериальных клеток в присутствии пяти групп органических соединений, отличающихся структурой и составом молекул. Для всех веществ зависимости n-К аппроксимируются прямыми, угол наклона которых характеризует как биоцидную, так и ингибирущуго коррозию активность каждого соединения.
Обнаружено уменьшение водородосодержания стали, корродирующей в водно-солевой среде с СРБ в присутствии найденных ингибиторов коррозии. Ингибирунцая наводороживание эффективность изученных органических соединений объяснена при учете состава и строения их молекул.
- Подтверждено крайне неравномерное распределение водорода
по глубине стали, обнаружено прогрессивное понижение
водородосодержания с увеличением концентрации ингибиторов -
биоцидов. В присутствии лучших ингибиторов интегральное
водородосодерхание приповерхностного слоя уменьшается в 2,5
раза. Обнаружены линейные зависимости интегрального водородо
содержания от скорости коррозии стали (К) и количества
микробных клеток (п) в коррозионной среде.
- При изучении коэффициента распределения органических
ингибиторов с биоцидным эффектом между полярной и неполярной
фазами (вода/п-гексан) найдены линейные зависимости эффективности биоцидного действия для каждого класса исследованных соединений от проникающей способности их молекул. - Снятием катодных и анодных поляризационных кривых в водно-солевой среде, содержащей органические ингибиторы с биоцидной активностьв установлено торможение катодного и анодного процессов на стали.
Практическая ценность. Полученные в работе результаты, показывающие связь эффективности ингибируодего действия органических соединений на коррозию, наводороживание и жизнедеятельность микроорганизмов со строением их молекул могут быть полезны для подбора эффективных веществ для зашиты стали от коррозии в водно-солевых средах, содержащих СРВ и предотвращения (уменьшения) водородного охрупчивания деталей машин и конструкций, выполняющих ответственные в них функции и таким образом повышать их надежность и долговечность.
Некоторые исследованные органические вещества были рекомендованы для борьбы с коррозионным разрушением алюминиевых стеновых панелей складского помещения на одном из объектов
Калининграда.
Автор защищает. Способ подавления электрохимической коррозии стали, протекающей при участии СРВ, введением в среду ингибиторов коррозии при исследовании 20 органических соединений, в том числе замещенных аминов, триазинов и промышленных гербицидов сложного строения, содержащих атомы N, S, Р, С1.
Найденные линейные зависимости эффективности биологического действия для каждого класса органических веществ от способности их молекул проникать через клеточные мембраны, смоделированной исследованием их распределения между полярной и неполярной фазами (вода/п-гексан), жнгибирущим абсорбцию водорода и коррозию стали и жизнедеятельностью СРВ.
- Факт ингибирования наводорокивания стали при ее коррозии
в присутствии СРВ в водно-солевой среде органическими
соединениями в зависимости от состава и строения их молекул,
обладающих кроме того тормозящим действием на процесс
электрохимической коррозии стали и подавляющем
жизнедеятельность СРБ.
На примере органических соединений, условно объединенных по строению их молекул в пять групп, установлено сотношение между эффективностью их действия на параметры, указанные в п.З.
Обнаружено, что и в случае коррозии стали в водно-солевой среде, содержащей СРВ, водород распределяется крайне неравномерно по глубине, насыщая преимущественно относительно тонкий приповерхностный слой стали (40...50 мкм), причем толщина его не учитывается со временем зкспозиции в среде.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуадались : на 26-й научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, Калининград, 19Э5; на 46-й годовой конференции международного электрохимического общества, Шьямен (Китай), сентябрь, 1995; на 9 международном конгрессе по морской коррозии и обрастанию, Портсмут (Англия), 1995; на 27-Й научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, Калининград, 1996; на 4-й международной конференции "ЕУК0СОЕН-97и, Тронтхайм (Норвегия), 1997; на 28-й научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, Калининград, 1997.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Объем работы. Диссертация содержит 166 страниц машинописного текста (в том числе 9 страниц приложения), включая 71 рисунок и состоит из введения, 6 глав и выводов. Список использованной литературы включает 107 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
