biológiai korrózió. Az optikai üvegek mikrobiológiai korróziója és az ellene való védelem
3.13. MIKROBIOLÓGIAI KORRÓZIÓ
FÉMEK ÉS VÉDELEM TŐLE
A fémek biokárosodását általában fémek mikrobiológiai korróziójának (biokorróziójának) nevezik. A mindennapi életben a fémek biokorróziós eseteivel ritkábban találkozhatunk, mint a nem fémes anyagok biológiai károsodásával. A fémek maguk is biostabilabb anyagok, és némelyikük biocid hatással is rendelkezik. Gépekben, készülékekben és egyéb műszaki termékekben általában különféle védő- és dekoratív fényezésekkel, egyéb bevonatokkal alkalmazzák, amelyek elsőként fejtik ki a biokárosító szerek hatását és védik meg a fémet a biokorróziótól. A biokorrózió külső megnyilvánulása kevés
eltér a szokásos korróziótól, amelyet rozsda megjelenése kísér.
A mikroorganizmusok fémekre gyakorolt hatása többféleképpen történhet. Mindenekelőtt a korróziót mikroorganizmusok agresszív metabolitjai - savak, bázisok, enzimek stb. - okozhatják. Korrozív környezetet hoznak létre, amelyben víz jelenlétében a korrózió az elektrokémia szokásos törvényei szerint megy végbe.
A mikroorganizmusok kolóniái a fémek felületén micélium vagy nyálka növedékeket hozhatnak létre, amelyek alatt a fémfelület különböző részein lévő elektromos potenciálok különbsége és a fémionok maguk mikroorganizmusok általi asszimilációja következtében pontkorrózió alakulhat ki. .
Érdekes tények
Az American Gold Mining Corporation Denverben (Colorado) a nemzetség szulfobaktériumát használja Thiobacillus. E mikroorganizmusok élete során az ércben az arany koncentrációja növekszik. Az extrakció biomódszerével a kén-oxidok nem kerülnek a légkörbe, ami kiküszöböli a savas esők képződését és a környezetszennyezést. Ugyanennek a baktériumnak a segítségével a rézbányászati ipar hulladékából a biokobalt környezetbarát kinyerését tervezik francia tudósok.
A fémek biológiai károsodása mikroorganizmusok hatására többféle módon történhet:
- a mikroorganizmusok anyagcseretermékeinek fémre gyakorolt közvetlen hatása miatt;
- szerves termékek képződésén keresztül, amelyek depolarizátorként vagy katalizátorként működhetnek a korróziós reakciókban;
- olyan módszer, amelyben a korróziós reakciók a bakteriális anyagcsere-ciklus külön részét képezik.
A baktériumok közül a fémkorrózió leggyakrabban a szulfátredukáló baktériumok aktivitásával függ össze; tionos baktériumok, amelyek a ként és a kénvegyületeket kénsavvá oxidálják; vasbaktériumok, amelyek a vasvasat oxiddá oxidálják.
Szulfát redukáló az anaerob baktériumok a biokorrózió okozói. Képesek a fémek szulfátvegyületeit szulfidokká alakítani, amelyek az ebben a folyamatban felszabaduló kénhidrogén és fémek kölcsönhatása során keletkeznek.
Számos hipotézis létezik az acél, vas, alumínium és ötvözeteik anaerob korróziójának mechanizmusáról szulfátredukáló baktériumok hatására.
Az egyik hipotézis az, hogy a közegben lévő magas vas-szulfidtartalom mellett galvánpárt alkot a vassal,
amelyben a szulfid a katód, és a vas, mint anód, korrózión megy keresztül.
tionos baktériumok a szulfidokat és más redukált kénvegyületeket szulfátokká oxidálja. A szulfidok bakteriális oxidációjának sebessége milliószor gyorsabb lehet, mint a hagyományos kémiai oxidáció sebessége. Ennek eredményeként a kénsav nagy mennyiségben és meglehetősen gyorsan képződhet, ami agresszív korrozív környezetet hoz létre.
Érdekes tények
A kijevi metró építése során az alagutakat egyes területeken ionos baktériumok fejlődésével mosó semleges talajvíz néhány hónap alatt 0,1 N-es kénsavoldattá alakult, aminek következtében az alagutak acél rögzítései 40 korrodálódtak. %.
vasbaktériumok vízzel érintkezve korróziót okozhat a fémfelületeken. A hegesztési varratok és más fémfelületek helyén a vasbaktériumok nyálkás felhalmozódásokat képeznek, amelyeket a vízáram nem mos le. Alattuk vannak olyan területek, amelyeket nem mos a víz, ezért rosszul szellőztetnek, kisebb potenciállal rendelkeznek, ezért anódként működnek. Az anódzónában a vas feloldódik és korrózió lép fel.
Egyes tudósok szerint a mikroorganizmusok bizonyos szerepet játszanak az aranylerakódások kialakulásában. Az Ohotszki-tengerben élő mikroorganizmusok és algák bizonyos közösségeit laboratóriumi körülmények között növesztették oldott és szuszpendált (kolloid) aranyat tartalmazó táptalajokon két hónapig. A spektrális elemzés kimutatta, hogy ezek a közösségek az aranyat az oldatból és a szuszpenziókból az üledékbe szállítják. A részecskéi 3-9 mikron nagyságúak, és az üledék 35-70%-át teszik ki. Így kimutatták, hogy a mikroorganizmusok közösségei részt vehetnek az aranyrészecskék durvulásában és a lerakódásokban való koncentrációjában.
Érdekes tények
1999 júniusában Szentpéterváron összeomlott a Sennaya Ploshchad metróállomás előcsarnokának előtetője. A leomlott lombkorona szerkezetének maradványain a tionos és nitrifikáló baktériumok élettevékenységének jellegzetes jeleit találták, amelyek a fa biológiai lebomlásának különböző szakaszaira jellemzőek.
Egy tudóscsoport bebizonyította, hogy Szentpéterváron kiterjedt folyamatok léteznek az építőanyagok és általában a mérnöki létesítmények biológiai károsodására. A magas páratartalmú mikrobák intenzíven elsajátítják az emberi környezetet - épületeket, mérnöki hálózatokat, különféle árukat és egyéb anyagi tárgyakat.
A fémek gombák általi károsításának kérdését a legkevésbé tanulmányozzák, mivel egészen a közelmúltig azt feltételezték, hogy a fémek biológiai károsodását főként baktériumok okozzák.
A fémek gombás korróziója azonban létezik, és bizonyos esetekben nem kevesebb kárt okoz a fémszerkezetekben, mint a bakteriális. A fémek felületén a nedvesség megtartásával és a szerves savak kibocsátásával a gombák hozzájárulnak a sárgarézből, rézből, acélból, alumíniumból és ötvözeteiből készült alkatrészek korróziójához. A mikrobiológiai korrózió termékei, valamint a gomba micélium, amely hidat képez a termékek fém érintkezői között, hozzájárul az elektrolitok megjelenéséhez az érintkezők felületén, és az elektromos áramkörök lezárásához vagy az elektromos paraméterek romlásához vezet. Termékek.
Korrózióból eredő tömegveszteség 12 napos tesztelés után. jelenlétében A.niger alumíniumnál 4-et, réznél 18-at, vasnál 33 g/m 2 -t ért el, ami 4-szerese az egyes fémek közönséges korróziós veszteségének. A fémek korrózióját okozó fő tényező gombák jelenlétében a közeg fiziko-kémiai tulajdonságainak változása az anyagcsere során, amit a pH változása, a közeg redoxpotenciálja és a fémek elektrokémiai potenciálja bizonyít.
Különböző szinterezési és izzítási körülmények között előállított elektrolitikus rézlemezek vizsgálatakor sós közegben, gombakonídiumok szuszpenziójának felvitele után A. flavus, A. niger felületükön a gombák szaporodása kimutatható volt, a lemezek a kísérlet minden változatában károsodtak. A trópusi éghajlaton végzett kísérleti vizsgálatuk során bizonyos típusú poranyagok és bimetálhuzalok gombás fertőzését figyelték meg.
Felmerült, hogy a károsodás elsődleges mechanizmusának a gomba hifák behatolását kell tekinteni a minta felszínének bizonyos területeire, míg a másodlagos mechanizmus anyagcseretermékeik fémek felületén történő hatása.
A vizsgált fém- és ötvözetminták közül a leginkább gombásodásnak ellenálló a nagy szilárdságú szénacél és az alumínium-magnézium ötvözet. A korróziós változásokra a kereskedelmileg tiszta alumínium bizonyult a legérzékenyebbnek.
A fémek biostabilitásának értékelése a korrózió megjelenése, a korróziós károk területe, a minták tömegének elvesztése (a korróziós termékek eltávolítása után), a korróziós károsodás mélysége alapján történik.
Érdekes tények
Az év során a gázvezeték teljesen korrodálódott London környékén. Az ilyen gyors pusztulás oka a tionos baktériumok, amelyek aktivitása a bevitelnek köszönhető
a gázvezeték teljes nyomvonalán a talaj mélyebb agyagos rétegeiben a szulfátredukáló baktériumok létfontosságú tevékenysége következtében nagy mennyiségű kénhidrogén képződik.
Pásztázó elektronmikroszkóp segítségével megállapították, hogy a fémek biokárosodásának szerkezete magában foglalja a gombák, élesztőgombák, baktériumok élő sejtjeit, spóráit, mikroorganizmusok elhalt sejtjeit, sejtbomlási termékeit és különféle szervetlen természetű anyagokat.
A biofouling erősen kapcsolódik a fémfelülethez. Az acél, alumínium, réz a biológiai szennyeződések helyén különféle biológiai károsodásokat okoz - a mikrorepedésektől, mikrokráterektől a fém teljes megsemmisüléséig ezeken a területeken.
A tiszta, szennyeződésmentes fém felületén, amely nem érintkezik szerves anyagokkal, például kenőanyagokkal, polimer filmekkel, festékekkel, gombák nem fejlődhetnek ki. A fémek gombák hatására bekövetkező biokorróziója tehát másodlagos jellegű, először a fémmel érintkező szerves anyagokon ülepednek és fejlődnek, majd a fémre terjedő micélium anyagcseretermékeivel - savakkal, enzimekkel - korróziót okoz. .
Biokorróziót figyeltek meg a menetes csatlakozásokon, elektromos érintkezőkön stb. Az ilyen elváltozások az elektronikus és optikai eszközökre jellemzőek. Az eszközök elektromos érintkezőinek felületén a micélium képződése a teljes készülék meghibásodását okozta, az elektromos áramkör lezárása, illetve a felületeken felhalmozódó korróziós termékek miatti kinyílása miatt.
A fémek biokorrózióval szembeni védelmének módszerei a kémiai biocidok használatán, valamint a biostabil anyagok műszaki termékekben való ésszerű kiválasztásán és felhasználásán alapulnak. Nagyon fontos az egészségügyi és higiéniai szabályok betartása a berendezések gyártása és üzemeltetése során.
A fémek biokorrózió elleni védelmére ugyanazokat a biocideket használják, mint a nem fémes anyagok védelmére. Az ilyen biocidekkel szembeni alapvető követelmény, hogy ne legyenek agresszívek a fémekre, és ne okozzanak korróziót, mivel egyes biocidok e tekintetben korrozív hatásúak.
A talaj egy szokatlanul bőséges és változatos mikroflóra tározója, amelyet számos baktériumcsoport, penészgomba, élesztőszervezet stb. képvisel.
A különböző baktériumok száma 1 gramm talajon eléri a százmilliókat, néha a tízmilliárdokat. A mikroorganizmusok zöme a talaj felső horizontjain található, de jelentős mennyiségben megtalálhatók az altalaj rétegeiben is. Egyes esetekben ezek a szervezetek intenzív korróziót okozhatnak, amelyet mikrobiológiai korróziónak neveznek.
A mikroorganizmusok hatása vagy az anódos és katódos reakciók sebességére gyakorolt közvetlen hatásra, vagy a korrozív környezet létrehozására csökken.
Ezenkívül a mikroorganizmusok megváltoztathatják a védőfólia ellenállását a biokémiai cserereakciók vagy e reakciók termékeinek a filmre gyakorolt hatása következtében.
A mikroorganizmusokat aerobokra osztják, amelyek csak szabad oxigén jelenlétében képesek élni és szaporodni, valamint anaerobokra, amelyek a kémiai vegyületek lebontásának energiája miatt szabad oxigén hiányában normálisan élnek és szaporodnak.
Az anaerob korrózió a talajviszonyok között a legnagyobb jelentőséggel és eloszlással bír. Ide tartozik elsősorban a nehéz agyagos talajba, mocsarakba, állóvizekbe stb. fektetett acél- és öntöttvas csővezetékek mikrobiológiai korróziója, valamint az acélolajtartályokon belüli korrózió, ahol tömítettségük miatt anaerob körülmények jönnek létre. Az öntöttvas csöveken az anaerob korrózió szivacsosodás (grafitizálódás) formájában fordul elő, nagy területen és jelentős mélységben. Az acélcsövek lyukacsosodásnak vannak kitéve, a tartályok belső falai pedig általános anaerob korróziónak vannak kitéve.
Az anaerob korrózió leggyakoribb típusa a szulfátredukáló baktériumok létfontosságú tevékenységéhez kapcsolódik, amelyek különféle talajokban, édes- és sós vizekben elterjedtek, és általában csak anaerob körülmények között, szulfátok és kis mennyiségű szerves anyag jelenlétében vegetálnak. . Az említett baktériumtenyészet rendkívül életképes a tápközeg 5 és 9 közötti pH-értékei mellett. A magasabb pH-érték lenyomja a baktériumokat, és ha hosszú ideig pH = 9,5-ös környezetben tartjuk, a baktériumok elpusztulnak.
A korróziós folyamat anaerob körülmények között az, hogy a föld alatti szerkezetet körülvevő környezetben élő mikroorganizmusok létfontosságú tevékenysége következtében a szulfátok redukálódnak és hidrogén-szulfiddá alakulnak. Ez utóbbi kölcsönhatásba lép a vassal, és vas-szulfidot képez. A szulfátok redukciója során felszabaduló oxigén biztosítja a katód depolarizációját, amelyen a vas oldódása miatt hidrogénnek kell felhalmozódnia. Így a katódos depolarizáció révén a bakteriális folyamat serkenti a korrózió kialakulását.
A bakteriális korrózióból származó vas-szulfid maximális mennyisége a korrodált fém teljes tömegének egynegyede, a vas többi része dinitrogén-oxid-hidráttá alakul.
A szulfátredukáló baktériumokat érintő mikrobiológiai korrózió jele a vas-szulfid jelenléte a korróziós termékekben.
A vason lévő kénhidrogén hatásának kitéve vas-szulfid képződik, amely befedi a tartály belső felületét. A vas-szulfid képződése a szerkezet közvetlen károsodása mellett az éghető keverékek hirtelen felrobbanásának veszélyét is okozza, mivel levegővel érintkezve a vas-szulfid energikus oxidációs reakcióba lép, nagy mennyiségű hő felszabadulásával. .
A mikroflóra kialakulásának megelőzése érdekében a tartályokban és csővezetékekben ajánlott:
1) a tartályok alját és falát a vízpárna szintjéig takarja be cementtel, ezzel biztosítva a környezet lúgosságát, ami megakadályozza a baktériumok fejlődését;
2) A csővezetékeket és a tartályokat csak friss vízzel öblítse át
3) tegyen óvintézkedéseket a kénvegyületekben gazdag korróziós termékeket tartalmazó tartályok szellőztetésekor.
Az anaerob mikroorganizmusok közé a szulfátredukáló mellett a denitrifikáló (nitrogén-redukáló) és a metánt alkotó baktériumok is tartoznak. Mindenesetre ezek a baktériumok sokkal kisebb hatást fejtenek ki, mint a szulfátredukálók.
A talajban és a természetes vizekben előforduló aerob baktériumok közül a kénbaktériumok és a vasbaktériumok jelentősek a fémek korróziójában; utóbbiak jellemzően vízi formák.
A kénbaktériumok fejlődésének alapanyaga az elemi kén, a mikrobiológiai oxidáció végterméke a kénsav. A kénbaktériumok számára a legkedvezőbb a savas környezet, amelynek pH-ja 0-1. A baktériumok élettevékenysége következtében képződő kénsav koncentrációja eléri a 10%-ot. Ezért a szabad ként vagy kénvegyületeket tartalmazó talajok valós veszélyt jelentenek az acélcsővezetékekre, mivel ilyen körülmények között a kénbaktériumok komoly korróziót okozhatnak.
A vasbaktériumok létfontosságú tevékenységük következtében felhalmozzák a vizes oldatokból általuk felszívott vasat, és gumók formájában rakják le.
Leggyakrabban ez a csövek belső felületén figyelhető meg, amelyeken keresztül a víz áramlik.
Maga a korrózió figyelhető meg ezek alatt a dudorok alatt, és anaerob folyamatként megy végbe, valószínűleg szulfátredukáló baktériumok részvételével.
Általában a fémek aerob baktériumok részvételével történő korróziója sokkal kevésbé elterjedt és fontosabb, mint az anaerob baktériumok részvételével történő korrózió.
Az optikai üvegek biológiai károsodását elsősorban a penészgombák micéliumának növekedése okozza. A hazai optikai üvegek túlnyomó többsége szennyeződésnek van kitéve, bár az optikai üvegek felülete polírozott, és nem tartalmaz gombák fejlődését elősegítő szerves anyagokat.
A második világháború idején a párás trópusi éghajlatú országokban számos optikai rész felületén gyakran megfigyelték a penészgombák intenzív szaporodását. A raktárban tárolt műszerek lencséinek és prizmáinak felületén azonban még mérsékelt éghajlaton is található gomba micéliumréteg.
Az optikai részek fő biológiai károsítói a fonalas gombák, amelyek különösen veszélyesek magas páratartalom és hőmérséklet mellett, bár mérsékelt éghajlaton is megfigyelték a penészgombák által okozott súlyos károsodást az optikai részeken.
Megállapítást nyert, hogy az optikai üvegek felületén a penészgombák fejlődésének optimális feltételei a magas (90% feletti) relatív páratartalom, a hőmérséklet (28 ± 2) °C, a szerves és szervetlen részecskék jelenléte a környezetben, és egyéb tényezők. Az optikai részek penészesedése a spórákban található tápanyagok, valamint az üveg kilúgozási termékei miatt akkor is előfordulhat, ha a felületén nem található szerves részecskék. Tehát a polírozott kvarc biostabilitási mintáinak alapos mosás utáni vizsgálatakor a fonalas gombák spórázással járó komplexének meglehetősen intenzív növekedését figyelték meg.
Az optikai üvegek biológiai lebomlása a mikroorganizmusok által kiválasztott szerves savakkal, oxidáló enzimekkel és a hidrogén-peroxiddal való érintkezés következtében következhet be, amely bomlás során atomos oxigént szabadít fel, ami hozzájárul a szubsztrát oxidációjához.
Az optikai részek felületén a penészgombák nemcsak kifejlődnek, hanem az üveg felületi rétegeit is elpusztítják. A gombák micéliumának eltávolítása után sok esetben a mintáját ismétlő, salakanyagok váladékából kialakított barázdák találhatók. Az üveg olyan mértékben megsérülhet, hogy a hiba csak a felület csiszolásával, újrapolírozásával javítható, amihez a teljes készülék szétszerelése szükséges.
Mind a tükröződésgátló bevonatok, mind a tükröződésgátló rétegeket a légköri nedvesség hatásától védő bevonatok, amelyek kémiai és fizikai módszerekkel kerültek az optikai üvegek felületére, szennyeződésnek vannak kitéve. Még az optikai részek felületén lévő gombák gyenge fejlődése esetén is a fényáteresztési együttható 26-kal csökken %, és a fényszórási együttható 5,2-szeresére nő.
Úgy gondolják, hogy az összeszerelés során a penészspórákat beviszik az eszközökbe, és meleg, párás éghajlati körülmények közé kerülve növekednek. Előfordulhat, hogy működés közben a készülékekbe spórák jutnak szivárgásuk következtében. A spórák gyakran a penész által érintett burkolatokról kerülnek a készülékekbe.
A gombaspórák fejlődése az optikai síkon adszorbeált tápközeg, mikroszkopikus szennyeződések, por, gittek, lakkok és kenőanyagok jelenlététől függ.
Különböző kutatók több mint 40 penészgombafajt találtak optikai részleteken, amelyek többsége a következő nemzetségekhez tartozik: Aspergillus, Chaetoumium, Penicillium, Rhizopus.
A penészgombák nemcsak a spórák felhalmozódásával és a túlburjánzó micéliummal, hanem a véletlenszerű jelenségekkel is megzavarják az optikai részek működését. A fejlesztési időszakban a penészgombák több mint 90%-ban vizet tartalmaznak, emellett erősen higroszkóposak és nagy mennyiségű nedvességet vonnak be a légkörből, erős fényszórást okozva. A savas anyagcseretermékek (kojic, itacon, citrom, oxál és egyéb savak) gombák általi felszabadulása következtében az üvegfelület korrodálódik. Az ilyen korrózió mértéke elsősorban az üveg savállóságától, az üvegen lévő penészedés időtartamától és a légkör agresszivitásának mértékétől függ. Megállapítást nyert, hogy a levegő nedvességével szemben vegyileg ellenálló optikai üvegeket nagyobb mértékben érintik a penészgombák, mint a nedves légkörrel szemben instabil üvegeket. Ez az üvegfelület lúgosodásával magyarázható a levegő nedvesség hatására. Azt is megjegyezték, hogy a háztartási optikai üvegek a penészgombák által okozott szennyeződés mértéke szerint három csoportba sorolhatók: instabil, alacsony ellenállású, stabil.
Az optikai műszerekkel dolgozó szakemberek megfigyelései szerint az utóbbiak magas páratartalom és hőmérséklet mellett sokkal erősebben penészesednek a terepen, mint trópusi kamrában tesztelve. Ez azzal magyarázható, hogy működésük során a nedvesség, por és szennyeződés nagyobb mértékben hatol be a készülékekbe. A cserélhető lencsés készülékek a leginkább penészesek, mivel több port gyűjtenek össze.
A hőmérséklet ingadozása, a légköri nyomás, valamint a fókuszálás és a dioptria változása - hozzájárulnak a nyomáskülönbség megjelenéséhez a készülék belseje és a készüléket körülvevő levegő között. És bár ez a különbség nagyrészt csak a légkör töredékét éri el, a készülékben lévő laza érintkezőkön és réseken keresztül légáramlatot okoz, ami a készülék úgynevezett „légzéséhez” vezet. Ez megteremti a nedvesség behatolásának lehetőségét. A légmentesen záródó optika gyártása költséges, bár a Zeiss jénai gyárában próbálkoztak néhány teljesen zárt optika gyártásával. Az optikai rendszerek laza érintkezői nagyon megnehezítik a különféle szárítószerek, például a szilikagél vagy a nedvszívó papír hatékony felhasználását azáltal, hogy azokat a készülék belsejébe helyezik. Célszerűnek tűnik a trópusokon az élettartam meghosszabbítása úgy, hogy a műszereket órák után exszikkátorban, szárítószerek felett tárolják.
Az optikai eszköz a szennyeződésállóság-kutatás összetett tárgya, mivel különféle anyagokból áll. Az ilyen eszközök házai általában fémből, műanyagból készülnek; széles körben használt zománcok, festékek, kenőanyagok, gittek, ragasztók. Bőr tokok, cérnák, filc, papír, karton, fadobozok tárolására és szállítására szolgálnak. Mindezek az anyagok, beleértve a szilikát optikai üvegeket is, megfertőzik a mikroorganizmusokat.
A gombák megjelenése elleni védekezés leghatékonyabb módja a növekedésükhöz szükséges feltételek megszüntetése: a magas páratartalom, hőmérséklet, valamint a számukra táplálékul szolgáló anyagok. Ezért az eszközök összeszerelésekor különleges tisztaság szükséges, gombásodás által érintett anyagok használata nem megengedett. Az optikai műszerek speciális vegyi védelme szükséges. Tárolásuk során speciális, illékony gombaölő szerekkel, például kromát-ciklohexil-aminnal impregnált csomagolópapírt lehet használni.
Antimikrobiális szálak is használhatók az optikai alkatrészek biológiai szennyeződés elleni védelmére.
Az optikai felületek stabil és megbízható védelméhez speciális higanyvegyületeket tartalmazó bevonatokat használnak, amelyek nem befolyásolják az üveg optikai tulajdonságait. Jelenleg még nem találtak olyan illékony, hosszú hatású gombaölő szereket, amelyek megvédenék az összes penészesedés előfordulását. Az optikai rendszerek mikrobiológiai korróziójával kapcsolatos kutatások célja az optikai eszközökben leggazdaságosabb felhasználási móddal rendelkező megfelelő fungicidek megtalálása a többrétegű optikai területek hatékony és hosszú távú védelmére a biológiai plakk kialakulásával szemben.
Következtetés
A nyersanyagok, anyagok és termékek mikroorganizmusok, rovarok és rágcsálók általi károsodásának tanulmányozása, az áruk biológiai károsodástól való védelmének módszerei fontos szerepet játszanak a termékek minőségének, megbízhatóságának és tartósságának javítása problémájának megoldásában mind a tárolási körülmények, mind a gyártás során, szállítás és üzemeltetés.
Konténerek, csomagolások, raktárak károsodása, az azokban tárolt áruk megrongálódása, élő szervezetek jelentős károkat okoznak. Csak az anyagok biológiai lebomlásából származó veszteségek érik el a termelési mennyiség 3%-át. A mikroorganizmusok aránya az összes biológiai károsodás mintegy 40%-át teszi ki.
Szakemberek széles köre – biológusok, vegyészek, anyagtudósok, technológusok, áruszakértők és mások – vesz részt a biológiai károk problémájának megoldásában. Az árusok képzése magában foglalja az áruk minőségének kialakulását és megőrzését befolyásoló tényezők átfogó tanulmányozását. A biológiai károkat az egyik ilyen tényezőnek tekintik.
Jelenleg, 1967 óta, az Orosz Tudományos Akadémia Biokárosodások Tudományos Tanácsa koordinálja az országunkban előforduló biológiai károk tanulmányozásával kapcsolatos kérdések tanulmányozását. Nemzetközi szinten az ilyen funkciókat az angliai Aston Egyetemen székelő International Society for Biodamage látja el.
Angolról. lemaradás- lemaradva.
Lugauskas A. Yu., Mikulskeke A. I., Shlyauzhene D. Yu. Mikromicéták katalógusa - anyagok biodestruktorai. - M.: Nauka, 1987.
Jegyzet. 4 1 rágcsáló használt anyagokat fészkek készítéséhez.
A mikrobiológiai korrózió, vagy egyszerűen csak biokorrózió, a fémek korróziós pusztításának folyamata mikroorganizmusok hatására, amelyek közé tartoznak a prokarchotok (baktériumok) és a zukarchotok (gombák, protozoák).
A biokorróziót önálló korróziós típusnak kell tekinteni, bár gyakran légköri, talajos, vizes oldatokkal vagy nem elektrolitokkal együtt megy végbe, miközben elindítja és felerősíti azokat.
A mikroorganizmusok közvetlenül elpusztíthatják a szerkezetek anyagát, de gyakrabban stimulálják az elektrokémiai korróziós folyamatokat.
A föld alatti építmények, olajipari berendezések, talajjal és vízzel érintkező csővezetékek, gépek szerkezeti elemei, azok festék- és lakkbevonatai stb. A mikroorganizmusok részvételével fellépő korróziós hatások hasonlóak más típusú korrózióhoz.
A biokorróziót bakteriálisra osztják, amely vízi környezetben, speciális baktériumfajták jelenlétében (talajban, vízben, termékben) és mikológiai (gombás eredetű), légköri körülmények között, talajjal érintkezve, a felület megnedvesedésekor jelentkezik. , szennyezés, spórák, micélium és gombás salakanyagok jelenlétében. Korrózió lehetséges ezen mikroorganizmusok, aktinomyceták, élesztő együttes és váltakozó hatásával.
A mikroorganizmusok megtámadhatják a nagy korrózióállóságú fémeket: saválló acélokat, alumíniumötvözeteket stb.
A bakteriális korrózió 6…40 С-on, pH-n léphet fel = 1 ... 10 szerves és szervetlen anyagok jelenlétében, beleértve az olyan elemeket, mint a szén, kén, nitrogén, foszfor, kálium, vas, hidrogén, oxigén stb.
A fémpusztulás a következő okok miatt következik be: közvetlenül - a mikroorganizmusok a szerkezeti anyagokat táplálékforrásként fogyasztják; közvetve - a baktériumok élettevékenységének termékei különféle elektrokémiai koncentrációs elemeket hoznak létre a fém felületén, agresszív kémiai vegyületek képződnek az oldatban vagy a fém felületén, a közeg elektrokémiai potenciálja megváltozik a tápközeg oxigénkoncentrációjának változása miatt. megoldás.
A baktériumok gyorsan szaporodnak és könnyen alkalmazkodnak a változó fizikai, kémiai és biológiai környezeti feltételekhez. A tápközegek átalakításához szükséges enzimeket (oxidoreduktázokat és hidrolázokat) adaptívan képezhetnek.
A szervetlen anyagokat energiaforrásként használó mikroorganizmusok egy speciális csoportba tartoznak. Ezek a következők:
hidrogén, a hidrogén oxidációja víz képződésével;
nitrifikáló, oxidáló ammónia salétromsavvá (Nitrosomonas, Nitrobacter);
tionos, oxidáló kénhidrogén elemi kénné, vagy elemi kén kénsavvá (Thiobacillus thiooxidans), vagy vas-szulfát oxiddá (Th. Ferroxidans);
vasbaktériumok, amelyek semleges közegben a vasvasat oxiddá oxidálják (Gallionella);
metánképző, anaerob körülmények között serkenti a metán természetes szintézisét szén-dioxidból és hidrogénből;
szulfátredukálók (SRB), amelyek létfontosságú tevékenysége a szulfátok hidrogén-szulfiddá redukálása miatt következik be, és amelyek az olaj, az olajtermékek és a fémek fő pusztítói;
nitrát-redukáló, denitrifikációs folyamatot okozva a talajban - a nitrogén oxidált formáinak helyreállítása (Thiobaсillus denitrificans).
Számos faj baktériuma általában részt vesz a korróziós folyamatban, és általában olyan társulásokban fejtik ki tevékenységüket, amelyek különböző tényezők hatására változhatnak.
A biokémiában a redox folyamatokat az indikátor jellemzi rH 2 a molekuláris hidrogén nyomásának negatív logaritmusa, amely az aerobicitás mértékét fejezi ki. Amikor a környezet oxigénnel túltelített rH 2 = 41, ha a közeg hidrogénnel telített, akkor rH 2 = 0. A redox folyamatok egyensúlyát az jellemzi rH 2 = 28. Anaerobok léteznek rH 2 = 8…10; aerobok - rH 2 = 10…30; fakultatív anaerobok - rH 2 = 0…30.
Az anaerob körülmények aerob baktériumok tevékenységével hozhatók létre, a természetben ezek vagy ezek együtt léteznek. A talajban a legintenzívebb korrózió az alacsony oxigéntartalmú szerves maradványokkal telített, mocsaras területeken (рН = 6,8…7,8) figyelhető meg. A jelentős hosszúságú építmények (csővezetékek) felülete a levegőzőbb talajjal érintkező területekhez képest anódossá válik, a korrózió felgyorsul. A vas-hidroxidot az anódzónákban található vasbaktériumok oxidálhatják.
A fémek elektrokémiai korróziója a helyi elemek depolarizációja során lép fel. Megállapítást nyert, hogy a szulfátredukáló baktériumok hidrogenóz-aktív törzse hatékony katódos depolarizátor az alumíniumötvözetek anaerob korróziójában. Az alumíniumötvözetek felületén hólyagok képződnek, amelyekben Ps baktériumok formájában mikroorganizmusokat találtak. aerquqinose, valamint a Cladosprium gomba, amelyek anaerob körülményeket teremtenek és táplálékot termelnek az SRB számára. A duzzanat alatti anaerob zóna lesz az anód, a duzzanat szélei mentén pedig a katód (5.8. ábra).
Rizs. 5.8. A bakteriális korrózió sémája
alumínium Ps. Aerquqinose és SVB
Hasonlóképpen, az SVB hatása acélokra vonatkozóan:
4Fe 4Fe 2+ + 8e (1) – anódos reakció;
8H 2O 8H + + 8OH - (2) - anódos reakció;
8Н + + 8е 8Н - (3) - katódos reakció;
SO 4 2- + 8Н S 2- + 4H 2 O (4) - katódos reakció SVB;
Fe 2+ + S 2- FeS (5) - korróziós termékek;
3Fe 2+ + 6OH - 3Fe(OH 2) - (6) - korróziós termékek;
4Fe 2+ + SO 4 2- +4 H 2 O FeS + 3Fe(OH) 2 + 2OH - (7) - összesen.
A baktériumok fejlődése során kivált vas-szulfid is hozzájárul a korróziós folyamat fokozásához.
Az acél katódos polarizációjának vizsgálata szulfátredukáló bakteriális közegben azt mutatta, hogy két depolarizációs mechanizmus létezhet: az enzimatikus és a katódos depolarizáció szilárd vas-szulfiddal.
Az SRB-t és hidrogén-szulfidot tartalmazó közegben az St3 acél korróziós kinetikájának vizsgálata azt is kimutatta, hogy a korróziós folyamatot az anódos reakció serkenti, ha bakteriális hulladéktermékekkel érintkezik. A vas-szulfid tapadó filmjét az SRB anyagcsere termékei fellazítják, és így felgyorsítja a korróziós folyamatot.
Az SRB magas korrozív aktivitása a katódos folyamat felerősödésével függ össze, amely a mikroorganizmusok számára legfontosabb reakció során az atomi hidrogén felhasználása miatt következik be (4). A reakció során keletkező szulfidionok felgyorsíthatják a korrózió kialakulását. A korróziós sebesség jelentősen megnő elemi kén jelenlétében, ez utóbbi a levegőztetett elektrolitokban oldott oxigénhez hasonló szerepet játszik (5.9. ábra).
Rizs. 5.9. Az acél bakteriális korróziójának sémája SVB jelenlétében:
a - katódos reakció; b- anódos reakció
A reakciómechanizmus megváltozik a baktériumfejlődés egyik fázisából a másikba való átmenet során. A baktériumok fejlődése során az anódos és katódos folyamatok depolarizálódnak. A bakteriológiai hatás csökkenésével a polarizáció ismét növekszik, és a keletkező vas-szulfid gátolja az anódos folyamatot. A pH-érték 7...7,2-ről 7,8...8-ra tolódik el. A FeS 1,2,3,4 szulfidok további átalakulását Fe 3 S 4 -gyé nagy belső feszültségek kísérik, ami a szulfidfilm tönkremeneteléhez és a fémfelület expozíciójához vezet.
A metánbaktériumok depolarizátorként hatnak a fémre a következő séma szerint:
mikrobiális depolarizáció
CO 2 + 8H + CH4 + 2H 2O;
korróziós termék
4Fe 2+ + 8(OH) - 4Fe(OH) 2.
A vasat heterotrófok (Serratis mariescens, Salmonela typhimurium) oxidálhatják nitrátok jelenlétében. A heterotrófok hidrogént használnak és csökkentik a nitrátokat, serkentve a korróziót.
A vasbaktériumok a vasat háromértékű vasra oxidálják, a Fe(OH) 3 lerakódások alatti csőszakaszok oxigén jelenlétében anódossá válnak, és a helyi korrózió folyamata felgyorsul.
A szennyvízzel érintkező berendezésekben és szerkezetekben a legnagyobb korróziós károkat a tionos baktériumok okozzák. A 12X13G18D, 12X18H10T típusú ötvözött acélok vannak kitéve a legintenzívebb korróziónak.
A csövek földalatti korróziójában és a szigetelőbevonatok károsodásában a baktériumok játszanak fő szerepet. A különféle polimer bevonatokkal védett csővezeték felszínének közelében a talajban pleomorf rudak, Pseudomonas acruqinosa, Microccus parabfinae stb.
Tanulmányok kimutatták, hogy az SVB-nek való kitettség következtében biokorrózió lép fel. A kőolajtermékek összetétele, a nedvesség jelenléte, a pH, a hőmérséklet a tartályokban hozzájárul ezeknek a mikroorganizmusoknak a fejlődéséhez.
A mikológiai (gombás) korrózió a fémek és bevonatok pusztulását jelenti a mikroszkopikus (tökéletlen, penészes) gombák létfontosságú tevékenysége következtében kialakuló agresszív közeg hatására.
A baktériumokkal ellentétben a fonalas gombák nem okoznak közvetlenül korróziót. Elváltozások a gomba élete során instabil anyagokon (szénhidrogén üzemanyag, fényező anyagok, szerves szennyezés stb.) fordulnak elő. A fémek, polimer anyagok, festék- és lakkbevonatok, olajtermékek stb. gombásodásnak vannak kitéve.
Az üzemanyag-károsodást a Cladosporium resinae, a polimereket a Penicillium, Asperqillus stb. okozza. Gomba Cl. resinae az olajtároló létesítmények pusztulásának oka. Megállapították, hogy a gomba fejlődése a vizes fázisban kezdődik a vizes fázis és a termék közötti határfelület mentén. Az olajtermékek víztartalma 1:10 4 koncentrációban elegendő a mikroorganizmusok megtelepedéséhez. A víz felhalmozódik a kőolajtermékekben a tárolás és szállítás során keletkező páralecsapódás, a tartályokban való szivárgás stb. miatt.
Az anyagok biológiai károsodása serkenti a fémek korrózióját, és ezáltal csökkenti a fémek szilárdságát, elektromos szigetelését és egyéb tulajdonságait.
Ha speciális feltételek szükségesek a szulfátredukáló, metánképző és vasbaktériumok fejlődéséhez, akkor a mikrogombák számára elegendő enyhe szennyezés és a levegő páratartalmának átmeneti növekedése, és a szerkezet felületén telep képződik.
A gombás károsodásnak jellegzetes jelei és jellemzői vannak. A gombák nem tartalmaznak klorofillt, táplálkozási szempontból a heterotrófok közé tartoznak, azaz a heterotróf baktériumokhoz hasonlóan kész szerves vegyületekből fogyasztják el a szenet. A gombák szaporodása hifák és spórák növekedésével történik.
A gombák fejlődéséhez hozzájáruló fő tényező a víz, amely a gomba sejttestének fő részét alkotja. A hőmérséklet nagyban befolyásolja a spórák csírázását, a gombák élettartama 0 ... + 45 С. Egyes gombák magasabb hőmérsékleten (termofilek) vagy alacsonyabb hőmérsékleten (pszikrofilek) képesek növekedni.
Különösen veszélyesek a gombák - a savak termelői. Serkenthetik a korróziós folyamatokat. Az erős savképző gombák közé tartoznak az Asperqillus nemzetséghez tartozó gombák és mások.
A mikológiai korrózió kialakulása sematikusan négy szakaszra osztható:
a spórák (konídiumok) vagy a gomba vegetatív elemeinek csírázása, figyelembe véve a tenyészet alkalmazkodóképességét, ami az első szakaszokban főként kontaktcserét serkent;
micélium kialakulása, majd a gomba vizuálisan megfigyelt kolóniáinak kialakulása; helyi felhalmozódás, másodlagos metabolitok, különösen szerves savak aktivitásának megnyilvánulása;
korróziós folyamatok kialakulása, hidrolázok és oxidoreduktázok roncsoló hatása a polimereken, elektronakceptorok (oxigén) koncentrációgradiensek megjelenése;
a gombák bőséges sporulációja, korróziós károsodás (lokális vagy folyamatos), fémeken katódos (anódos) depolarizáció lép fel.
A leggyakrabban korróziót serkentő gombafajták: Asperqillus niqer, A. amstelodamii, A. fumiqatus, trichoderma lignorum, Cladosporium herbarum stb.
A tökéletlen gombák (aerob heterotrófok) az alábbiak szerint serkentik a fémkorróziót:
a gombák által termelt szerves savak hatása a reakciók szerint
mMe mMe n+ + ne;
mMe n+ + n(A n - H +) nH 2 O Me m (A n -) n + nH 3 O + ;
nH 3 O + + ne nH 2 O + (n/2)H 2
A gombák által termelt szerves savak növelik a környezet agresszivitását, serkentik a fémek korróziós folyamatait és a polimerek pusztulását, valamint szénforrásként szolgálnak a mikroorganizmusok további fejlődéséhez;
a gombák által létrehozott lúgos környezet hatása
Al Al 3+ + 3e,
Al 3+ + 3OH - AlO 2 - + H 3 O + Al (OH) 3
AlO 2 - + Me + MeAlO 2,
H 3 O + + e H 2 O + 1/2H 2 ,
2 Al (OH) 3 Al 2 O 3 + 3 H 2 O;
oxidált enzimek hatása hidrogén-peroxid felszabadulásával, majd atomi oxigén felszabadulásával a bomlás során
nH 2 O 2 n H 2 O + nO,
mMe + nO Me m O n .
A korróziós termékek pedig serkentik a hidrogén-peroxid bomlását. A gombák által kiválasztott enzimek jelentős szerepet játszanak a fémszerkezetek biológiai károsodásában. Ezen enzimek közé tartoznak az oxidoreduktázok és az észterázok.
A természetes körülmények között működő berendezések korróziós károsodásának több mint 50%-a valamilyen mértékben a mikroorganizmusok működéséhez kapcsolódik. Az elektrokémiai korrózió stimulálása a környezet agresszivitását növelő mikroorganizmusok hulladéktermékeinek felhalmozódása következtében a szerkezetek felületén koncentrációs elemek megjelenése miatt következik be. Ebben az esetben a passzív filmek megsemmisülése a fémen és a katód- és (vagy) anódfolyamatok depolarizálódása következik be. A korrozív elemek EMF-jének változása a korróziós folyamat lokalizációjához vezet. A lokális korrózió serkentését elősegíti a mikroorganizmusok telepeinek egyenetlen eloszlása, hidrogén-szulfid, szulfidok, hidrogén-ionok, hidrátionok stb. képződése olyan körülmények között, amelyek kizárják e vegyületek megjelenését.
A mikroorganizmusok állandó változékonysága, a katód- és anódfázisok migrációja, az aerob és anaerob folyamatok kombinációja jelentős korróziós hatások megjelenéséhez vezet, és előfeltételeket teremt a meghibásodásokhoz.
A fémek és fémbevonatok hajlamosak a mikrogombák támadására, és szinte minden fém érzékeny a különböző mértékű szennyeződésre. Korróziós termékek szén- és gyengén ötvözött acélok, alumíniumötvözetek és sárgaréz felületein, fémbevonatokon, illetve szelektíven erősen ötvözött acélokon találtak.
Megfigyelték a mikroflóra szezonális ingadozásait: télen a vasbaktériumok, nyáron az SRB dominálnak. A mikrogombák (Cl. resinae), a baktériumokkal társuló mikroalgák is részt vesznek a biokorróziós folyamatokban.
A sérülések helyi jellegűek, mélységük néha eléri a kritikus értéket, ami a szerkezetek tömítettségének vagy szilárdságának megsértéséhez vezet.
6. A KORRÓZIÓS AGRESZIVITÁS JELLEMZŐI
KÖRNYEZET OLAJ- ÉS GÁZCSŐVEZETÉKES SZÁLLÍTÁSBAN
Olvassa el még:
|
A korrózió olyan folyamat, amely tönkreteszi a fémek, betonok és egyéb anyagok felületét. A vízi környezetben a korrózió elektrokémiai folyamat. Ugyanakkor a meglehetősen sok oldott sót tartalmazó természetes és szennyvizek maró hatásúak.
Az elektrokémiai korrózió lényege, hogy a fém-elektrolit határfelület egyes szakaszaiban potenciálkülönbség alakul ki, ami elektrokémiai párok (anódos és katódos szakaszok) kialakulásához vezet, amelyek között korróziós áram folyik. Ebben az esetben a fém megsemmisül az anód szakaszokban a fémionok oldatba való átmenete következtében:
Fe - 2e - \u003d Fe 2+
A katódon a felesleges fémelektronok hozzáadása következtében protonredukciós reakciók lépnek fel (hidrogén depolarizáció):
2H + + 2e - \u003d H2
vagy oxigén (oxigén polarizáció):
½ O 2 + 2 e - + H 2 O \u003d 2OH -
Ezek a reakciók hozzájárulnak a korrózió felgyorsulásához. A korróziós folyamat lelassul a pH növekedésével.
A vízzel érintkező vas felületén fellépő elektródpotenciál nagysága nagymértékben függ az oxigénkoncentrációtól. A levegőztetés mértékének kismértékű eltérése következtében a fémfelületen elektrokémiai gőzök jelennek meg, úgynevezett differenciális levegőztetési gőzök. Az ilyen párok elektródapotenciáljában nagyon kicsi a különbség, de az általuk okozott korrózió nem kisebb, a vasnál pedig még nagyobb, mint a hagyományos elektrokémiai pároknál.
A biológiai vagy mikrobiális korrózió az anyagok tönkremenetelének folyamata talaj vagy elektrolit hatására, mikroorganizmusok által felgyorsítva. A mikroorganizmusok szerepe a korróziós folyamatokban a katóddepolarizáció felgyorsítására korlátozódik enzimatikus elektrontranszfer révén, korrozív anyagcseretermékek felszabadulásával és differenciált levegőztető gőzök képződésével.
Sokféle baktérium aktív maró hatású. A szennyeződést okozó mikroorganizmusok gyakran okozzák vagy fokozzák a fémek korrózióját. Ha a mikroorganizmusok olyan anyagokat választanak ki, amelyek fémkorróziót okozhatnak vagy fokozhatnak, mint például savak, akkor annak megsemmisülése a mikroorganizmusok tömeges kifejlődésének helyétől bizonyos távolságban megtörténhet. A mikroorganizmusok kiürülési termékei, mint például a szén-dioxid, korrodálhatják a betont. A szennyvíz csöveken keresztül történő szállításakor feltételeket teremtenek az anaerobok, például a szulfátokat redukáló baktériumok fejlődéséhez, amihez maró hatású anyagok, például hidrogén-szulfid képződnek. Egyes penészgombák (Penicillium, Aspergillus) és aktinomyceták a természetes gumi korrózióját okozzák.
Korrózió aerob körülmények között
Aerob körülmények között korrózió akkor következik be, ha elegendő mennyiségű oxigén van a levegőben vagy a vízben (oldott formában). Az aerob korrózió a vasbeton és fém csővezetékeket és fémből és betonból készült szerkezeteket érinti.
Ilyen körülmények között a mikrobiális korrózió fő ágensei a kénbaktériumok, a tionos és nitrifikáló baktériumok, valamint a vasbaktériumok.
A tionos baktériumok létfontosságú tevékenysége következtében az anyagcsere végtermékeként kénsav szabadul fel.
S 2- + 2O 2 \u003d SO 4 2-
S 0 + H 2 O + 1,5 O 2 \u003d H 2 SO 4
S 2 O 3 2- + H 2 O + 2O 2 \u003d 2SO 4 2- + 2H +
SO 3 2- + 0,5O 2 \u003d SO 4 2-,
fémkorróziót okozó agresszív környezet kialakítása.
A csökkenő pH-jú közeg korrozív hatását a katódos reakciót támogató H+-ionok koncentrációjának növekedése magyarázza.
A tionos baktériumok fémkorrózióban betöltött szerepe azonban nem korlátozódik az agresszív környezet létrehozására. Thiobacillus fajok Thiobacillus ferrooxidans képes a Fe (II)-t Fe (III)-dá oxidálni a reakció szerint:
4Fe 2+ + 4H + + O 2 = 4Fe 3+ + 2H 2 O.
A keletkező háromértékű vas aktív oxidálószerként működik, amely képes elektronokat fogadni a fém felületéről.
Fe 3+ + e - \u003d Fe 2+
és a depolarizátor szerepét töltik be. A keletkező Fe 2+-t ismét tiobacillusok oxidálják. Egy ilyen ciklikus folyamat képes folyamatosan támogatni a fém korrózióját.
A betonszerkezetek pusztulását a tionos baktériumok aktivitása is összefügg. A betonfelületen fejlődő tionos baktériumok sav felszabadításával csökkentik a betonnal érintkező víz pH-értékét. Savas környezetben a kalcium-karbonát védőrétege megsemmisül. Ez lehetővé teszi a víz mélyen a betonba való diffúzióját és annak összetevőinek feloldódását. Ezenkívül a tionos baktériumok hulladéktermékei - a szulfátok - részt vesznek az úgynevezett "cementbacilus" kialakulásában a betonban - kalcium-hidroszulfo-aluminát 3CaO∙Al 2 O 3 ∙3CaSO 4 ∙31H 2 O. Ez a vegyület 2-2,5-szeresére bővül, ami a beton pusztulásához vezet.
A tionos baktériumok hatására nemcsak a fémek és a beton semmisül meg, hanem a kéntartalmú ötvözetek, valamint a gumi is, mivel vulkanizálás után ként is tartalmaz.
A nitrifikáló baktériumok a porózus cement alapú anyagok korrózióját okozhatják. Az ammóniát oxidálva salétromsavat termelnek.
NH 4 + + 2O 2 = NO 2 - + 2H 2 O
2NO 2 - + O 2 \u003d 2NO 3 -,
amely reakcióba lép a CaCO 3 betonnal, és azt egy jól oldódó Ca(NO 3) 2 formává alakítja. Ebben az esetben a betonkorrózió alveolusok képződésében vagy a betonfelület hámlásában nyilvánul meg.
A vízvezetékek mikrobiális aerob korróziója a vasbaktériumok aktivitásával függ össze. A csövekben megtelepedve nyálkás lerakódásokat képeznek a falukon, amelyek nagy mechanikai szilárdságúak, ezért a vízáramlás nem mossa el őket. Ezen felhalmozódások erőssége a vasbaktériumok héjának rostos szerkezetének köszönhető.
A korrózió a cső belső felületén sárga vagy sötétbarna lerakódások vagy vas-hidroxidból álló üregek megjelenésével kezdődik. Az üregek általában a csövek egyenetlenségein fordulnak elő. A barlangok alatti csőszakaszok el vannak szigetelve a víztől, és az oxigén hozzáférése nehézkes. Éppen ellenkezőleg, a vízzel mosott területek jól szellőztethetők. Így a vasbaktériumok kifejlődése a csőfelületen különböző fokú levegőztetésű zónák kialakulásához vezet. Az üregekkel borított és azoktól mentes csövek szakaszokon az elektródapotenciálok különböző értékeit állítják be, ami korróziós áram megjelenéséhez vezet. A barlangok alatti területek anódként funkcionálnak. A jól levegőztetett területek a katódok.
A vasbaktériumok aktivitása a Fe(II) Fe(III) oxidációjához és hidrolíziséhez vezet.
Fe 3+ + 3H 2O \u003d Fe (OH) 3 + 3H+.
A Fe(OH) 3 képződése a pH csökkenésével jár, azaz. korrozív környezet kialakítása. Ezenkívül a vasbaktériumok intenzív oxigénfogyasztása és a Fe(OH) 3-lerakódások növekedése következtében az anódszakaszok anaerob körülményei súlyosbodnak, ami a katód és az anód közötti potenciálkülönbség növekedéséhez vezet, és következésképpen a korróziós folyamat felgyorsulásához.
Korrózió anaerob körülmények között
Az anaerob körülmények közötti korróziót a nemzetséghez tartozó szulfátredukáló baktériumok okozzák Desulfovibrio, 6,8 - 8 pH-n fejlődik ki a közegben lévő szulfátok, elektronforrások és tápanyag jelenlétében. Mivel szigorú anaerobok, ezek a baktériumok gyakran oxigéndús környezetben találhatók, ahol aerob (gyakran nyálkaképző) baktériumokkal együtt élnek, amelyek biztosítják az anaerobiózishoz szükséges feltételeket. A katódhelyeken képződött molekuláris hidrogént ezek a baktériumok a szulfátok redukálására használják fel.
SO 4 2- + 5H 2 \u003d H 2 S + 4H 2 O.
A felszabaduló kénhidrogén képes megkötni a vasvasat és redukálni a Fe(OH) 3-ot sűrű FeS csapadék képződésével.
Így a szulfátredukáló baktériumok hozzájárulnak a korróziós folyamathoz azáltal, hogy felgyorsítják a katód depolarizációját és felszabadítják a korrozív terméket, a hidrogén-szulfidot.
A mikrobiológiai korrózió elleni védekezés módszerei
A mikrobiológiai korrózió ellen nincs speciális védelem. A bitumenes vagy polimer védőbevonatok, valamint a védőfóliák szigetelik a fémfelületet a víztől, és ennek következtében a mikrobiális támadástól. Bizonyos esetekben baktericid vagy bakteriosztatikus szereket használnak. Például az oxigén hatékony bakteriosztát a szulfátredukáló baktériumok számára, így a levegőztetés fokozása segít lelassítani a szulfátredukáló baktériumok által okozott korróziót. Az ilyen típusú korrózió megelőzésére a környezet lúgosítása alkalmazható (ha lehetséges), mivel a szulfátredukáló baktériumok szaporodása és fejlődése pH>9-nél teljesen gátolt.
| | | | | | 7 |
