Coroziunea biologică. Coroziunea microbiologică a sticlelor optice și protecția împotriva acesteia
3.13. COROZIUNEA MICROBIOLOGICĂ
METALELE ȘI PROTECȚIA ÎMPOTRIVA EI
Deteriorarea biologică a metalelor este de obicei numită coroziune microbiologică (biocoroziune) a metalelor. În viața de zi cu zi, cazurile de biocoroziune a metalelor sunt întâlnite mai puțin frecvent decât cazurile de deteriorare biologică a materialelor nemetalice. Metalele în sine sunt materiale mai biostabile, iar unele dintre ele au un efect biocid. În mașini, instrumente și alte produse tehnice, acestea sunt de obicei utilizate cu diverse vopsele și lacuri de protecție și decorative și alte acoperiri, care sunt primele care absorb efectele agenților daune biologice și protejează metalul de biocoroziune. Manifestările externe ale biocoroziunii sunt puține
diferă de coroziunea obișnuită, însoțită de aspectul ruginii.
Acțiunea microorganismelor asupra metalelor poate avea loc în diferite moduri. În primul rând, coroziunea poate fi cauzată de metaboliții agresivi ai microorganismelor - acizi, baze, enzime etc. Ele creează un mediu coroziv în care, în prezența apei, coroziunea are loc conform legilor obișnuite ale electrochimiei.
Coloniile de microorganisme pot crea excrescențe de miceliu sau mucus pe suprafața metalelor, sub care, ca urmare a diferenței de potențiale electrice în diferite zone ale suprafeței metalice și a asimilării ionilor metalici de către microorganismele înseși, se poate dezvolta coroziunea prin pitting. .
Fapte curioase
Corporația americană de extracție a aurului din Denver (Colorado) folosește sulfobacterium din acest gen Tiobacil. În timpul activității de viață a acestor microorganisme, concentrația de aur în minereu crește. Cu biometoda de extracție, oxizii de sulf nu intră în atmosferă, ceea ce elimină formarea ploii acide și poluarea mediului. Folosind aceeași bacterie, oamenii de știință francezi intenționează să extragă biocobaltul din deșeurile din industria minieră a cuprului, folosind o metodă prietenoasă cu mediul.
Daunele biologice aduse metalelor sub influența microorganismelor pot apărea în diferite moduri:
- datorită efectului direct al produselor metabolice ale microorganismelor asupra metalului;
- prin formarea de produse organice care pot actiona ca depolarizatori sau catalizatori pentru reactiile de coroziune;
- o cale în care reacțiile de coroziune sunt o parte separată a ciclului metabolic bacterian.
Dintre bacterii, coroziunea metalelor este cel mai adesea asociată cu activitatea bacteriilor reducătoare de sulfat; bacterii tionice care oxidează sulful și compușii sulfului la acid sulfuric; bacterii de fier care oxidează fierul feros în oxid de fier.
Reducătoare de sulfat bacteriile anaerobe sunt agenți cauzali ai biocoroziunii. Ele sunt capabile să transforme compușii sulfați ai metalelor în sulfuri formate prin interacțiunea hidrogenului sulfurat eliberat în acest proces cu metalele.
Există mai multe ipoteze despre mecanismul coroziunii anaerobe a oțelului, fierului, aluminiului și aliajelor acestora sub influența bacteriilor reducătoare de sulfat.
O ipoteză este că atunci când conținutul de sulfură de fier în mediu este mare, acesta formează un cuplu galvanic cu fierul,
în care sulfura este catodul, iar fierul, fiind anodul, suferă coroziune.
Bacteriile tionice oxidează sulfurile și alți compuși cu sulf redus la sulfați. Viteza de oxidare bacteriană a sulfurilor poate fi de milioane de ori mai mare decât rata de oxidare chimică convențională. Ca urmare, acidul sulfuric se poate forma în cantități mari și destul de repede, creând un mediu agresiv, coroziv.
Fapte curioase
În timpul construcției metroului Kiev, apele subterane neutre care au spălat tunelurile în unele zone în timpul dezvoltării bacteriilor tionice s-au transformat într-o soluție de acid sulfuric 0,1 N în câteva luni, în urma căreia elementele de fixare din oțel ale tunelurilor au fost corodate de 40%.
Bacteriile de fier provoca coroziunea suprafetelor metalice in contact cu apa. La locul sudurilor și al altor suprafețe metalice, bacteriile de fier formează acumulări de mucoase care nu sunt spălate de curgerea apei. Sub ele apar zone care nu sunt spalate de apa si deci prost aerate, avand un potential mai scazut si actionand deci ca un anod. În zona anodică, fierul se dizolvă și are loc coroziune.
Unii oameni de știință sugerează că microorganismele joacă un anumit rol în formarea zăcămintelor de aur. În condiții de laborator, pe medii nutritive care conțin aur dizolvat și suspendat (coloidal), anumite comunități de microorganisme și alge care trăiesc în Marea Ochotsk au fost cultivate timp de două luni. Analiza spectrală a arătat că aceste comunități transferă aur din soluție și suspensie în sediment. Particulele sale au o dimensiune de 3 - 9 microni și alcătuiesc 35 - 70% din sediment. Astfel, s-a demonstrat că comunitățile de microorganisme pot participa la mărirea particulelor de aur și concentrarea acestuia în zăcăminte.
Fapte curioase
În iunie 1999, baldachinul holului stației de metrou Sennaya Ploshchad s-a prăbușit în Sankt Petersburg. Pe resturile structurii baldachinului prăbușit s-au găsit semne caracteristice ale activității bacteriilor tionice și nitrificante, caracteristice diferitelor stadii de biodegradare a lemnului.
O echipă de oameni de știință a dovedit existența în Sankt Petersburg a unor procese extinse de deteriorare biologică a materialelor de construcție și a instalațiilor de inginerie în general. În condiții de umiditate ridicată, microbii colonizează intens mediul uman - clădiri, rețele de utilități, diverse bunuri și alte obiecte materiale.
Problema deteriorării metalelor de către ciuperci este cea mai puțin studiată, deoarece până de curând se presupunea că daunele biologice ale metalelor sunt cauzate în principal de bacterii.
Cu toate acestea, coroziunea fungică a metalelor există și, în unele cazuri, provoacă nu mai puține daune structurilor metalice decât coroziunea bacteriană. Prin reținerea umidității pe suprafața metalelor și eliberarea acizilor organici, ciupercile contribuie la coroziunea pieselor din alamă, cupru, oțel, aluminiu și aliajele sale. Produsele de coroziune microbiologică, precum și miceliul fungic, care formează punți între contactele metalice ale produselor, contribuie la apariția electroliților pe suprafața contactelor și duc la închiderea circuitelor electrice sau la deteriorarea parametrilor electrici ai produse.
Pierderi masive de coroziune după testare timp de 12 zile. in prezenta A. niger a ajuns la 4 pentru aluminiu, 18 pentru cupru, 33 g/m 2 pentru fier, ceea ce este de 4 ori mai mare decât pierderile fiecărui metal din coroziune obișnuită. Principalul factor care provoacă coroziunea metalelor în prezența ciupercilor este o modificare a proprietăților fizico-chimice ale mediului în timpul metabolismului, așa cum se evidențiază prin modificările pH-ului, potențialul redox al mediului și potențialul electrochimic al metalelor.
La testarea plăcilor de cupru electrolitic obținute în diferite condiții de sinterizare și recoacere într-un mediu salin după aplicarea unei suspensii de conidii fungice A. flavus, A. niger pe suprafața lor, s-a detectat creșterea ciupercilor, iar deteriorarea plăcilor s-a produs în toate variantele experimentului. Infestarea cu ciuperci a anumitor tipuri de materiale pulverulente și sârmă bimetalice a fost observată în timpul studiului lor experimental în climat tropical.
S-a sugerat că mecanismul primar de deteriorare ar trebui să fie introducerea hifelor fungice în anumite zone ale suprafeței probei, iar mecanismul secundar este efectul produselor metabolismului lor asupra suprafeței metalice.
Cele mai rezistente la ciuperci mostre de metale și aliaje testate sunt oțelul carbon de înaltă rezistență și un aliaj de aluminiu-magneziu. Aluminiul pur din punct de vedere tehnic s-a dovedit a fi cel mai susceptibil la modificări de coroziune.
Evaluarea biostabilității metalelor se realizează prin apariția coroziunii, zona leziunilor de coroziune, pierderea în greutate a probelor (după îndepărtarea produselor de coroziune) și adâncimea leziunilor de coroziune.
Fapte curioase
În decurs de un an, o conductă de gaz din zona Londrei a fost complet corodata. Motivul unei astfel de distrugeri rapide s-a dovedit a fi bacteriile tionice, a căror activitate s-a datorat aportului.
o cantitate mare de hidrogen sulfurat s-a format ca urmare a activității bacteriilor reducătoare de sulfat în straturile mai profunde de argilă ale solului de-a lungul întregului traseu al conductei de gaz.
Folosind un microscop electronic cu scanare, s-a descoperit că structura deteriorării biologice a metalelor include celule vii de ciuperci, drojdie, bacterii, spori, celule moarte ale microorganismelor, produse de degradare celulară și diferite substanțe de natură anorganică.
Biofouling este ferm lipit de suprafața metalică. Oțelul, aluminiul, cuprul în locurile în care este localizată biofouling au diverse daune biologice - de la microfisuri, microcratere până la distrugerea completă a metalului în aceste zone.
Pe suprafața metalului curat, necontaminat, care nu intră în contact cu materiale organice, cum ar fi lubrifianți, folii polimerice, vopsele, ciuperci nu se pot dezvolta. Biocoroziunea metalelor sub influența ciupercilor este, prin urmare, de natură secundară; în primul rând, ele se depun și se dezvoltă pe materiale organice în contact cu metalul, iar apoi miceliul, răspândindu-se în metal, provoacă coroziune cu metaboliții săi - acizi, enzime.
Biocoroziunea a fost observată pe conexiunile filetate, contactele electrice etc. O astfel de deteriorare este tipică pentru dispozitivele radio-electronice și optice. Formarea miceliului pe suprafața contactelor electrice ale dispozitivelor a provocat o defecțiune a întregului dispozitiv, din cauza închiderii circuitului electric sau a deschiderii acestuia din cauza formării de produse de coroziune pe suprafețe.
Metodele de protejare a metalelor de biocoroziune se bazează pe utilizarea biocidelor chimice, precum și pe selecția și utilizarea rațională a materialelor biorezistente în produsele tehnice. Respectarea regulilor sanitare și igienice în timpul producției și exploatării echipamentelor este de mare importanță.
Pentru a proteja metalele de biocoroziune, se folosesc aceleași biocide ca și pentru protejarea materialelor nemetalice. O cerință esențială pentru astfel de biocide este ca acestea să nu fie agresive pentru metale și să nu provoace coroziune, deoarece unele biocide sunt corozive în acest sens.
Solul este un rezervor de microfloră neobișnuit de abundentă și diversă, reprezentată de numeroase grupuri de bacterii, mucegaiuri, organisme de drojdie etc.
Numărul de diferite bacterii per 1 g de sol ajunge la sute de milioane și uneori la zeci de miliarde. Cea mai mare parte a microorganismelor se găsește în orizonturile superioare ale solului, dar se găsesc în cantități semnificative și în straturile subsolului. În unele cazuri, aceste organisme pot provoca coroziune intensă, numită coroziune microbiologică.
Efectul microorganismelor se reduce fie la o influență directă asupra vitezei reacțiilor anodice și catodice, fie la crearea unui mediu coroziv.
În plus, microorganismele pot provoca o modificare a rezistenței peliculei de protecție ca urmare a reacțiilor biochimice metabolice sau a acțiunii produselor acestor reacții asupra peliculei.
Microorganismele sunt împărțite în aerobe, capabile să trăiască și să se reproducă numai în prezența oxigenului liber și anaerobe, care trăiesc și se reproduc în mod normal în absența oxigenului liber datorită energiei de descompunere a compușilor chimici.
Coroziunea anaerobă este de cea mai mare importanță și distribuție în condițiile solului. Aceasta include în primul rând coroziunea microbiologică a conductelor din oțel și fontă așezate în soluri argiloase grele, mlaștini, ape stătătoare etc., precum și coroziunea din interiorul rezervoarelor de produse petroliere din oțel, unde, datorită etanșeității lor, se creează condiții anaerobe. Pe țevile din fontă, coroziunea anaerobă este detectată sub formă de spongioză (grafitizare), răspândită pe o suprafață mare și adâncime considerabilă. Țevile de oțel sunt supuse piturilor, iar pereții interiori ai rezervoarelor sunt supuși coroziunii anaerobe generale.
Cel mai comun tip de coroziune anaerobă este asociat cu activitatea bacteriilor sulfato-reducătoare, răspândite în diverse soluri, ape proaspete și sărate și care cresc în mod normal numai în condiții anaerobe, în prezența sulfaților și a unei cantități mici de substanțe organice. Cultura bacteriană numită este extrem de viabilă la valori ale pH-ului mediului de la 5 la 9. O valoare mai mare a pH-ului are un efect deprimant asupra bacteriilor și, la expunerea prelungită la un mediu cu pH = 9,5, bacteriile mor.
Procesul de coroziune în condiții anaerobe este că, datorită activității microorganismelor din mediul care înconjoară structura subterană, sulfații sunt redusi și transformați în hidrogen sulfurat. Acesta din urmă reacţionează cu fierul, formând sulfură de fier. Oxigenul eliberat în timpul reducerii sulfaților asigură depolarizarea catodului, pe care hidrogenul trebuie să se acumuleze din cauza dizolvării fierului. Astfel, prin depolarizare catodica, procesul bacterian stimuleaza dezvoltarea coroziunii.
Cantitatea maximă de sulfură de fier rezultată din coroziunea bacteriană este o pătrime din masa totală a metalului corodat, restul fierului se transformă în hidrat de azot.
Un indiciu al coroziunii microbiologice cu participarea bacteriilor reducătoare de sulfat este prezența sulfurei de fier în produsele de coroziune.
Când hidrogenul sulfurat reacționează cu fierul, se formează sulfură de fier, care acoperă suprafața interioară a rezervorului. Formarea sulfurei de fier, pe lângă deteriorarea directă a structurii, creează pericolul unei explozii bruște a amestecurilor inflamabile, deoarece la contactul cu aerul, sulfura de fier intră într-o reacție de oxidare viguroasă eliberând o cantitate mare de căldură.
Pentru a preveni dezvoltarea microflorei în rezervoare și conducte, se recomandă:
1) acoperiți fundul și pereții rezervoarelor până la nivelul pernei de apă cu ciment, asigurând astfel un mediu alcalin care împiedică dezvoltarea bacteriilor;
2) clătiți conductele și rezervoarele numai cu apă proaspătă
3) luați măsuri de precauție la aerisirea rezervoarelor care conțin produse de coroziune bogate în compuși de sulf.
Pe lângă cele reducătoare de sulfat, microorganismele anaerobe includ și bacteriile denitrificatoare (reducătoare de azot) și bacteriile care formează metan. În orice caz, aceste bacterii au un efect mult mai mic decât bacteriile reducătoare de sulfat.
Dintre bacteriile aerobe din sol și apele naturale, bacteriile de sulf și bacteriile de fier sunt de o anumită importanță pentru coroziunea metalelor; acestea din urmă sunt de obicei forme acvatice.
Materialul de pornire pentru dezvoltarea bacteriilor cu sulf este sulful elementar, produsul final al oxidării microbiologice este acidul sulfuric. Mediul cel mai favorabil pentru bacteriile sulfuroase este un mediu acid cu un pH de la 0 la 1. Concentrația de acid sulfuric format ca urmare a activității acestor bacterii ajunge la 10%. În consecință, solurile care conțin sulf liber sau compuși de sulf reprezintă un pericol real pentru conductele din oțel, deoarece în aceste condiții bacteriile cu sulf pot provoca coroziune gravă.
Ca urmare a activității lor vitale, bacteriile de fier acumulează fier, pe care îl absorb din soluții apoase și îl depun sub formă de tuberculi.
Cel mai adesea acest lucru se observă pe suprafața interioară a țevilor prin care curge apa.
Coroziunea însăși este observată sub acești tuberculi și se desfășoară ca un proces anaerob, probabil cu participarea bacteriilor reducătoare de sulfat.
În general, coroziunea metalelor cu participarea bacteriilor aerobe este mult mai puțin răspândită și importantă decât coroziunea cu participarea bacteriilor anaerobe.
Daunele biologice ale ochelarilor optici sunt cauzate în principal de creșterea miceliului de mucegai. Marea majoritate a ochelarilor optici domestici sunt susceptibili la murdari, deși suprafața ochelarilor optice este lustruită și nu conține substanțe organice care favorizează dezvoltarea ciupercilor.
În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, în țările cu un climat tropical umed, creșterea intensivă a ciupercilor de mucegai a fost adesea observată pe suprafața multor părți optice. Cu toate acestea, chiar și în climatele temperate, un strat de miceliu fungic se găsește pe suprafața lentilelor și prismelor instrumentelor depozitate într-un depozit.
Principalii agenți biodaunatori ai pieselor optice sunt ciupercile filamentoase, care sunt deosebit de periculoase în condiții de umiditate și temperatură ridicată a aerului, deși s-au observat deteriorări masive izolate ale pieselor optice de către ciupercile de mucegai, de asemenea, în climatele temperate.
S-a stabilit că condițiile optime pentru dezvoltarea ciupercilor de mucegai pe suprafața sticlelor optice sunt umiditatea relativă a aerului crescută (peste 90%), temperatura (28 ± 2) °C, prezența particulelor organice și anorganice în mediu. și alți factori. Creșterea mucegaiului a părților optice poate apărea datorită nutrienților conținuti în spori înșiși, precum și datorită produselor de leșiere a sticlei, chiar și în absența oricăror particule organice pe suprafața sa. Astfel, la testarea probelor de cuarț lustruit pentru biostabilitatea după o spălare minuțioasă, a fost observată o creștere destul de intensă a unui complex de ciuperci filamentoase cu sporulare.
Biodistrugerea ochelarilor optice poate apărea ca urmare a expunerii la acizi organici eliberați de microorganisme, enzime oxidative și peroxid de hidrogen, care, la descompunere, eliberează oxigen atomic, care favorizează oxidarea substratului.
Pe suprafața pieselor optice, ciupercile de mucegai nu numai că se dezvoltă, ci și distrug straturile de suprafață de sticlă. După îndepărtarea miceliului fungic, în multe cazuri, se găsesc șanțuri care repetă tiparul acestuia, formate din secreții de deșeuri. Sticla poate fi atât de deteriorată încât defectul poate fi eliminat doar prin șlefuirea și relustruirea suprafeței, ceea ce necesită demontarea întregului dispozitiv.
Atât straturile antireflex, cât și cele care protejează straturile antireflex de expunerea la umiditatea aerului aplicate pe suprafața ochelarilor optici prin metode chimice și fizice sunt susceptibile la murdărire. Chiar și cu dezvoltarea slabă a ciupercilor pe suprafața pieselor optice, coeficientul de transmisie a luminii scade cu 26. %, iar coeficientul de împrăștiere a luminii crește de 5,2 ori.
Se crede că sporii de mucegai sunt introduși în dispozitive în timpul asamblarii lor, iar atunci când sunt expuși la climate calde și umede, ei cresc. Este posibil ca sporii să intre în dispozitive în timpul funcționării ca urmare a scurgerii acestora. Adesea, sporii intră în dispozitive din cazurile afectate de mucegai.
Dezvoltarea sporilor fungici depinde de prezența unui mediu nutritiv, contaminanți microscopici, praf, chituri, lacuri și lubrifianți adsorbiți pe planuri optice.
Diferiți cercetători au descoperit peste 40 de tipuri de ciuperci de mucegai pe părțile optice, dintre care majoritatea aparțin următoarelor genuri: Aspergillus, Chaetoumium, Penicillium, Rhizopus.
Mucegaiurile perturbă funcționarea pieselor optice nu numai prin acumulări de spori și miceliu crescut, ci și prin fenomene asociate. În perioada de dezvoltare, mucegaiurile conțin mai mult de 90% apă; în plus, sunt extrem de higroscopice și atrag cantități mari de umiditate din atmosferă, provocând împrăștiere puternică a luminii. Ca urmare a eliberării de produse metabolice acide de către ciuperci (kojic, itaconic, citric, oxalic și alți acizi), are loc coroziunea suprafeței sticlei. Gradul de coroziune depinde, în primul rând, de rezistența la acid a sticlei, de durata de acțiune a mucegaiului asupra sticlei și de agresivitatea atmosferei. S-a stabilit că ochelarii optici care sunt rezistenți chimic la umiditatea aerului sunt afectați de ciupercile de mucegai într-o măsură mai mare decât ochelarii care sunt instabili la o atmosferă umedă. Acest lucru se explică prin alcalinizarea suprafeței sticlei ca urmare a expunerii la umiditatea aerului. S-a remarcat, de asemenea, că ochelarii optici domestici, în funcție de gradul de creștere a mucegaiului, pot fi împărțiți în trei grupe: instabili, slab rezistenți, stabili.
Conform observațiilor specialiștilor care lucrează cu instrumente optice, acestea din urmă devin mucegăite în condiții de umiditate și temperatură ridicate mult mai puternic în condiții de teren decât atunci când sunt testate într-o cameră tropicală. Acest lucru se explică prin faptul că umiditatea, praful și murdăria pătrund în dispozitive într-o măsură mai mare în timpul funcționării acestora. Dispozitivele cu lentile interschimbabile tind să se mucegăească cel mai mult, deoarece adună mai mult praf.
Fluctuațiile de temperatură, presiunea atmosferică, precum și focalizarea și schimbarea dioptriilor contribuie la apariția unei diferențe de presiune între spațiul interior al dispozitivului și aerul din jurul dispozitivului. Și deși această diferență ajunge în cea mai mare parte doar la o fracțiune din atmosferă, ea provoacă curenți de aer prin contacte slăbite și fisuri în dispozitiv, ceea ce duce la așa-numita „respirație” a dispozitivului. Acest lucru creează posibilitatea pătrunderii umezelii. Sistemele optice etanșe sunt costisitoare de realizat, deși unele dispozitive optice complet etanșe au fost încercate la uzina Zeiss din Jena. Contactele libere din sistemele optice complică foarte mult utilizarea eficientă a diferiților agenți de uscare, de exemplu, silicagel sau hârtie absorbantă, prin plasarea lor în interiorul dispozitivului. Pentru a prelungi durata de viață la tropice, este indicat să depozitați instrumentele în timpul orelor de lucru într-un desicator deasupra agenților de uscare.
Un dispozitiv optic este un obiect complex pentru studiul rezistenței la murdare, deoarece este format din diferite materiale. Carcasele unor astfel de dispozitive sunt de obicei realizate din metal sau plastic; Emailurile, vopselele și lacurile, lubrifianții, chiturile și adezivii sunt utilizate pe scară largă. Pentru depozitare și transport se folosesc cutii din piele, fire, pâslă, hârtie, carton și cutii din lemn. Toate aceste materiale, inclusiv sticlele optice de silicat, atacă microorganismele.
Cea mai eficientă modalitate de a proteja împotriva apariției ciupercilor este eliminarea condițiilor necesare creșterii lor: umiditate ridicată, temperatură, precum și substanțe care servesc drept hrană pentru acestea. Prin urmare, la asamblarea dispozitivelor, este necesară o curățenie specială; nu este permisă utilizarea materialelor susceptibile la ciuperci. Este necesară o protecție chimică specială a dispozitivelor optice. În timpul depozitării lor, este posibil să se utilizeze hârtie de ambalaj specială impregnată cu fungicide volatile, de exemplu, cromateciclohexilamină.
De asemenea, este posibil să se utilizeze fibre antimicrobiene ca mijloc de protecție a părților optice de murdăria biologică.
Pentru o protecție stabilă și fiabilă a suprafețelor optice, se folosesc acoperiri speciale care conțin compuși de mercur și nu afectează proprietățile optice ale sticlei. În prezent, nu s-au găsit încă substanțe fungicide volatile cu acțiune prelungită care să protejeze împotriva apariției tuturor depunerilor de mucegai. Scopul cercetării în domeniul coroziunii microbiologice a sistemelor optice este de a găsi substanțe fungicide adecvate cu cea mai economică metodă de aplicare în dispozitivele optice pentru protecția eficientă și pe termen lung a zonelor optice multistrat de formațiunile de plăci biologice.
Concluzie
Cercetările privind deteriorarea materiilor prime, materialelor și produselor de către microorganisme, insecte și rozătoare, precum și metodele de protecție a bunurilor împotriva daunelor biologice joacă un rol important în rezolvarea problemei îmbunătățirii calității, fiabilității și durabilității produselor atât în condițiile de depozitare, cât și în timpul producției. , transport și exploatare.
Deteriorând containerele, ambalajele, depozitele și stricarea bunurilor depozitate în acestea, organismele vii provoacă daune semnificative. Doar pierderile înregistrate din daunele biologice aduse materialelor ajung la 3% din volumul lor de producție. Microorganismele reprezintă aproximativ 40% din numărul total de daune biologice.
O gamă largă de specialiști - biologi, chimiști, oameni de știință în materiale, tehnologi, experți în mărfuri și alții sunt implicați în rezolvarea problemei daunelor biologice. Pregătirea experților în materie de mărfuri implică un studiu cuprinzător al factorilor care influențează formarea și păstrarea calității mărfurilor. Daunele biologice sunt considerate unul dintre acești factori.
În prezent, din 1967, Consiliul științific pentru daune biologice al Academiei Ruse de Științe coordonează lucrările pe probleme de cercetare legate de studiul daunelor biologice în țara noastră. La scară internațională, astfel de funcții sunt îndeplinite de către International Biodamage Society, cu sediul la Universitatea Aston din Anglia.
Din engleza lag- întârziere, întârziere.
Lugauskas A. Yu., Mikulskike A. I., Shlyauzhene D. Yu. Catalog de micromicete - biodestructori de materiale. - M.: Nauka, 1987.
Notă. 4 1 - șobolanii au folosit materiale pentru a face cuiburi.
Coroziunea microbiologică, sau pur și simplu biocoroziune, este procesul de distrugere corozivă a metalului sub influența microorganismelor, care includ prokarchota (bacterii) și zukarchota (ciuperci, protozoare).
Biocoroziunea trebuie considerată ca un tip independent de coroziune, deși apare adesea împreună cu atmosferă, sol, în soluții apoase sau în neelectroliți, și le inițiază și le intensifică.
Microorganismele pot distruge direct materialul structurilor, dar mai des stimulează procesele de coroziune electrochimică.
Structurile subterane, echipamentele industriei petroliere, conductele în contact cu solul și mediile de apă, elementele structurale ale mașinilor, acoperirile lor de vopsea și lac etc. sunt susceptibile la daune biologice. Efectele de coroziune care implică microorganisme sunt similare cu alte tipuri de coroziune.
Biocoroziunea este împărțită în bacteriană, care apare în medii apoase în prezența unui tip special de bacterii (în sol, apă, produs), și micologică (fungică), care apare în condiții atmosferice, la contactul cu solul, când suprafața este umezit, în prezența contaminanților, sporilor, miceliului și deșeurilor ciupercilor. Coroziunea este posibilă datorită acțiunii combinate și alternante a acestor microorganisme, actinomicete și drojdii.
Microorganismele pot afecta metalele cu rezistență ridicată la coroziune: oțeluri rezistente la acizi, aliaje de aluminiu etc.
Coroziunea bacteriană poate apărea la 6...40 °C, pH = 1...10 în prezența substanțelor organice și anorganice, inclusiv elemente precum carbon, sulf, azot, fosfor, potasiu, fier, hidrogen, oxigen etc.
Distrugerea metalelor are loc din următoarele motive: direct - microorganismele consumă materiale structurale ca surse de hrană; indirect - produsele metabolice ale bacteriilor creează diverse elemente de concentrație electrochimică pe suprafața metalului, în soluție sau pe suprafața metalului se formează compuși chimici agresivi, iar potențialele electrochimice ale mediului se modifică din cauza modificărilor concentrației de oxigen din soluție.
Bacteriile se înmulțesc rapid și se adaptează ușor la condițiile de mediu fizice, chimice și biologice în schimbare. Ele pot forma în mod adaptiv enzime (oxidoreductaze și hidrolaze) necesare transformării mediilor nutritive.
Microorganismele care folosesc substanțe anorganice ca sursă de energie sunt alocate unui grup special. Acestea includ următoarele:
hidrogen, oxidând hidrogenul pentru a forma apă;
amoniac nitrificant, oxidant la acid azotic (Nitrosomonas, Nitrobacter);
acizi tionici, care oxidează hidrogenul sulfurat în sulf elementar, sau sulf elementar în acid sulfuric (Thiobacillus thiooxidans), sau sulfat de fier în oxid (Th. Ferroxidans);
bacterii de fier care oxidează fierul feros în oxid de fier (Gallionella) în medii neutre;
formatoare de metan, stimulând sinteza naturală a metanului din dioxid de carbon și hidrogen în condiții anaerobe;
sulfat-reductor (SRB), a cărui activitate de viață are loc datorită procesului de reducere a sulfaților la hidrogen sulfurat și care sunt principalii distrugători ai petrolului, produselor petroliere și metalelor;
nitrați reducători, determinând procesul de denitrificare în sol - reducerea formelor oxidate de azot (Thiobaсillus denitrificans).
De obicei, bacteriile din multe specii participă la procesul de coroziune, manifestându-și activitatea, de regulă, în asociații care se pot schimba sub influența diferiților factori.
Procesele redox din biochimie sunt caracterizate de indicator rH 2 – logaritm negativ al presiunii hidrogenului molecular, care exprimă gradul de aerobicitate. Când mediul este suprasaturat cu oxigen rH 2 = 41, dacă mediul este saturat cu hidrogen, atunci rH 2 = 0. Echilibrul proceselor redox este caracterizat rH 2 = 28. Anaerobii există când rH 2 = 8…10; aerobi - rH 2 = 10...30; anaerobi facultativi - rH 2 = 0…30.
Condițiile anaerobe pot fi create de activitatea bacteriilor aerobe; în natură, acestea sau acestea există împreună. În sol, coroziunea cea mai intensă se observă în zonele mlăștinoase (pH = 6,8...7,8), saturate cu reziduuri organice cu conținut scăzut de oxigen. Suprafața structurilor cu o lungime semnificativă (conducte) devine anodică în raport cu zonele în contact cu solul mai aerat, iar coroziunea se accelerează. În zonele anodice este posibilă oxidarea hidroxidului de fier de către bacteriile de fier.
Coroziunea electrochimică a metalelor are loc în timpul depolarizării elementelor locale. S-a stabilit că o tulpină activă de hidrogenoză de bacterii reducătoare de sulfat este un depolarizator catodic eficient în timpul coroziunii anaerobe a aliajelor de aluminiu. Pe suprafața aliajelor de aluminiu se formează blistere, în care s-au găsit microorganisme sub formă de bacterii Ps. aerquqinose, precum și ciuperca Cladosprium, creând condiții anaerobe și producând produse alimentare pentru SRB. Zona anaerobă de sub umflătură devine anod, iar zona de-a lungul marginilor umflăturii devine catod (Fig. 5.8).
Orez. 5.8. Diagrama coroziunii bacteriene
aluminiu Ps. Aerquqinose și SVB
Acțiunea SRB în raport cu oțelurile este similară:
4Fe 4Fe 2+ + 8e (1) – reacție anodică;
8H2O8H + + 8OH - (2) - reacție anodică;
8Н + + 8е 8Н - (3) - reacție catodică;
S042- +8HS2-+4H2O (4) - reacţia catodică a SRB;
Fe 2+ + S 2- FeS (5) – produse de coroziune;
3Fe 2+ + 6OH - 3Fe(OH 2) - (6) – produse de coroziune;
4Fe 2+ + SO 4 2- +4 H 2 O FeS + 3Fe(OH) 2 + 2OH - (7) – total.
Sulfura de fier, care cade în timpul dezvoltării bacteriilor, contribuie, de asemenea, la intensificarea procesului de coroziune.
Un studiu al polarizării catodice a oțelului într-un mediu bacterian care reduce sulfații a arătat că pot exista două mecanisme de depolarizare: enzimatică și depolarizarea catodului prin sulfură solidă de fier.
Un studiu al cineticii coroziunii oțelului St3 în medii care conțin SRB și hidrogen sulfurat a arătat, de asemenea, că procesul de coroziune este stimulat de reacția anodică atunci când este expus la deșeuri bacteriene. Filmul de aderență al sulfurei de fier este slăbit de produșii metabolici ai SRB și accelerează astfel procesul de coroziune.
Activitatea corozivă ridicată a SRB este asociată cu intensificarea procesului catodic, cauzată de consumul de hidrogen atomic într-o reacție care este cea mai importantă pentru microorganisme (4). Ionii de sulfuri formați prin această reacție pot accelera dezvoltarea coroziunii. Viteza de coroziune crește semnificativ în prezența sulfului elementar, acesta din urmă îndeplinind un rol similar cu oxigenul dizolvat din electroliții aerați (Fig. 5.9).
Orez. 5.9. Schema coroziunii bacteriene a oțelului în prezența SRB:
A - reacție catodică; b– reacție anodică
Mecanismul de reacție se modifică în timpul tranziției de la o fază de dezvoltare bacteriană la alta. În timpul dezvoltării bacteriilor, are loc depolarizarea proceselor anodice și catodice. Odată cu scăderea influenței bacteriologice, polarizarea crește din nou, iar sulfura de fier rezultată inhibă procesul anodic. În acest caz, valoarea pH-ului se schimbă de la 7...7,2 la 7,8...8. Transformarea ulterioară a sulfurilor FeS 1,2,3,4 în Fe 3 S 4 este însoțită de solicitări interne mari, ducând la distrugerea peliculei de sulfură și la expunerea suprafeței metalice.
Bacteriile metanice acționează asupra metalului ca depolarizatori conform următoarei scheme:
depolarizare de către microbi
C02 + 8H + CH4 + 2H20;
produs de coroziune
4Fe2+ + 8(OH)-4Fe(OH)2.
Fierul poate fi oxidat de heterotrofi (Serratis mariescens, Salmonela typhimurium) în prezența nitraților. Heterotrofei folosesc hidrogenul și reduc nitrații, stimulând coroziunea.
Bacteriile de fier oxidează fierul în fier trivalent, secțiunile de țevi sub depozitul de Fe(OH) 3 în prezența oxigenului devin anodice, iar procesul de coroziune locală se accelerează.
Cele mai mari daune cauzate de coroziune asupra echipamentelor și structurilor în contact cu apele uzate sunt cauzate de bacteriile ionice. Oțelurile aliate de tipul 12X13G18D, 12X18N10T sunt supuse la cea mai intensă coroziune.
Bacteriile joacă un rol major în coroziunea subterană a țevilor și deteriorarea straturilor izolatoare. În sol, lângă suprafața conductei, au fost găsite tije pleomorfe, Pseudomonas acruqinosa, Microccus parabfinae etc., protejate de diverse învelișuri polimerice.
Cercetările au arătat că biocoroziunea apare ca urmare a expunerii la URB. Compoziția produselor petroliere, prezența umidității, pH-ului și temperaturii în recipiente contribuie la dezvoltarea acestor microorganisme.
Coroziunea micologică (fungică) este distrugerea metalelor și a acoperirilor atunci când sunt expuse la medii agresive formate ca urmare a activității ciupercilor microscopice (imperfecte, mucegai).
Spre deosebire de bacterii, ciupercile filamentoase nu provoacă direct coroziune. Leziunile apar pe durata vieții ciupercii pe materiale instabile (combustibili hidrocarburi, vopsele și lacuri, contaminanți organici etc.). Metalele, materialele polimerice, vopselele și acoperirile cu lacuri, produsele petroliere etc. sunt susceptibile la distrugerea fungică.
Daunele combustibililor sunt cauzate de Cladosporium resinae, deteriorarea polimerilor de Penicillium, Asperqillus etc. Ciuperca Cl. resinae este cauza distrugerii instalațiilor de depozitare a produselor petroliere. S-a stabilit că dezvoltarea ciupercii începe în faza apoasă de-a lungul interfeței dintre faza apoasă și produs. Conținutul de apă din produsele petroliere la o concentrație de 1:10 4 este suficient pentru colonizarea microorganismelor. Apa se acumulează în produsele petroliere din cauza condensului în timpul depozitării și transportului acestora, a scurgerii containerelor etc.
Biodeteriorarea materialelor stimulează coroziunea metalelor și, prin urmare, reduce rezistența, izolația electrică și alte proprietăți ale metalelor.
Dacă sunt necesare condiții speciale pentru dezvoltarea bacteriilor reducătoare de sulfat, formatoare de metan și fier, atunci pentru microciuperci este suficientă o ușoară contaminare și o creștere temporară a umidității aerului și se formează o colonie pe suprafața structurii.
Leziunile fungice au semne și trăsături caracteristice. Ciupercile nu conțin clorofilă și, conform metodei lor de hrănire, sunt heterotrofe, adică, la fel ca bacteriile heterotrofe, consumă carbon din compuși organici gata preparati. Reproducerea fungică are loc prin proliferarea hifelor și sporilor.
Principalul factor care promovează dezvoltarea ciupercilor este apa, care constituie partea principală a corpului celular al ciupercii. Temperatura are o mare influență asupra germinării sporilor; durata de viață a ciupercilor este de 0…+ 45 С. Unele ciuperci sunt capabile să se dezvolte la temperaturi mai ridicate (termofile) sau la temperaturi mai scăzute (psicrofile).
Ciupercile care produc acizi sunt deosebit de periculoase. Ele pot stimula procesele de coroziune. Ciupercile puternice care formează acizi includ ciupercile din genul Asperqillus și altele.
Dezvoltarea coroziunii micologice poate fi împărțită schematic în patru etape:
germinarea sporilor (conidiilor) sau a elementelor vegetative ale ciupercii, ținând cont de capacitățile adaptative ale culturii, care stimulează predominant schimbul de contact în primele etape;
dezvoltarea miceliului cu formarea ulterioară a coloniilor observabile vizual ale ciupercii; acumulare locală, manifestare a activității metaboliților secundari, în special acizilor organici;
dezvoltarea proceselor de coroziune, efectul distructiv al hidrolazelor și oxidoreductazelor asupra polimerilor, apariția gradientelor de concentrație a acceptoarelor de electroni (oxigen);
formarea abundentă de spori a ciupercilor, deteriorarea coroziunii (locală sau continuă) este pronunțată, depolarizarea catodică (anodică) are loc pe metale.
Tipuri de ciuperci care stimulează cel mai adesea coroziunea: Asperqillus niqer, A. amstelodamii, A. fumiqatus, trichoderma lignorum, Cladosporium herbarum etc.
Ciupercile imperfecte (heterotrofe aerobe) stimulează coroziunea metalelor după cum urmează:
prin acţiunea acizilor organici produşi de ciuperci prin reacţii
mMe mMe n+ + ne;
mMe n+ + n(An-H+) nH2O Mem (An-) n + nH3O+;
nH 3 O + + ne nH 2 O + (n/2)H 2
Acizii organici produși de ciuperci cresc agresivitatea mediului, stimulând coroziunea metalelor și distrugerea polimerilor și servesc ca sursă de carbon pentru dezvoltarea ulterioară a microorganismelor;
acţiunea mediului alcalin creat de ciuperci
Аl Al 3+ + 3e,
Al3+ + 3OH - Al02 - +H3O + Al(OH)3
AlO2 - + Me + MeAlO2,
H 3 O ++ e H 2 O + 1/2H 2 ,
2Al(OH)3Al203 +3H20;
acțiunea enzimelor oxidate cu eliberarea de peroxid de hidrogen și apoi oxigenul atomic în timpul descompunerii sale
nH2O2nH2O + nO,
mMe + nO Eu m O n .
Produșii de coroziune, la rândul lor, stimulează procesul de descompunere a peroxidului de hidrogen. Enzimele secretate de ciuperci sunt un factor puternic în deteriorarea biologică a structurilor metalice. Aceste enzime includ oxidoreductazele și esterazele.
Peste 50% din deteriorarea coroziunii la echipamentele care funcționează în condiții naturale este asociată într-un grad sau altul cu influența microorganismelor. Stimularea coroziunii electrochimice are loc datorită apariției elementelor de concentrare pe suprafața structurilor ca urmare a acumulării de deșeuri ale microorganismelor, care cresc agresivitatea mediului. În acest caz, au loc distrugerea filmelor pasive pe metal și depolarizarea proceselor catodice și (sau) anodice. O modificare a EMF a elementelor corozive duce la localizarea procesului de coroziune. Stimularea coroziunii locale este facilitată și de distribuția neuniformă a coloniilor de microorganisme, formarea de hidrogen sulfurat, sulfuri, ioni de hidroniu, ioni de hidrat și așa mai departe în condiții care ar părea să excludă apariția acestor compuși.
Variabilitatea constantă a microorganismelor, migrarea fazelor catodice și anodice și combinarea proceselor aerobe și anaerobe duc la efecte corozive semnificative și creează condițiile preliminare pentru defecțiuni.
Metalele și acoperirile metalice sunt susceptibile la microciuperci și aproape toate metalele sunt susceptibile la murdărie în diferite grade. Produsele de coroziune au fost găsite pe suprafețele oțelurilor carbon și slab aliate, aliaje de aluminiu și alamă, acoperiri metalice și selectiv pe oțelurile înalt aliate.
Se observă fluctuații sezoniere ale microflorei: bacteriile de fier domină iarna, iar SRB vara. Microciupercile (Cl. resinae), microalgele care intră în asociere cu bacterii participă și ele la procesele de biocoroziune.
Daunele sunt de natură locală, adâncimea sa atinge uneori valori critice, ceea ce duce la o încălcare a etanșeității sau rezistenței structurilor.
6. CARACTERISTICI ALE AGRESIVITATII COROZIVĂ
MEDII ÎN TRANSPORTUL CONDUCTIVELOR DE PETROLIE ȘI GAZE
Citeste si:
|
Coroziunea este un proces care are ca rezultat distrugerea suprafeței metalului, betonului și a altor materiale. Coroziunea într-un mediu acvatic este un proces electrochimic. În același timp, apele naturale și uzate, care conțin destul de multe săruri dizolvate, acționează ca agenți corozivi.
Esența coroziunii electrochimice este formarea unei diferențe de potențial în secțiuni individuale ale interfeței metal-electrolit, ceea ce duce la formarea de perechi electrochimice (secțiuni anodice și catodice), între care curge un curent de coroziune. În acest caz, metalul este distrus în zonele anodice ca urmare a tranziției ionilor metalici în soluție:
Fe – 2e - = Fe 2+
La catod, ca urmare a adăugării de electroni metalici în exces, au loc reacții de reducere a protonilor (depolarizare a hidrogenului):
2Н + + 2е - = Н 2
sau oxigen (polarizare oxigen):
½ O 2 + 2 e - + H 2 O = 2OH -
Aceste reacții ajută la accelerarea coroziunii. Procesul de coroziune încetinește odată cu creșterea pH-ului.
Mărimea potențialului electrodului care apare pe suprafața fierului în contact cu apa depinde în mare măsură de concentrația de oxigen. Ca urmare chiar și a unei mici diferențe în gradul de aerare, pe suprafața metalului apar perechi electrochimice, numite perechi de aerare diferențială. Diferența dintre potențialele electrozilor unor astfel de perechi este foarte mică, dar coroziunea cauzată de acestea nu este mai mică și, pentru fier, chiar mai mare decât a perechilor electrochimice obișnuite.
Coroziunea biologică sau microbiană este procesul de distrugere a materialelor sub influența solului sau a electroliților, accelerat de microorganisme. Rolul microorganismelor în procesele de coroziune se reduce la accelerarea depolarizării catodului prin transferul de electroni enzimatic, eliberarea de produși metabolici corozivi și formarea vaporilor de aerare diferențială.
Multe tipuri de bacterii sunt corozive active. Microorganismele murdare cauzează sau sporesc adesea coroziunea metalelor. Dacă microorganismele secretă substanțe care pot cauza sau crește coroziunea unui metal, de exemplu acizi, atunci distrugerea acestuia poate avea loc la o oarecare distanță de locul dezvoltării în masă a microorganismelor. Deșeurile microbiene, cum ar fi dioxidul de carbon, pot provoca coroziunea betonului. La transportul apelor uzate prin conducte se creează condiții pentru dezvoltarea anaerobilor, cum ar fi bacteriile reducătoare de sulfat, care este însoțită de formarea de agenți corozivi precum hidrogenul sulfurat. Unele tipuri de mucegaiuri (Penicillium, Aspergillus) și actinomiete provoacă coroziunea cauciucului natural.
Coroziune în condiții aerobe
Coroziunea în condiții aerobe apare atunci când există suficient oxigen în aer sau apă (în formă dizolvată). Conductele din beton armat și metal și structurile din metal și beton sunt susceptibile la coroziune aerobă.
Principalii agenți ai coroziunii microbiene în aceste condiții sunt bacteriile cu sulf, bacteriile tionice și nitrificante și bacteriile de fier.
Ca rezultat al activității vitale a bacteriilor tionice, acidul sulfuric este eliberat ca produs final al metabolismului
S 2- + 2O 2 = SO 4 2-
S0 + H2O + 1,5O2 = H2SO4
S 2 O 3 2- + H 2 O + 2O 2 = 2SO 4 2- + 2H +
SO 3 2- + 0,5O 2 = SO 4 2-,
creând un mediu agresiv care provoacă coroziunea metalului.
Corozivitatea mediului cu scăderea pH-ului se explică prin creșterea concentrației ionilor de H + care susțin reacția catodică.
Cu toate acestea, rolul bacteriilor tionice în coroziunea metalelor nu se limitează la crearea unui mediu agresiv. Specii de tiobacili Thiobacillus ferrooxidans capabil să oxideze Fe(II) la Fe(III) prin reacția:
4Fe 2+ + 4H + + O 2 = 4Fe 3+ + 2H 2 O.
Fierul feric rezultat acționează ca un agent oxidant activ, capabil să accepte electroni de pe suprafața metalului
Fe 3+ + e - = Fe 2+
și joacă rolul unui depolarizator. Fe 2+ rezultat este din nou oxidat de tiobacil. Un astfel de proces ciclic poate menține constant coroziunea metalului.
Distrugerea structurilor din beton este, de asemenea, asociată cu activitatea bacteriilor tionice. Dezvoltându-se pe o suprafață de beton, bacteriile tionice reduc pH-ul apei în contact cu betonul prin eliberarea de acid. Într-un mediu acid, filmul protector al carbonatului de calciu este distrus. Acest lucru creează posibilitatea difuzării apei adânc în beton și dizolvarea componentelor acestuia. În plus, deșeurile bacteriilor tionice - sulfații - sunt implicate în formarea așa-numitului „bacil de ciment” în beton - hidrosulfoaluminat de calciu 3CaO∙Al 2 O 3 ∙3CaSO 4 ∙31H 2 O. Acest compus este capabil de extinderea de 2 - 2,5 ori, ceea ce duce la distrugerea betonului.
Sub influența bacteriilor tionice, nu numai metalele și betonul sunt distruse, ci și aliajele care conțin sulf, precum și cauciuc, deoarece conține sulf după vulcanizare.
Bacteriile nitrificante pot provoca coroziunea materialelor poroase pe baza de ciment. Prin oxidarea amoniacului, ei produc acid azotic
NH4 + + 2O2 = NO2- + 2H2O
2NO 2 - + O 2 = 2NO 3 - ,
care reacţionează cu CaCO3 al betonului, transformându-l în forma foarte solubilă Ca(NO3)2. În acest caz, coroziunea betonului se manifestă prin formarea de alveole sau decojirea suprafeței betonului.
Coroziunea aerobă microbiană a conductelor de apă este asociată cu activitatea bacteriilor de fier. Așezându-se în țevi, formează acumulări de mucoase pe pereții lor, care au o rezistență mecanică ridicată și, prin urmare, nu sunt spălate de curentul de apă. Puterea acestor grupuri se datorează structurii fibroase a învelișurilor bacteriilor de fier.
Coroziunea începe cu apariția pe suprafața interioară a țevii a unor depozite sau cavități galbene sau maro închis, constând din hidroxid feric. Cavitățile apar de obicei pe țevile neuniforme. Secțiunile de conducte de sub caverne sunt izolate de apă și accesul oxigenului la ele este dificil. Dimpotrivă, zonele spălate de apă sunt bine aerisite. Astfel, dezvoltarea bacteriilor de fier duce la formarea de zone cu grade diferite de aerare pe suprafața țevilor. În secțiunile de țevi acoperite cu cavități și cele lipsite de acestea se stabilesc valori diferite ale potențialelor electrozilor, ceea ce duce la apariția unui curent coroziv. Zonele de sub caverne funcționează ca anozi. Zonele bine aerisite sunt catozii.
Activitatea bacteriilor de fier duce la oxidarea Fe(II) la Fe(III) și la hidroliza acestuia
Fe3+ + 3H20 = Fe(OH)3 + 3H+.
Formarea Fe(OH)3 este însoțită de o scădere a pH-ului, adică. creând un mediu coroziv. În plus, ca urmare a consumului intens de oxigen de către bacteriile de fier și a creșterii depozitelor de Fe(OH) 3, condițiile anaerobe din zonele anodice sunt agravate, ceea ce duce la creșterea diferenței de potențial dintre catod și anod. , și, în consecință, la o accelerare a procesului de coroziune.
Coroziune în condiții anaerobe
Coroziunea în condiții anaerobe este cauzată de bacteriile reducătoare de sulfat ale genului Desulfovibrio, dezvoltându-se la pH 6,8 – 8 în prezența sulfaților, surse de electroni și nutriție în mediu. Fiind anaerobe stricte, aceste bacterii se găsesc adesea în medii bogate în oxigen, unde trăiesc în asociere cu bacterii aerobe (deseori formatoare de mucus), creând condițiile necesare pentru anaerobioză. Hidrogenul molecular produs la locurile catodice este folosit de aceste bacterii pentru a reduce sulfații
S042- + 5H2 = H2S + 4H2O.
Hidrogenul sulfurat eliberat este capabil să lege fierul divalent și să reducă Fe(OH)3 cu formarea unui precipitat dens de FeS.
Astfel, bacteriile reducătoare de sulfat promovează procesul de coroziune prin accelerarea depolarizării catodului și eliberarea produsului coroziv, hidrogen sulfurat.
Metode de protecție împotriva coroziunii microbiologice
Nu există mijloace speciale de protecție împotriva coroziunii microbiologice. Acoperirile de protecție cu bitum sau polimeri, precum și peliculele de protecție, asigură izolarea suprafeței metalice de apă și, prin urmare, de atacul microbian. În unele cazuri se folosesc substanțe bactericide sau bacteriostatice. De exemplu, oxigenul este un bacteriostat eficient pentru bacteriile reducătoare de sulfat, astfel încât aerarea crescută ajută la încetinirea coroziunii cauzate de bacteriile reducătoare de sulfat. Ca măsură de prevenire a acestui tip de coroziune, se poate folosi alcalinizarea mediului (când este posibil), deoarece creșterea și dezvoltarea bacteriilor reducătoare de sulfat este complet suprimată la pH>9.
| | | | | | 7 |
