Защита объектов транспорта и хранения нефти и газа от коррозии 3

Защита объектов транспорта и хранения нефти и газа от коррозии

Физико-химические основы коррозионных процессов и защитные покрытия трубопроводов и резервуаров»

Биокоррозия, ее разновидности и влияние на электрохимические процессы коррозии

Введение

Металлические сооружения и конструкции, машины и механизмы, эксплуатируемые на открытом воздухе или проложенные под землей и водой, в постепенно подвергаются неизбежному самопроизвольному разрушению - коррозии.

Потери металла в различных отраслях народного хозяйства в странах СНГ в результате коррозии в настоящее время превышает 20 млн. тонн в год. Большая доля этих потерь приходится и на сооружения трубопроводного транспорта нефти, газа и продуктов их переработки.

К началу ХХI века общая протяженность подземных магистральных трубопроводов в странах СНГ превышала 350 тыс. км при массе металла более 130 млн. тонн. Подземные металлические сооружения представляют собой дорогостоящие конструкции, срок службы которых определяется в основном их коррозионной стойкостью. Коррозионные повреждения ответственных подземных коммуникаций наносят колоссальный материальный и экологический ущерб народному хозяйству. Он особенно ощутим в трубопроводном транспорте углеводородов, т.к.

1

Консорциум « Н е д р а »

коррозия приводит к разрушению сооружений, что сопряжено с потерями металла, транспортируемых по трубам продуктов, с загрязнением окружающей среды, перерывами в перекачке и т.д.

Рациональное использование металла во многих отраслях народного хозяйства в значительной степени зависит от степени использования эффективных методов противокоррозионной защиты металлоконструкций.

Коррозия металлов – это одна из старейших и технически сложных проблем на Земле. Наука о коррозии и защите металлов изучает взаимодействие металлов и их сплавов с коррозионно-активной окружающей средой, раскрывая механизм этого взаимодействия, его общие закономерности, разрабатывает способы защиты металлов от коррозии в различных условиях.

Защитой металлов от коррозии человечество начало заниматься очень давно – почти с началом применения металлов. Еще в V веке до н.э. древнегреческий историк Геродот упоминал о применении олова для защиты железа от коррозии.

С древнейших времен стальные доспехи и оружие воинов подвергались полированию и воронению не только для улучшения внешнего вида, но и с целью защиты их от коррозии.

Начало научного изучения коррозии было положено работами великого русского естествоиспытателя М.В.

Ломоносова, которому принадлежит открытие в 1748 г. закона о сохранения массы. В 1773 г. опыты М.В. Ломоносова были повторены французским химиком А. Лавуазье, который установил, что окисление металла есть соединение его с кислородом. Исключительное значение для обоснования электрохимического механизма коррозии имели работы выдающихся ученых Г. Дэви и М. Фарадея, установивших закон электролиза.

2

Консорциум « Н е д р а »

Большой вклад в мировую практику защиты металлов от коррозии внесли отечественные ученые, такие как: С.П.

Власов (им были разработаны стойкие краски в 1820 г.), Б.С. Якоби (предложил защиту от коррозии цинком в 1856 г.),

А.И. Онуфрович(создал устойчивое кровельное железо в 1910 г.) и др.

Наука о коррозии, которая является предметом изучения процессов химического или электрохимического взаимодействия металла с коррозионной средой, базируется на материаловедении и физической химии, в первую очередь на таких её разделах, как термодинамика и кинетика гетерогенных химических и электрохимических процессов.

Конечной целью науки о коррозии является разработка практических мероприятий, обеспечивающих долговечную и надежную работу различного вида технологического оборудования и конструкций в самых разнообразных условиях эксплуатации.

В последнее время в России и за рубежом освоены и продолжают разрабатываться новые технические средства противокоррозионной защиты металлов. Уточнены методы определения критериев коррозионной опасности и защищенности металлических сооружений – трубопроводов и резервуаров, достигнуты новые успехи в области практического осуществления эффективных мероприятий по борьбе с коррозией.

1.Понятие о биокоррозии

Биокоррозия (от греч. bios - жизнь и позднелат. corrosio - разъедание), разрушение конструкционных материалов и противокоррозионных защитных покрытий под действием присутствующих в среде микроорганизмов (бактерий, грибов,

3

Консорциум « Н е д р а »

водорослей, дрожжей). Первые сведения об участии микроорганизмов в коррозии материалов появились в конце 19 в.

Освоение воздушного и водного пространств, недр Земли сопровождается неизбежным

распространениеммикроорганизмов и увеличением масштабов биокоррозии. Заметный ущерб наносит биокоррозия в

быстрый выход из строя нефте- и газопроводов обусловлен деятельностью сульфатвосстанавливающих бактерий,

повышающих агрессивность грунта и грунтовых вод в результате продуцирования H2S. Некоторые виды тионовых бактерий вырабатывают H2SO4, понижая рН почвы и грунта до ~ 0,5. Грибы, присутствующие в водной фазе

2.Характеристика биокоррозии

Биокоррозия (биологическая коррозия) - тип коррозионного разрушения в условиях воздействия микроорганизмов. Продукты жизнедеятельности различных микроорганизмов, которые присутствуют в воде, грунте,

интенсифицируют процесс коррозии.

4

Консорциум « Н е д р а »

Биокоррозию можно рассматривать, как самостоятельный вид разрушения, но чаще всего процессы

биологической коррозии протекают параллельно с другими, например, почвенной (грунтовой), морской, атмосферной,

коррозией в неэлектролитах, водных растворах.

и газопромышленности.

Первые догадки о влиянии на процесс коррозионного разрушения биологических организмов появились только

вконце ХIХ века.

Врезультате протекания биокоррозии на поверхности металла появляются небольшие углубления (блестящие либо шероховатые), раковины, неровности, которые могут быть заполнены продуктами коррозии. Биокоррозия в большинстве случаев носит язвенный либо питтинговый характер. Чаще всего биокоррозия является локальным разрушением.

Виды биологической коррозии(биокоррозии).

Биокоррозия подразделяется на бактериальную, микологическую. Иногда разрушение может быть вызвано присутствием в коррозионной среде дрожжей, других микроорганизмов. Все микроорганизмы делятся на аэробные и анаэробные. Аэробные существуют и размножаются только при наличии кислорода. Анаэробным же для нормальной жизнедеятельности кислород не требуется. Среди аэробных микроорганизмов наиболее опасными являются серобактерии и железобактерии (обитают в почве). В природных средах аэробные и анаэробные микроорганизмы существуют совместно.

5

Консорциум « Н е д р а »

Чаще всего протекает бактериальная биокоррозия. Она же и наиболее разрушительна. Данный вид встречается в воде, почве, топливе при наличии бактерий. Бактерии очень быстро размножаются и легко приспосабливаются к всевозможным условиям окружающей среды. Бактериальная биокоррозия может протекать при рН среды от 1 до 10,5 и

температуре (чаще всего) 6 – 40 °С при наличии различных органических и неорганических веществ, содержащих кислород, углерод, водород, железо, азот, калий, серу и т.д.

Таблица 1 - Характерные признаки биоповреждений

6

Консорциум « Н е д р а »

7

Консорциум « Н е д р а »