Влияние ингибитора коррозии АМДОР на изменение потенциала коррозии стали Ст3 и окислительно-восстановительного потенциала среды в присутствии сульфатредуцирующих бактерий

ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ АМДОР НА ИЗМЕНЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА КОРРОЗИИ СТАЛИ СтЗ И ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА СРЕДЫ В ПРИСУТСТВИИ СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ

© А.В. Рязанов, А.Н. Завсршинский

ВВЕДЕНИЕ

Экономический ущерб, причиняемый коррозией оборудования, машин, сооружений и коммуникаций, обуславливает значимость проведения противокоррозионной защиты. Существенное место среди других видов коррозии принадлежит повреждению металла вследствие деятельности микроорганизмов, что особенно актуально для отраслей нефтедобычи и нефтепереработки, где наиболее активна группа анаэробных сульфатредуцирующих бактерий (СРБ).

Цель проводимых исследований состояла в изучении изменения потенциала коррозии стали СтЗ в присутствии СРБ и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) системы под влиянием ингибиторов коррозии серии АМДОР, как факторов для последующей интерпретации и подавления коррозионных явлений.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Использованные в работе микроорганизмы были выделены из природных источников и идентифицированы как Desulfovibrio desulfuricans. Исследования проведены на среде Postage при температуре 305±1 К (воздушный термостат). Измерения потенциалов проводились на универсальном иономере ЭВ-74 с относительной ошибкой не более 5 %. Потенциалы измерены относительно хлорид серебряного электрода сравнения (ЭВЛ-1М1) и пересчитаны на с.в.ш.

Потенциал коррозии стали СтЗ измеряли на электроде, армированном в эпоксидную смолу. Определение ОВП проводили с использованием рабочего платинового электрода ЭТПЛ- 01 М.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При выращивании культуры D. desulfuricans наблюдается падение величины ОВП бактериальной жидкости от начального значения в питательной среде,

dEKop

равного, приблизительно, 400 мВ, с величиной ---

dx

порядка 100 мВ / сутки (рис. 1). Это связано с накоплением восстановленных соединений серы, образующихся в ходе специфического анаэробного процесса -так называемой диссимиляторной сульфатредукции [1, 2], при котором в качестве доноров электронов используются органические вещества или молекулярный водород, а акцептором электронов служат сульфат ионы.

ОВП,мВ

Рис. 1. Влияние концентрации композиции ингибитора ИК-1 и продолжительности эксперимента на величину ОВП в бактериальной среде Сих-1, мг/л: 1 - 0, 2 - 50, 3 - 100, 4 - 200, 5 - 400

4Н2 +8С>4~ Н28 + 2Н20 + 20Н"

Резкое падение ОВП среды сопровождается накоплением биогенного сероводорода по реакции (1), концентрация которого на 3-и сутки культивирования достигала 170 мг/л.

В такой концентрации он, несомненно, угнетает СРБ, что приводит к замедлению падения и стабилизации значения ОВП. Введение в бактериальную среду исследуемых ингибиторов коррозии снижает значение ОВП, по сравнению с контрольным образцом, на начальной стадии развития. В дальнейшем ОВП в присутствии ингибитора становится более отрицательным. Это может быть обусловлено влиянием компонентов растворителя ингибирующей композиции на продуцировании сероводорода СРБ [3], но тогда определяющее влияние на значение ОВП оказывает накапливающийся в среде сероводород (рис. 1). Величина ОВП является важной характеристикой развития микробной колонии и во многом определяет фазу развития культуры и процессы, происходящие с ней.

На последующей стадии развития бактериальной колонии становится заметным влияние концентрации ингибирующей композиции. Неоднозначность этого влияния связана, по-видимому, во-первых, с конкурентной адсорбцией на поверхности платинового электрода НгБ и компонентов ингибирующей композиции (рис. 2 (а, б, в)); и, во-вторых, с изменением продуцирования микроорганизмами метаболитов, отличных от сероводорода [4].

ОВП.мВ ОВП.мВ

Рис. 2. Влияние концентрации ингибирующей композиции на ОВП в бактериальной среде. Время от начала эксперимента (час): 1 - начальный момент, 2 - 20; 3 - 50; 4 - 100; 5 - 130. а -ИК-1; б - ИК-2; в - ИК-3; г - активная форма

В случае использования индивидуальной активной формы (компоненты растворителя отсутствуют) величина ОВП закономерно возрастает с ростом её концентрации (рис. 2 (г)).

Одновременно введение в среду ингибиторов сопровождается изменением потенциала свободной коррозии стали в присутствии СРБ, особенно чёткое в присутствии ИК-1 (рис. 3). Концентрация ингибиторов до 100 мг/л не приводит к значительному изменению Екор, в то время как более высокая её величина, вызывает облагораживание потенциала стали в бактериальной среде. Наблюдаемое в первые пять часов опыта падение Екор, вызвано облегчением катодной реакции с сероводородом, однако, возникающий впоследствии на стали слой сульфидов, ведёт к сдвигу коррозии потенциала в обратную сторону.

Сложность влияния РеБя на кинетику разряда Н\ отягощаемая присутствием в среде бактериальных клеток и многокомпонентных антикоррозионных композиций, не позволяет делать точных прогнозов.

Качественно картина повторяется для всего ряда исследуемых продуктов, при продолжительности эксперимента не превышающей 24 часа. Увеличение продолжительности экспозиции ведёт к изменению наблюдаемой картины (рис. 4). Легко видеть, что потенциал стали в присутствии исследуемых составов со временем смещается в область более отрицательных значений, что, несомненно, обусловлено накоплением в среде биогенного сероводорода и как следствие -появлением на стали слоя сульфидов, которые в бескислородных условиях бактериальной культуры

-Е^мВ

Рис. 3. Зависимость потенциала коррозии стали СтЗ в бактериальной среде от продолжительности эксперимента и концентрации композиции ИК-3 (мг/л): 1 - 0,2 - 50, 3 - 100, 4 - 200, 5 - 400

к»р) мВ

50 200 Си,,г,мг/л

Рис. 4. Влияние концентрации композиции ИК-3, на Е^, стали СтЗ в бактериальной среде в различные моменты времени

(час): 1 - 0,2 - 45,3 - 100, 4 - 130

выступают в роли эффективного катода по отношению к стали. Наличие выраженного экстремума на кривой £кор-Сингибкюра (рис. 4, кривые 2-4), соответствующего концентрации 100 мг/л, возможно, определяется характером конкурентной адсорбции на стали ингибитора и сульфид-ионов, и требует дальнейшего исследования. Ясно лишь, что покрытие поверхности стали сульфидами железа в условиях микробиологической коррозии не приводит к пассивации стали.

ЛИТЕРАТУРА

1. Booth G.H. Sulphur bacteria in relation to corrosion // I. Appl. Bakteriol. 1964. V. 27. P. 147-181.

2. Каппин ЮМ., Корякова М.Д, Никитин В М., Супони на А. П. Механизм коррозии стали под основанием бапянуса // Защита металлов. 1998. № 1.С. 89-93.

3. Рязанов А.В., Завершинский А.Н. Бактерицидные свойства ингибиторов коррозии серии «АМДОР-ИК» по отношению к СРБ // Вопросы региональной экологии: Матер, докл. V регион, науч.-техн. конф Май 2002 года. Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р.Державина, 2002. С. 34-35.

4. Завершинский А.Н. Вигдорович В.И. ОВП среды, содержащей культуру СРБ, как показатель ее активности // Вестн. ТГУ. Сер. Ес-теств. и технич. науки. Тамбов. 2000. Т. 5. № 1.

-504----,-------.---,----

50 200 C^nMi/л