Теоретическое и практическое исследование влияния производных гидразидов и гидразонов на коррозию и наводороживание стали Ст.3 в присутствии дейтеромицетов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат химических наук Маляревский, Дмитрий Сергеевич

  • Маляревский, Дмитрий Сергеевич
  • кандидат химических науккандидат химических наук
  • 2008, Калининград
  • Специальность ВАК РФ05.17.03
  • Количество страниц 130
Маляревский, Дмитрий Сергеевич. Теоретическое и практическое исследование влияния производных гидразидов и гидразонов на коррозию и наводороживание стали Ст.3 в присутствии дейтеромицетов: дис. кандидат химических наук: 05.17.03 - Технология электрохимических процессов и защита от коррозии. Калининград. 2008. 130 с.

Оглавление диссертации кандидат химических наук Маляревский, Дмитрий Сергеевич

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. Биологическая коррозия

2.2. Мицелиальная коррозия металлов 5 2.2.1. Механизм мицелиальной коррозии 8 2.2.2 Биохимические особенности действия микромицетов

2.3. Способы защиты металлов от биологической коррозии

2.4. Действие ингибиторов биокоррозии. Биоциды

2.5. Наводороживание стали

2.5.1. Водородная хрупкость металлов

2.5.2. Взаимодействие водорода со сталью.

2.5.3. Ингибиторы наводороживания стали

2.6. Определение содержания водорода в стали методом анодного растворения

2.7. Квантово химические расчеты

2.8. Вычисление геометрии органических соединений

2.9. Постановка задачи исследования

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Приготовление питательной среды для мицелиальных грибов

3.2. Количественные характеристики коррозионного процесса

3.3. Определение количества абсорбированного водорода

3.4. Органические соединения, исследованные в работе

4. ВЛИЯНИЕ ИССЕДОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРОЦЕСС БИОКОРРОЗИИ И НАВОДОРОЖИВАНИЯ СТАЛИ

4.1. Влияние ОС на скорость коррозии исследованных образцов

4.2. Влияние ОС на биомассу исследованных микромицетов

4.3. Влияние ОС на содержание продуктов метаболизма после экспозиции

4.4. Влияние ОС на изменение редокс-потенциала среды

4.5. Влияние ОС на изменение рН среды

4.6. Влияние ОС на содержание абсорбированного водорода в приповерхностном слое исследованных образцов стали

4.7 Результаты квантовохимических расчетов исследованных ОС

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии», 05.17.03 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретическое и практическое исследование влияния производных гидразидов и гидразонов на коррозию и наводороживание стали Ст.3 в присутствии дейтеромицетов»

Среди проблем, порожденных научно-технической революцией, особое место занимают вопросы защиты материалов, изделий и сооружений от биологического повреждения и обрастания. Только учтенные потери от биоповреждений составляют 5-7 % стоимости мировой промышленной продукции [1-3], и они имеют тенденцию к росту. В связи с этим защита материалов и изделий от биологического повреждения и обрастания актуальна и имеет большое народнохозяйственное значение. Как известно, на незащищенной металлической поверхности в среде нефтепродукта в присутствии даже небольшого количества воды, кроме химической и электрохимической коррозии, развивается биокоррозия. Активному развитию биокоррозии способствуют не только вода, но и компоненты, содержащие азот, серу, кислород. Наряду с углеводородами они используются микрофлорой в качестве питательной среды. Агрессивное воздействие микрофлоры проявляется в повышении скорости деструкции металла, который в этом случае разрушается в 2-3 раза быстрее, чем при обычной электрохимической коррозии в растворах электролитов. Этот процесс сопровождается резким ухудшением эксплуатационных показателей металла: снижением прочностных характеристик при длительно действующих статических и знакопеременных циклических напряжений, увеличением скорости образования микротрещин, ухудшением теплостойкости и других электрофизических показателей.

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 2.1. Биологическая коррозия

Биологическая коррозия — это процесс коррозионного разрушения металла в условиях воздействия микроорганизмов [1]. Часто инициирование процессов электрохимической коррозии металлов связано с жизнедеятельностью бактерий и грибов [2]. Биокоррозию можно рассматривать как самостоятельный вид коррозии наряду с такими как морская, атмосферная грунтовая, контактная и т. п. Однако чаще она протекает совместно с атмосферной или почвенной, в водных растворах или в неэлектролитах, инициирует и интенсифицирует их [3-8]. Идентифицирование биокоррозии, особенно на ранних стадиях ее развития, возможно при проведении целенаправленных биохимических исследований. Биоповреждениям подвержены подземные сооружения, оборудование нефтяной промышленности, топливные системы самолетов, трубопроводы при контакте с почвой и водными средами, элементы конструкций машин, защищенные консервационными смазочными материалами и лакокрасочными покрытиями [9-16]. Коррозионные эффекты при участии микроорганизмов аналогичны другим видам коррозии, например, подобно локальной сосредоточенной коррозии в результате биоповреждений образуются блестящие или шероховатые плоские малозаметные углубления, особенно под шламом или тонкими окисными пленками, а также раковины различной глубины под слоем продуктов коррозии. Характерными признаками биоповреждений различных материалов являются различные локальные, неравномерные язвы и питтинги, общее поражение поверхностей металлов. Биокоррозию подразделяют на бактериальную, протекающую в водных средах при наличии особого вида бактерий (в почве, воде, топливе) и мицелиальную коррозию— в атмосферных условиях, при контакте с почвой, при увлажнении поверхности, при наличии загрязнений, спор, мицелия и продуктов жизнедеятельности грибов. Возможен вид биокоррозии при совместном и попеременном действии указанных микроорганизмов, актиномицетов, дрожжей [16-19]. Иногда к биологической коррозии относят так же и разрушение металла под действием продуктов жизнедеятельности животных, например разрушение железобетонных перекрытий свиноводческих помещений, вследствие водородного охрупчивания стальной арматуры в сероводородной атмосфере.

Похожие диссертационные работы по специальности «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии», 05.17.03 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии», Маляревский, Дмитрий Сергеевич

4. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Получены результаты систематического изучения и обобщения закономерностей коррозионного поведения стали Ст.З в среде, инокулированной четырьмя видами микромицетов. Подтверждено, что все дейтеромицеты являются инициаторами мицелиальной коррозии. Установлено уменьшение агрессивности дейтеромицетов в следующем порядке ее убывания: Asp. niger, P. chrysogenum, P. charlissi, P. fastigiata.

2. Найдена связь между структурой органических молекул 9 представителей рядов гидразидов / гидразонов и эффективностью их действия на процесс электрохимической коррозии стали Ст. 3 в среде, содержащей четыре вида микромицетов, а также абсорбцию водорода сталью; получены концентрационные профили по сечению стали водорода абсорбированного ею в процессе коррозии.

3. Исследованные органические соединения позволяют значительно снизить стимулирующее воздействие на коррозию стали четырех микромицетов, являющихся типичными представителями почвенных плесневых грибов; эффективность ингибирующего действия ОС объяснена, исходя из строения их молекул и подтверждена квантовохимическими расчетами.

4. Все исследованные органические соединения снижают количество водорода, абсорбированного приповерхностными слоями стали, наиболее эффективными оказались ОС 3,4,5,7.

5. Установлено, что все исследованные органические соединения оказывают влияние на процессы роста и развития тела микромицетов всех четырех видов в разной степени. Осуществляют значительное снижение продуктов метаболизма в среде, массы тела, и как следствие, влияют на абсолютную величину изменения рН среды и ее редокс-потенциала.

6. С применением квантовохимических расчетов установлено, что уменьшение скорости коррозии пропорционально энергии LUMO и зарядам на атомах азота, уменьшение наводороживания пропорционально зарядам на атомах азота, кислорода и энергии LUMO, потеря массы мицеллы так же пропорционально зарядам на атомах азота, кислорода и энергии LUMO.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Маляревский, Дмитрий Сергеевич, 2008 год

1. Герасименко А.А. Защита машин от биоповреждений. М.: Машиностроение, 1984, 114 с.

2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов, М.: Наука, 1976, 472 с.

3. Петров JI. Н., Ткаченко Н. Я.—Защита металлов, 1976, т. 12, № 2, с. 187—189.

4. Иванов Е. С., Кузнецова Г. Н. — Коррозия и защита от коррозии в нефтегазовой промышленности: Реф. иауч.-техи. сб. М;: ВНИИОЭНГ, 1983, № 4, с. 9—10.

5. Михайловский Ю.Н. Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты, М.: Наука, 1989, 104 с.

6. Кузнецов М.В. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров, М.: Наука, 1992,240 с.

7. Miller J. p. Tiller А. К. Microbial corrosion of hurried and immersed metal — In. Microbial aspects of metallurgy Aylesbory: Mcb. and techn. Publ. со Ltd., 1971, p. 61—106.

8. Jwerson W. P. Mechanism of microbial corrosion. Biodeterioration of Materials. Univ. of Aston in Birmingham, 1978, 28 p.

9. Руссель С. Микроорганизмы и жизнь почвы. М.: Колос, 1977, 22 с.

10. Проблемы защиты от биоповреждений. М.: Знание, сер. Биология, 1979, вып. 1, с. 53—64.

11. Проблемы биологических повреждений и обрастаний материалов изделий и сооружений. М.: Наука, 1972, с. 102—109.

12. Первая всесоюзная конференция по биоповреждениям. М.: Наука, 1978. 226 с.

13. Мирчинк Т. Г. Почвенная микология. М.: МГУ, 1976.

14. Авраменко И. Ф. Микробиология. М.: Колос, 1979. 176 с.

15. Биоповреждения. Тезисы докладов второй всесоюзной конференции по биоповреждениям. Горький.: Наука, 1981, ч. 1, 135 с.

16. Биоповреждения материалов и изделий в пресной и морской воде: Справочник / Под ред. Н. С. Строганова. М.: МГУ, 1971. 211 с.

17. Герасименко А. А. Диагностика и прогнозирование коррозионных процессов металлоконструкций в условиях эксплуатации. М.: ГОСИНТИ. Обзорная информация, 1981, вып. 1. 28 с.

18. Емелин М. И., Герасименко А. А. Защита машин от коррозии в условиях эксплуатации. М.: Машиностроение, 1980. 224 с.

19. Звягинцев Д. Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М.: МГУ, 1973. 176 с.

20. Андрекж Е. И., Козлова И. А. Литотрофные бактерии и микробиологическая коррозия. Киев: Наукова думка, 1977, 162 с.

21. HackermanN., Annand R. R., Hard R. M.— Proc. 1st Int. Congr. Metal!. Corros., L., Butterworth, 1961. p 59-65.

22. Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток/Пер. с англ.; Под ред. проф. П. JI. Работновой. М.: Мир, 1978. 332 с.

23. Мудрецова-Висс К. А. Микробиология. М.: Экономика, 1978, 240 с.

24. Гойнацкая Ж. О., Тимонин В. А л, Бару Р. П. Коррозия стали типа 10ХСНД в присутствии сероокисляющих бактерий. Строительство газонефтепроводов. М.: Наука, 1978, с. 59—64.

25. Геомикробиология поиска и разработки нефтяных месторождений. Свердловск: АН СССР, 1979. 158 с.

26. Гуревич Е. С-, Искра Е. В., Куцевалова Е. П. Защита морских судов от обрастания. JL: Судостроение, 1978, 200 с.

27. Возная Н. Ф. Химия воды и микробиология. М.: Высшая школа. 1979. 340 с.

28. Каравайко Г. И. Биоразрушения (по материалам третьего Международного симпозиума). М.: Наука, 1976. 50 с.

29. Карюхина Т. А., Чурбанова И. Н. Химия воды и микробиология. М.: Стройиздат, 1974. 216 с.

30. Коммонер Б. Замыкающийся круг. JL: Мир, 1974. 106 с.

31. Литвиненко С. Н. Защита нефтепродуктов от действия микроорганизмов. М.: Химия, 1977. 142 с.

32. Мастеров В. А. Практика статистического планирования эксперимента в технологии биметаллов. М.: Металлургия, 1974. 160 с.

33. Методы определения биостойкости материалов. М.: Наука, 1979. 200 с.

34. Микробная коррозия и ее возбудители / Е. И. Андреюк, В. И. Билай, Э. 3. Коваль, И. А. Козлова, Киев: Наукова думка, 1980. 288 с.

35. Leopis J., Gamboa J. M., Arizmendi L.— Proc. 9st Meeting CITCE, London Butterworth Scient. Pubis. 1959, p. 448—458.

36. Звягинцев Д. Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М.: МГУ, 1973. 176 с.

37. Блинов Н. П. Общие закономерности строения и развития микробов, продуцентов биологически активных веществ. Л.: Медицина, 1977. 288 с.

38. Томашов Н. Д. Коррозия с кислородной деполяризацией. М., изд-во АН СССР, 1947. 258 с.

39. Абдуллин И.Г. Коррозия нефтезаводского и нефтехимического оборудования, М.: Машиностроение, 1986, 94

40. Кравцов В.В. Коррозия и защита конструкционных материалов, М.: Машиностроение 1999, 158 с

41. Абдуллин И.Г. Коррозионно-механическая стойкость нефтегазовых трубопроводных систем, М.: Машиностроение, 1997, 177 с.

42. Зиневич A.M. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии, М.: Наука 1975, 288 с.

43. Дизенко Е.И. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров, М.: МГУ, 1978,200 с.

44. Вигдорович В.И., Ульянов В.Ф. Влияние относительной влажности и температуры на атмосферную коррозию углеродистой стали // Химия и химическая технология, 2000. Т. 43. Вып. 5. С. 28-31.

45. Дизенко Е.И. Типовые расчеты противокоррозионной защиты металлических сооружений нефтегазопроводов и нефтебаз, М.: Знание, 1977, 104 с.

46. Материалы Н.К. Современное состояние и развитие защиты от коррозии объектов нефтегазового комплекса, М.: Знание, 2001, 48 с.

47. Гутман Э.М. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии, М.: МГУ 1983, 150 с.

48. Саакиян JI.C. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии, М.: МГУ 1985, 209 с.

49. Билай В. И., Коваль Э. 3. Рост грибов на углеводородах нефти. Киев.: Наукова думка, 1980. 340 с.

50. Билай В. И. Основы общей микологии. Киев.: Выща школа, 1964. 396 с.

51. Бабьсва И. П., Агре Н. С. Практическое руководство по биологии почв. М.: МГУ, 1971. 140 с.

52. Курс низших растений/Под ред. М. В. Горленко. М.: Высшая школа, 1981. 504 с.

53. Рубан Г. И. Изменение A. flavus под действием пентохлорфенолята натрия.— Микология и фитопатология, М.: МГУ 1976, № 10, с. 326—327.

54. Левкина JI. М., Ребрикова Н. JI. Физиологические особенности Cladosporium resinal—Микология и фитопатология, 1976, № 10, с. 374—380.

55. Курс низших растений /Под ред. Чл. Корресп. АН СССР М.В. Гориленко. Часть П. М.: Высш. Школа, 1981. С. 353-354.

56. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. С. 567 - 573.

57. Чурикова В.В., Викторов Д.П. Основы микробиологии. Воронеж: ВЧУ, 1989. С. 272 - 275.

58. Герасименко А.А. О фунгицидных свойствах ингибиторов наводороживания //Коррозия и защита металлов: Межвуз. сб. Калининград, 1978. Вып. 4. С. 56 -57.

59. Билай В.И., Коваль Э.З. Аспергиллы. Киев: Наук. Думка, 1988. С. 204 -211.

60. Подопличко Н.М. Пенициллин Киев: Наук, думка, 1972. С. 54 - 59.

61. Работнова И. Л. Роль физико-химических условий в жизнедеятельности микроорганизмов. М.: Мир, 1957. С. 132-144.

62. Нюкша Ю. П. Пигментация среды грибами и условия рН // Микология и фитопатология, 1968. Т. 2. Вып. 4. С. 82-93.

63. Феофилова Е. П. Липиды мицелиальных грибов и перспективы развития микробной биотехнологии // Биологические науки, 1991. № 1. С. 3 17.

64. Туркова 3. А. Повреждение некоторых технических материалов грибами // Биокоррозия, биоповреждения, обрастания. М.: Наука, 1976. С. 25 - 28.

65. Кузнецова Н. В., Кабанова Л. В., Кабанов В. В., Смирнов В. Ф. Защитные покрытия в машиностроении и приборостроении. М.: Машиностроение, 2002. С. 81-84.

66. Козловский А.П., Винокуров Н.Г., Озерская СМ. Особенности алколоидообразования у штаммов Penicillium chrysogenum, выделенных из зон различных климатических зон //Микробиология, 1998. Т. 67. №4. С. 484 487.

67. Дрозд Г. Я., Матвиенко В. А., Губарь В. II. Биоповреждения и методы оценки грибостойкости материалов. — М.:Наука, 1988. С. 91 — 96.

68. Kabanov В. Burshtein R. Frumkin А. // Disc. Faraday Soc. 1947. N1. P 259

69. Решетников C.M. Ингибиторы коррозии металлов. М. Химия 1986. 142с.

70. Pourbaix М. Atlas of electrochemical equilibria in a gueous solutions. Houston INPT/ Assoc. Corr. Ers. 1966

71. Прикладная электрохимия / Под ред. Кудрявцева Н. Т./. М.: Химия, 1975. С. 334 -354.

72. Рожкова И.К. Завьялова Л.В. Ахмедов С. Ананьева И.В. Фунгициды. Ташкент: изд. АН. УЗБ. СССР. 1980 С94.

73. Григорьев В.П. Экилин В.В Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии. Ростов изд. Рост. Ун. 1978. 182с.

74. Фрейман Л.И. Макаров В Д. Брискин И.Е. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях, в электрохимической защите. Л. Химия, 1972.75,76

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.