RU2338008C1 - Safety device for steel against corrosion and hydrogenation in mediums containing sulphatereducing bacterias - Google Patents
Safety device for steel against corrosion and hydrogenation in mediums containing sulphatereducing bacterias Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338008C1 RU2338008C1 RU2007113404/02A RU2007113404A RU2338008C1 RU 2338008 C1 RU2338008 C1 RU 2338008C1 RU 2007113404/02 A RU2007113404/02 A RU 2007113404/02A RU 2007113404 A RU2007113404 A RU 2007113404A RU 2338008 C1 RU2338008 C1 RU 2338008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- corrosion
- hydroquinone
- hydrogenation
- crp
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам защиты от коррозии, наводороживания и предупреждения развития сульфатвосстанавливающих бактерий (СРБ) в условиях пониженной аэрации деталей машин, в частности двигателей, металлических конструкций, нефтяного, газового, автономного речного и морского оборудования и других устройств из углеродистой и легированной стали, использующих водные или водно-спиртовые растворы, циркулируемые по замкнутому циклу.The present invention relates to methods of corrosion protection, hydrogenation and preventing the development of sulfate reducing bacteria (SRB) in conditions of reduced aeration of machine parts, in particular engines, metal structures, oil, gas, autonomous river and sea equipment and other devices made of carbon and alloy steel, using aqueous or aqueous-alcoholic solutions circulating in a closed cycle.
Известен ингибитор сероводородной коррозии и наводороживания стали, содержащий продукт конденсации моноэтаноламина и каменноугольного фенола, в качестве растворителя одноатомные изоспирты, вводимый в агрессивную среду, описанный в патенте РФ №2225897, МПК C23F 11/04, заявл. 2001.11.26, опубл. 2004.03.20.Known inhibitor of hydrogen sulfide corrosion and hydrogenation of steel, containing the condensation product of monoethanolamine and coal phenol, as a solvent, monohydric isoalcohols introduced into an aggressive environment, described in RF patent No. 2225897, IPC C23F 11/04, application. 2001.11.26, publ. 2004.03.20.
Недостатком данного ингибитора является то, что он не обладает биоцидным действием по отношению к сульфатредуцирующим бактериям.The disadvantage of this inhibitor is that it does not have a biocidal effect against sulfate-reducing bacteria.
Известен также способ подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий и ингибирования коррозии по патенту №2197605, МПК Е21В 43/22, заявл. 2000.10.17, опубл. 2003.01.27.There is also a method of inhibiting the growth of sulfate-reducing bacteria and corrosion inhibition according to patent No. 2197605, IPC ЕВВ 43/22, decl. 2000.10.17, publ. 2003.01.27.
Известный способ осуществляют путем введения эффективного количества химического реагента - бактерицида, а в качестве последнего вводят продукт взаимодействия моноэтаноламина с формальдегидом, взятых в мольном соотношении моноэтаноламин:формальдегид = 1:(2,01-3,0). При этом продукт взимодействия вводят в виде водного или водно-спиртового раствора, предварительно полученного взаимодействием моноэтаноламина с 30-40%-ным раствором формальдегида, предпочтительно взятых в мольном соотношении моноэтаноламин:формальдегид = 1:(2,01-3,0). Причем водный или водно-спиртовой раствор продукта взаимодействия вводят в количестве 0,007-2,0 мас.% в агрессивную среду.The known method is carried out by introducing an effective amount of a chemical reagent - a bactericide, and as the latter, the product of the interaction of monoethanolamine with formaldehyde is taken, taken in the molar ratio of monoethanolamine: formaldehyde = 1: (2.01-3.0). In this case, the co-action product is introduced in the form of an aqueous or aqueous-alcoholic solution previously obtained by reacting monoethanolamine with a 30-40% formaldehyde solution, preferably taken in the molar ratio of monoethanolamine: formaldehyde = 1: (2.01-3.0). Moreover, an aqueous or aqueous-alcoholic solution of the reaction product is introduced in an amount of 0.007-2.0 wt.% In an aggressive environment.
Данный способ является, на наш взгляд, наиболее близким к заявляемому, и может служить в качестве прототипа.This method is, in our opinion, the closest to the claimed, and can serve as a prototype.
Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает защиту металла, корродирующего под действием СРБ от водородного охрупчивания.The disadvantage of this method is that it does not provide protection for the metal that corrodes under the influence of CRP from hydrogen embrittlement.
К задачам, которые поставили перед собой авторы предлагаемого способа, являются, во-первых, разработка высокоэффективных и экономичных ингибиторов коррозии, сочетающих в себе свойства биоцидов и ингибиторов наводороживания стали одновременно, а во-вторых, расширение ассортимента ингибиторов для сред, содержащих сероводород.The tasks set by the authors of the proposed method are, firstly, the development of highly effective and economical corrosion inhibitors that combine the properties of biocides and hydrogen inhibitors of steel at the same time, and secondly, the expansion of the range of inhibitors for environments containing hydrogen sulfide.
Поставленные задачи достигаются за счет того, что в способе защиты стали от коррозии в средах, содержащих сульфатредуцирующие бактерии путем введения в среду водно-спиртового раствора химического реагента, в качестве химического реагента вводят раствор хинона или гидрохинона, при этом хинон имеет общую формулу 2,3-дибром-1,4-бензохинон (ОС2)The objectives are achieved due to the fact that in the method of protecting steel from corrosion in environments containing sulfate-reducing bacteria by introducing a water-alcohol solution of a chemical reagent, a solution of quinone or hydroquinone is introduced as a chemical reagent, while quinone has the general formula 2.3 -dibromo-1,4-benzoquinone (OS2)
где R1=R2=Br.where R 1 = R 2 = Br.
Гидрохиноны имеют общую формулу (2,5-дибром-1,4-гидрохинон (ОС1) и 2,3-дибром-1,4-гидрохинон (ОС3))Hydroquinones have the general formula (2,5-dibromo-1,4-hydroquinone (OS1) and 2,3-dibromo-1,4-hydroquinone (OS3))
где 1. R1=R3=Br;where 1. R 1 = R 3 = Br;
2. R1=R2=Br.2. R 1 = R 2 = Br.
В заявляемом способе впервые используют хиноны в качестве биоцидов на сульфатредуцирующие бактерии и ингибиторов коррозии и наводороживания стали. Известно, что замещенные фенолы обладают широким спектром биоцидного действия, среди них найдены эффективные фунгициды и бактерициды. Биоцидное действие гидрохинонов (двухатомных фенолов) основано на их способности нарушать работу ферментативных систем транспорта через биомембраны и, таким образом, нарушать клеточное дыхание. Многие природные и синтетические хиноны обладают высокой антимикробной активностью, которая обусловлена наличием в их молекуле карбонильных групп, а также способностью этих веществ образовывать водородные связи.In the inventive method, for the first time, quinones are used as biocides for sulfate-reducing bacteria and inhibitors of corrosion and hydrogenation of steel. It is known that substituted phenols have a wide spectrum of biocidal action, among them effective fungicides and bactericides were found. The biocidal effect of hydroquinones (diatomic phenols) is based on their ability to disrupt the functioning of enzymatic transport systems through biomembranes and, thus, disrupt cellular respiration. Many natural and synthetic quinones have high antimicrobial activity, which is due to the presence of carbonyl groups in their molecule, as well as the ability of these substances to form hydrogen bonds.
Высокая эффективность предлагаемых ингибиторов в водно-солевых средах подтверждается следующим: при использовании хинонов в качестве ингибиторов коррозии и наводороживания стали в этих средах физическая адсорбция их молекул на железе маловероятна. Атом кислорода в >СО группе хинонов несет избыточный отрицательный заряд. Последующая переориентация диполей молекулы хинона является одним из условий для ее адсорбции на поверхности металла. Ингибирующее действие доноров электронов (органические ингибиторы в локализованной донорно-акцепторной связи «металл - ингибитор», металлические ионы - акцепторы электронов) связано с наличием неподеленных электронных пар, которые вступают в хемосорбционное взаимодействие с незавершенными р- и d-подуровнями металла. Поэтому на железе, обладающем незавершенным d-электронным подуровнем, возможна специфическая адсорбция (хемосорбция), рассматриваемых молекул хинонов.The high efficiency of the proposed inhibitors in water-salt environments is confirmed by the following: when quinones are used as corrosion and hydrogenation inhibitors of steel in these environments, physical adsorption of their molecules on iron is unlikely. The oxygen atom in the> CO group of quinones carries an excess negative charge. The subsequent reorientation of the dipoles of the quinone molecule is one of the conditions for its adsorption on the metal surface. The inhibitory effect of electron donors (organic inhibitors in the localized metal-inhibitor donor-acceptor bond, metal ions - electron acceptors) is associated with the presence of lone electron pairs that enter into chemisorption interaction with incomplete p- and d-sublevels of the metal. Therefore, on iron, which has an incomplete d-electron sublevel, specific adsorption (chemisorption) of the quinone molecules under consideration is possible.
Присутствие ингибиторов - доноров на межфазной границе вызывает торможение анодного процесса коррозии. Роль ингибиторов - акцепторов (ароматические структуры в гидрохинонах, структуры с кратными связями в хинонах) по отношению к металлу состоит в торможении катодных процессов восстановления водорода. Адсорбционная связь «металл-ингибитор» будет тем прочнее, а степень защиты от коррозии тем выше, чем больше электронная плотность на активном центре молекулы ингибитора.The presence of inhibitor donors at the interface causes inhibition of the anodic corrosion process. The role of acceptor inhibitors (aromatic structures in hydroquinones, structures with multiple bonds in quinones) with respect to the metal consists in inhibiting the cathodic processes of hydrogen reduction. The metal-inhibitor adsorption bond will be the stronger, and the degree of corrosion protection the higher, the higher the electron density at the active center of the inhibitor molecule.
Атом кислорода в -ОН группе гидрохинонов несет избыточный положительный заряд. Поэтому возможна физическая адсорбция их молекул за счет электростатического взаимодействия -ОН группы с отрицательно заряженной (поскольку FeEq=0=-0,37 В, а потенциал стали в коррозионной среде Екорр=-0,55 мВ) поверхностью железа. Наличие в органической молекуле нескольких центров адсорбции может привести к образованию хелатных комплексов с металлом, что обеспечит высокую степень защиты от коррозии.The oxygen atom in the -OH group of hydroquinones carries an excess positive charge. Physical adsorption of the molecules is therefore possible due to the electrostatic interaction with the -OH groups of the negatively charged (because Fe E q = 0 = -0.37 V, and the potential of steel in a corrosive medium E corr = -0.55 mV) of the iron surface. The presence of several adsorption centers in an organic molecule can lead to the formation of chelate complexes with the metal, which will provide a high degree of corrosion protection.
Заявляемые соединения хинон и гидрохиноны по степени защиты мягкой стали в водно-солевой среде от микробиологической коррозии проявили себя как хорошие ингибиторы коррозии, ингибиторы наводороживания и биоциды.The claimed compounds quinone and hydroquinones in terms of the degree of protection of mild steel in water-salt medium from microbiological corrosion have proved to be good corrosion inhibitors, hydrogen inhibitors and biocides.
Пример осуществления способа:An example implementation of the method:
Для испытаний в качестве объектов исследования используют образцы из листовой стали 50×20×1 мм.For testing, samples of sheet steel 50 × 20 × 1 mm are used as objects of study.
Выбор коррозионной среды производят в соответствии со следующими требованиями:The selection of a corrosive medium is carried out in accordance with the following requirements:
1) обеспечение преимущественного развития СРБ;1) ensuring the priority development of CRP;
2) близость по составу к природной или технологической среде;2) the proximity in composition to the natural or technological environment;
3) высокая коррозионная активность.3) high corrosion activity.
Заявляемые органические соединения вводят в коррозионную среду при концентрациях: С=1; 2 и 5 мМоль/л.The inventive organic compounds are introduced into a corrosive environment at concentrations: C = 1; 2 and 5 mmol / L.
Образцы экспонируют 170 ч в водно-солевой среде, инокулированной СРБ вида Desulfovibrio desulfuricans, выделенных многократным пересевом на элективной питательной среде Постгейта «Б» проб, отобранных из природного источника (ручья). За это время происходит полное завершение жизненного цикла популяции СРБ рода Desulfovibrio в ограниченном объеме герметично закупоренного сосуда. СРБ являются анаэробной культурой и растворенный в среде кислород вызывает переход бактериальных клеток в латентное состояние.The samples were exposed for 170 h in a water-salt medium inoculated with CRP of the species Desulfovibrio desulfuricans, isolated by repeated reseeding on a selective Postgate B nutrient medium taken from a natural source (stream). During this time, the life cycle of the CRP population of the genus Desulfovibrio is completely completed in a limited volume of hermetically sealed vessel. CRP is an anaerobic culture and oxygen dissolved in the medium causes the bacterial cells to transition to a latent state.
Состав среды Постгейта «Б»: хлорид натрия 7,5 г/л; сульфат магния 1,0 г/л; сульфат натрия 2,0 г/л; карбонат натрия 1,0 г/л; дигидроортофосфат натрия 0,5 г/л; лактат кальция 2,0 г/л.The composition of the Postgate "B" medium: sodium chloride 7.5 g / l; magnesium sulfate 1.0 g / l; sodium sulfate 2.0 g / l; sodium carbonate 1.0 g / l; sodium dihydroorthophosphate 0.5 g / l; calcium lactate 2.0 g / l.
Все время экспозиции ежедневно определяют следующие физико-химические параметры: рН, редокс-потенциал коррозионной среды Eh, концентрацию биогенного сероводорода СH2S в ней, численность бактерий (бактериальный титр) n и электродный потенциал стали ε, непосредственно по окончании коррозионных испытаний анализируют количество водорода, абсорбированного образцами.The following physicochemical parameters are determined daily during the exposure: pH, redox potential of the corrosive medium Eh, the concentration of biogenic hydrogen sulfide C H2S in it, the number of bacteria (bacterial titer) n and the electrode potential of steel ε, immediately after the corrosion tests analyze the amount of hydrogen, absorbed by the samples.
Подсчет численности клеток сульфатвосстанавливающих бактерий производят под микроскопом БИОЛАМ «ЛОМО» в фазовом контрасте в камере Горяева.Calculation of the number of cells of sulfate-reducing bacteria is carried out under a BIOLAM LOMO microscope in phase contrast in a Goryaev’s chamber.
К концу вторых суток экспозиции количество клеток СРБ в среде возросло до 8·106 мл-1. Латентная фаза развития бактерий в данной среде 48 ч, поэтому заявляемые органические соединения (ОС) с предполагаемой ингибирующей активностью и стальные обезжиренные и облученные ртутно-кварцевой лампой образцы вводят в среду Постгейта «Б» спустя 48 ч после инокуляции ее одинаковым количеством накопительной культуры СРБ. Максимальное число бактерий в среде без ОС на 4 сутки n=24·106 мл-1. К концу экспозиции численность СРБ снижается в среднем до 2·106 мл-1 - вследствие прекращения размножения и отмирания микроорганизмов при истощении питательной среды и накопления в ней продуктов метаболизма. В пробах, содержащих 5 мМоль/л исследуемых ОС, численность СРБ падает до 12,5·106 мл-1 при активном росте к 3-4 сут эксперимента, с последующим ее спадом до 1,5·106 мл-1, т.е. подавление численности СРБ за все время экспозиции под действием ОС больше естественного ее спада в контрольной серии в 1,7 раз. У всех ОС бактерицидная активность растет с увеличением их концентрации, причем меньшую активность проявляют ОС1 и ОС3, а наибольшую - ОС2, с наименьшей молярной массой, что объяснимо его лучшей проникающей способностью через клеточные мембраны СРБ.By the end of the second day of exposure, the number of CRP cells in the medium increased to 8 · 10 6 ml -1 . The latent phase of the development of bacteria in this medium is 48 hours, therefore, the claimed organic compounds (OS) with the supposed inhibitory activity and steel defatted and irradiated with a mercury-quartz lamp samples are introduced into the Postgate "B" medium 48 hours after inoculation with the same amount of CRP culture. The maximum number of bacteria in a medium without OS for 4 days is n = 24 · 10 6 ml -1 . By the end of the exposure number CRP decreases to an average of 2 x 10 6 ml -1 - due to the cessation of reproduction of microorganisms and dying during exhaustion of the nutrient medium and accumulating therein metabolic products. In samples containing 5 mMol / L of the studied OS, the number of CRP decreases to 12.5 · 10 6 ml -1 with active growth by 3-4 days of the experiment, with its subsequent decline to 1.5 · 10 6 ml -1 , t .e. suppression of the number of CRP over the entire exposure time under the influence of the OS is 1.7 times greater than its natural decline in the control series. In all OSs, bactericidal activity increases with increasing concentrations, with OS1 and OS3 showing less activity, and OS2 showing the greatest activity, with the lowest molar mass, which is explained by its better penetration through CRP cell membranes.
Сероводород, выделяемый бактериями в процессе метаболизма, ускоряет коррозионный процесс. От его концентрации в системе зависят как рН и Eh, так и ε стали. СH2S в среде определяют осадительным йодометрическим титрованием при соблюдении всех способов сохранения сероводорода: минимальное время отбора пробы, плотно закрытые пробки. Через 2 сут экспозиции образцов в среде, инокулированной СРБ CH2S=136 мг/л. С развитием жизненного цикла СРБ CH2S увеличивается, достигает максимума и резко падает к 7 сут экспозиции. В выбранных условиях максимум СH2S соответствует максимальной численности СРБ.Hydrogen sulfide released by bacteria during the metabolism accelerates the corrosion process. Both pH and Eh, and ε steel depend on its concentration in the system. With H2S , the medium is determined by precipitation iodometric titration, subject to all methods of preserving hydrogen sulfide: minimum sampling time, tightly closed plugs. After 2 days of exposure of the samples in a medium inoculated with CRP C H2S = 136 mg / L. With the development of the life cycle, CRP C H2S increases, reaches a maximum, and drops sharply by the 7th day of exposure. Under selected conditions, the maximum C H2S corresponds to the maximum number of CRP.
В сериях с заявляемыми ОС более резко происходит снижение СH2S, чем в контрольной серии, и оно тем больше, чем выше концентрация исследуемых ОС. Уже весьма малые их концентрации (1 и 2 мМоль/л), введенные в коррозионную среду, приводят к резкому падению n и продукции биогенного H2S. ОС2 вызывает наибольшее снижение СH2S в коррозионной среде.In the series with the claimed running more sharply there is a decrease With H2S, than in the control series, and it is greater, the higher the concentration of the investigated OS. Already very small concentrations (1 and 2 mmol / L) introduced into the corrosive medium lead to a sharp drop in n and the production of biogenic H 2 S. ОС2 causes the greatest decrease in С H2S in the corrosive medium.
Результаты исследования представлены в табл. 1 и 2.The results of the study are presented in table. 1 and 2.
Измерения Eh, pH коррозионной среды и ε проводят на универсальном иономере ЭВ-74 с использованием Pt-электрода, стеклянного электрода и хлор-серебрянного электрода сравнения.Measurements of Eh, pH of the corrosive medium and ε are carried out on the EV-74 universal ionomer using a Pt electrode, a glass electrode, and a silver-silver reference electrode.
Данные изменения во времени pH, Eh и ε в процессе СРБ инициированной коррозии в присутствии 5 мМоль/л заявляемых ОС представлены в табл.3.These changes in time of pH, Eh, and ε during CRP initiated corrosion in the presence of 5 mMol / L of the claimed OS are presented in Table 3.
Кислотность среды Постгейта «Б», инокулированной СРБ и содержащей ОС, обусловлена не только гидролитическими свойствами исследуемых веществ, но и накоплением в ней продуктов метаболизма СРБ. Известно, что рН 6...7,5 оптимально для роста Desulfovibrio desulfuricans, но допустим и более широкий интервал pH (5...9). В коррозионной среде, инокулированной бактериями, в отсутствие ОС к 4 сут экспозиции pH уменьшался от 8,8 до 4,2. Закисление среды связано с накоплением в ней основного продукта жизнедеятельности сульфатредукторов - H2S и карбоновых кислот. В присутствии ОС pH снижается медленнее вследствие подавления ими метаболических процессов в клетках СРБ, ведущих к продукции H2S и кислот. Особенно эффективны ОС2 и ОС1.The acidity of Postgate "B" medium, inoculated with CRP and containing OS, is caused not only by the hydrolytic properties of the studied substances, but also by the accumulation of CRP metabolic products in it. It is known that a pH of 6 ... 7.5 is optimal for the growth of Desulfovibrio desulfuricans, but a wider pH range (5 ... 9) is also acceptable. In a corrosive environment inoculated with bacteria, in the absence of OS, the pH decreased from 8.8 to 4.2 by 4 days of exposure. The acidification of the environment is associated with the accumulation in it of the main vital activity product of sulfate reducers - H 2 S and carboxylic acids. In the presence of OS, the pH decreases more slowly due to their suppression of metabolic processes in CRP cells, leading to the production of H 2 S and acids. OS2 and OS1 are especially effective.
Одно из важных условий развития СРБ - отрицательные значения Eh среды. Пока эти значения не достигнуты, условия для размножения клеток недостаточно благоприятны, их деление задерживается, а размеры, особенно длина, заметно увеличиваются. В первые дни экспозиции Eh≈-300 мВ, что является благоприятным условием для развития СРБ. С увеличением времени экспозиции наблюдается смещение Eh в область положительных значений, что связано с увеличением концентрации сероводорода в системе, как восстановленной формы. Наибольший сдвиг Eh наблюдался в присутствии ОС2, введенного в коррозионную среду, наименьший при введении ОС3.One of the important conditions for the development of CRP is the negative values of Eh of the medium. Until these values are reached, the conditions for the reproduction of cells are not favorable enough, their division is delayed, and the sizes, especially the length, increase markedly. In the early days of exposure, Eh≈-300 mV, which is a favorable condition for the development of CRP. With an increase in the exposure time, a shift of Eh to the region of positive values is observed, which is associated with an increase in the concentration of hydrogen sulfide in the system as a reduced form. The greatest shift in Eh was observed in the presence of OS2 introduced into the corrosive medium, the smallest with the introduction of OS3.
Изменение численности n, СH2S во времени СРБ инициированной коррозии образцов стали в присутствии 5 мМоль/л ОС-хинона и гидрохиноновTable 1
Change in the abundance of n, С H2S over time CRP initiated corrosion of steel samples in the presence of 5 mMol / L of OS-quinone and hydroquinones
Максимальное повышение потенциала наблюдается на 4 сут. В результате отмирания микроорганизмов на 5-7 сут экспозиции окислительно-восстановительный потенциал уменьшается и принимает относительно стабильные значения, что связано с падением концентрации сероводорода в среде.The maximum increase in potential is observed for 4 days. As a result of the death of microorganisms on the 5-7th day of exposure, the redox potential decreases and takes on relatively stable values, which is associated with a decrease in the concentration of hydrogen sulfide in the medium.
Изменение электродного потенциала стали в процессе экспозиции в коррозионной среде для контрольной серии и сред с ОС принципиально одинаковы по характеру. Первые 72 ч экспозиции ε интенсивно смещается в отрицательную сторону, затем происходит его облагораживание.The change in the electrode potential of steel during exposure in a corrosive medium for the control series and environments with OS is fundamentally the same in nature. In the first 72 hours of exposure, ε is intensively shifted to the negative side, then its refinement takes place.
Влияние исследованных ОС-хинона и гидрохинонов на численность СРБ, изменение CH2S в средеtable 2
The effect of the studied OS quinone and hydroquinones on the number of CRP, a change in CH 2 S in the medium
Однако адсорбция ОС на поверхности образцов с формирующимися на ней продуктами коррозии, отражается на величине ε. ОС2, ОС1 эффективно сдвигают ε в менее отрицательную сторону по сравнению с контрольной серией; ОС3 облагораживает потенциал менее сильно. Следует подчеркнуть, что интенсивность влияния ОС на ε во всех случаях соответствует их биоцидной активности на СРБ и подавлению ими продукции сероводорода. Особенно эффективны ОС2 и ОС1.However, OS adsorption on the surface of samples with corrosion products formed on it is reflected in ε. OS2, OS1 effectively shift ε to a less negative side compared to the control series; OS3 ennobles the potential less strongly. It should be emphasized that the intensity of the influence of OS on ε in all cases corresponds to their biocidal activity on CRP and their suppression of hydrogen sulfide production. OS2 and OS1 are especially effective.
Скорость коррозии определяют гравиметрически. Данные о влиянии на нее ОС представлены в табл.4.The corrosion rate is determined gravimetrically. Data on the effect of OS on it are presented in Table 4.
Они были пересчитаны на защитный эффект заявляемых ОС при коррозии и наводороживании образцов стали. Все исследуемые ОС уменьшают скорость коррозии, причем тем больше, чем выше их концентрация. Скорость коррозии образцов из стали в среде, инокулированной СРБ, достигает 1,22 г·м-2·ч-1.They were recalculated for the protective effect of the claimed OS during corrosion and hydrogenation of steel samples. All investigated OSs reduce the corrosion rate, and the more, the higher their concentration. The corrosion rate of steel samples in a medium inoculated with CRP reaches 1.22 g · m -2 · h -1 .
Анализ экспериментальных данных показал, что введение в коррозионную среду исследованных соединений ОС1...ОС3, в зависимости от их концентрации в ней, вызывает снижение скорости коррозии до 0,54 г·м-2·ч-1 при С=1 мМоль/л, т.е. в 2,2 раза, а при введении их при С=5 мМоль/л - в 4,2 раза. Скорость коррозии образцов при введении в коррозионную среду ОС2 наименьшая.The analysis of experimental data showed that the introduction of the studied compounds OS1 ... OS3 into the corrosive medium, depending on their concentration in it, causes a decrease in the corrosion rate to 0.54 g · m -2 · h -1 at C = 1 mmol / l , i.e. 2.2 times, and when introduced at C = 5 mmol / L, 4.2 times. The corrosion rate of samples when introduced into a corrosive medium OS2 is the lowest.
Ингибирующее действие исследованных ОС соответствует их действию на электродный потенциал на границе сталь/коррозионная среда (табл.3 и 4).The inhibitory effect of the investigated OSs corresponds to their effect on the electrode potential at the steel / corrosive medium interface (Tables 3 and 4).
В качестве метода определения наводороживания образцов было выбрано анодное растворение, которое позволяет не только оценить общий объем абсорбированного металлом водорода, но и характер его распределения по сечению металла [1-3]. Полученные данные послойного анодного растворения образцов стали представлены в табл.5.Anodic dissolution was chosen as a method for determining the hydrogenation of samples, which allows not only to estimate the total volume of hydrogen absorbed by the metal, but also the nature of its distribution over the metal cross section [1-3]. The obtained data of layer-by-layer anodic dissolution of steel samples are presented in Table 5.
Из табл. 5 видно, что водород не распределяется равномерно по всей толщине металла, основное количество абсорбированного сталью водорода сосредоточено в приповерхностном слое глубиной не более 30 мкм за 170 ч экспозиции в сероводородсодержащей среде, что объяснимо образованием наклепанного приповерхностного слоя металла вследствие образования и развития в нем коллекторов, заполненных молекулярным водородом под большим давлением, что деформирует кристаллическую решетку прилегающих объемов металла.From the table. Figure 5 shows that hydrogen is not distributed evenly over the entire thickness of the metal, the main amount of hydrogen absorbed by the steel is concentrated in the surface layer with a depth of not more than 30 μm for 170 hours of exposure in a hydrogen sulfide-containing medium, which is explained by the formation of a riveted surface metal layer due to the formation and development of collectors in it, filled with molecular hydrogen under high pressure, which deforms the crystal lattice of adjacent volumes of metal.
Особое напряженно-деформируемое состояние приповерхностных слоев стали ответственно за сугубо неравномерное распределение водорода по глубине металла, абсорбируемого им в таком неравномерном процессе, каким является катодное выделение водорода как в условиях наложения тока внешнего в процессы катодного травления и электроосаждения, так и при коррозии с водородной деполяризацией в среде со стимулятором наводороживания (сероводород).The special stress-strain state of the surface layers is responsible for the purely uneven distribution of hydrogen over the depth of the metal absorbed by it in such a non-uniform process as the cathodic evolution of hydrogen both under conditions of applying an external current to the processes of cathodic etching and electrodeposition, as well as during corrosion with hydrogen depolarization in an environment with a hydrogen stimulator (hydrogen sulfide).
Использованная в наших исследованиях методика определения содержания водорода основана на послойном снятии слоя в стали при ее анодной поляризации [1-3]. Она позволила получить ранее неизвестные данные о распределении водорода по сечению стали (глубине от корродировавшей поверхности стали).The method for determining the hydrogen content used in our studies is based on layer-by-layer layer removal in steel during its anodic polarization [1-3]. It made it possible to obtain previously unknown data on the distribution of hydrogen over the steel cross section (depth from the corroded steel surface).
Изменение во времени рН, Eh среды и ε потенциала стальных образцов в процессе СРБ инициированной коррозии стали в присутствии хинона и гидрохинонов в концентрации 5 мМоль/лTable 3
Time-varying pH, Eh of the medium and ε potential of steel samples during CRP initiated steel corrosion in the presence of quinone and hydroquinones at a concentration of 5 mmol / L
Величина количества водорода относится к средней толщине каждого снятого слоя металла, которая составляла в наших экспериментах 10 мкм. Водородосодержание стали возрастает существенно на глубине 10-30 мкм. Толщина всего снятого за 6 приемов слоя в эксперименте составляла ок. 60 мкм. Дальнейшее послойное растворение нецелесообразно, поскольку при этом мы попадаем в глубинные слои металла, где находится «металлургический водород».The amount of hydrogen refers to the average thickness of each removed metal layer, which was 10 microns in our experiments. The hydrogen content of steel increases significantly at a depth of 10-30 microns. The thickness of the whole layer taken in 6 receptions in the experiment was approx. 60 microns. Further layer-by-layer dissolution is impractical, since in doing so we get into the deep layers of the metal, where "metallurgical hydrogen" is located.
Все исследованные нами заявленные ОС в разной степени уменьшают абсорбцию водорода при коррозии стали в присутствии СРБ, и тем сильнее, чем больше их концентрация в среде.All the claimed OSs studied by us to varying degrees reduce hydrogen absorption during corrosion of steel in the presence of SRB, and the stronger the greater their concentration in the medium.
Значения скорости СРБ инициированной коррозии образцов стали от концентрации ОС-хинона и гидрохинонов и их защитный эффектTable 4
Values of CRP initiated by corrosion of steel samples from the concentration of OS-quinone and hydroquinones and their protective effect
Уже при минимальной концентрации (1 мМоль/л) все три ОС существенно уменьшают водородосодержание стали, и увеличение СOC существенно увеличивает их эффективность.Already at a minimum concentration (1 mmol / L), all three OCs significantly reduce the hydrogen content of steel, and an increase in C OC significantly increases their efficiency.
Заявляемые ОС при концентрации 1 мМоль/л понижают наводороживание стали в 1,3 раза, а при концентрации 5 мМоль/л в 1,5 раза по сравнению с контрольной серией. ОС2 проявил наибольшее ингибирующее наводороживание действие.The inventive OS at a concentration of 1 mmol / L reduces the hydrogenation of steel by 1.3 times, and at a concentration of 5 mmol / L by 1.5 times compared to the control series. OS2 showed the greatest hydrogenation inhibitory effect.
Заявляемые ОС проявляют также биоцидное действие на СРБ (табл.1. и 2), особенно сильно выраженное у ОС2, и в меньшей степени у ОС3. Биоцидное действие соединений имеет своим следствием подавление сероводородогенеза в коррозионной среде, инокулированной СРБ рода Desulfovibrio.The inventive OS also exhibit a biocidal effect on CRP (Tables 1 and 2), which is especially pronounced in OS2, and to a lesser extent in OS3. The biocidal effect of the compounds results in the suppression of hydrogen sulfide genesis in a corrosive medium inoculated with CRP of the genus Desulfovibrio.
Хинон дает при микробиологической коррозии защитный эффект Z=60% при С=1 мМоль/л и Z=83% при С=5 мМоль/л; при действии на наводороживание стальных образцов Z=34% при С=1 мМоль/л, Z=43% при С=5 мМоль/л.Quinone gives a protective effect of Z = 60% with microbiological corrosion at C = 1 mmol / L and Z = 83% at C = 5 mmol / L; when exposed to hydrogenation of steel samples, Z = 34% at C = 1 mmol / L, Z = 43% at C = 5 mmol / L.
Распределение водорода по глубине стальных образцов после коррозии стальных образцов 170 ч в среде Постгейта «Б» в присутствии СРБ и ОС-хинона и гидрохинонов в концентрации 1,2,5 мМоль/лTable 5
The distribution of hydrogen over the depth of steel samples after corrosion of steel samples 170 h in Postgate "B" in the presence of CRP and OS-quinone and hydroquinones at a concentration of 1.2.5 mmol / L
Гидрохиноны обладают при микробиологической коррозии защитным эффектом Z=28...64% при С=1 мМоль/л и Z=71...76% при С=5 мМоль/л; при наводороживании стальных образцов Z=13...29% при С=1 мМоль/л и Z=18...35% при С=5 мМоль/л.In microbiological corrosion, hydroquinones have a protective effect of Z = 28 ... 64% at C = 1 mmol / L and Z = 71 ... 76% at C = 5 mmol / L; when hydrogenating steel samples, Z = 13 ... 29% at C = 1 mmol / L and Z = 18 ... 35% at C = 5 mmol / L.
Заявляемые хинон и гидрохиноны по их защитному действию при коррозии и наводороживании при микробиологической коррозии можно расположить в ряд: ОС2>ОС1>ОС3.The inventive quinone and hydroquinones according to their protective effect in corrosion and hydrogenation in microbiological corrosion can be arranged in the series: OS2> OS1> OS3.
Источники информацииInformation sources
1. Белоглазов С.М. Наводороживание при электрохимических процессах. - Л.: изд-во ЛГУ, 1975. - 410 с.1. Beloglazov S.M. Hydrogenation during electrochemical processes. - L .: publishing house of Leningrad State University, 1975 .-- 410 p.
2. Белоглазов С.М. Электрохимический водород и металлы. Поведение, борьба с охрупчиванием. Монография. Калининград: изд-во КГУ, 2004. - 321 с.2. Beloglazov S.M. Electrochemical hydrogen and metals. Behavior, struggle with embrittlement. Monograph. Kaliningrad: KSU publishing house, 2004 .-- 321 p.
3. Белоглазов С.М. Об определении водорода в стали методом анодного растворения. - Зав. лаб. - 1961. - Т.27 - С.1468 - 1469.3. Beloglazov S. M. On the determination of hydrogen in steel by the method of anodic dissolution. - Head. lab. - 1961. - T.27 - S.1468 - 1469.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007113404/02A RU2338008C1 (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Safety device for steel against corrosion and hydrogenation in mediums containing sulphatereducing bacterias |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007113404/02A RU2338008C1 (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Safety device for steel against corrosion and hydrogenation in mediums containing sulphatereducing bacterias |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2338008C1 true RU2338008C1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=40230311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007113404/02A RU2338008C1 (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Safety device for steel against corrosion and hydrogenation in mediums containing sulphatereducing bacterias |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2338008C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630149C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method of protection of steel from corrosion and hydrogenation by organic compounds in medium containing sulphate reducing bacteria |
-
2007
- 2007-04-10 RU RU2007113404/02A patent/RU2338008C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630149C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method of protection of steel from corrosion and hydrogenation by organic compounds in medium containing sulphate reducing bacteria |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stipaničev et al. | Corrosion behavior of carbon steel in presence of sulfate-reducing bacteria in seawater environment | |
Xu et al. | Localized corrosion behavior of 316L stainless steel in the presence of sulfate-reducing and iron-oxidizing bacteria | |
Orubite-Okorosaye et al. | Corrosion inhibition of zinc on HCl using Nypa fruticans Wurmb extract and 1, 5 diphenyl carbazonen | |
Lee et al. | An evaluation of carbon steel corrosion under stagnant seawater conditions | |
Wang et al. | Conductive magnetite nanoparticles considerably accelerated carbon steel corrosion by electroactive Desulfovibrio vulgaris biofilm | |
EP2683788B1 (en) | Treatment method for a hydrocarbon-containing system using a biocide | |
Liu et al. | Corrosion inhibition behavior of X80 pipeline steel by imidazoline derivative in the CO2-saturated seawater containing sulfate-reducing bacteria with organic carbon starvation | |
El-Shamy et al. | Microbial corrosion inhibition of mild steel in salty water environment | |
Wang et al. | Sulfate reducing bacterium Desulfovibrio vulgaris caused severe microbiologically influenced corrosion of zinc and galvanized steel | |
US20130008801A1 (en) | Methods and compositions for applications related to microbiologically influenced corrosion | |
Qi et al. | Chemical additives affect sulfate reducing bacteria biofilm properties adsorbed on stainless steel 316L surface in circulating cooling water system | |
Wan et al. | Effect of alloying element content on anaerobic microbiologically influenced corrosion sensitivity of stainless steels in enriched artificial seawater | |
Dong et al. | Two metabolic stages of SRB strain Desulfovibrio bizertensis affecting corrosion mechanism of carbon steel Q235 | |
JP4741532B2 (en) | Method for evaluating the corrosion resistance of iron or alloys containing iron | |
RU2338008C1 (en) | Safety device for steel against corrosion and hydrogenation in mediums containing sulphatereducing bacterias | |
Singh et al. | Microbial influenced corrosion due to Desulfovibrio desulfuricans | |
Eashwar et al. | Microbiologically influenced corrosion of steel during putrefaction of seawater: evidence for a new mechanism | |
Raman et al. | Evaluation of effective biocides for SRB to control microbiologically influenced corrosion | |
Zhang et al. | Mechanism of microbiologically induced anaerobic water-line corrosion of 980 high strength steel in nutrient-rich artificial seawater | |
Lee et al. | Comparison of Key West and Persian Gulf seawaters | |
Manu et al. | Investigation of bio-corrosion in galvanized steel by Desulfovibrio desulfuricans and its mitigation by Butea monosperma leaf extract as green inhibitor | |
Teryusheva et al. | Experimental and quantum chemical study of quinone derivatives as inhibitors of corrosion and hydrogen absorption by steel | |
Vigdorovich et al. | Effect of the structure of o, o´-dihydroxyazo compounds on bactericidal and inhibitory ability | |
RU2630149C1 (en) | Method of protection of steel from corrosion and hydrogenation by organic compounds in medium containing sulphate reducing bacteria | |
Jenneman et al. | Environmental stressors alter the susceptibility of microorganisms to biocides in upstream oil and gas systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110411 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130427 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140411 |