Подземные трубопроводы работают в специфических коррозионных условиях, что обусловливает необходимость противокоррозионной защиты.
Особую роль для нефтепроводов играет защита от коррозионноопасных бактерий. Согласно данным некоторых зарубежных исследователей, на счет микроорганизмов может быть отнесено до 3/4 всех потерь от коррозии, а в нефтедобывающей промышленности и все 80%, причем в основном за счет деятельности сульфатвосстанавливающих бактерий.
Ущерб подземному трубопроводу биокоррозия может причинить не только путем атаки снаружи - за счет разрушения изоляции, но и атакой изнутри - непосредственно на металл. Причиной этого являются тионовые и СВ бактерии, попадающие в трубу вместе с нефтью или газом из скважины.
Основная часть СВБ коррозии приходится на промысловые трубопроводы и инструменты. Необходимо учитывать, что при воздействии СВБ на металл микроорганизмы принимают участие в наиболее опасной части коррозионных процессов, а именно, в местных коррозионных разрушениях - питтинге, коррозионном растрескивании и так далее, на что указывает характер коррозионных повреждений.
Влияние СВБ на процесс коррозии объясняется одним или несколькими из следующих механизмов:
- прямое воздействие на скорость анодной или катодной реакции коррозионного процесса;
- создание коррозионной среды за счет образования агрессивных по отношению к металлу продуктов метаболизма.
Механизм стимулирующего коррозию действия СВБ обусловлен в значительной степени не столько непосредственным участием этих бактерий в коррозионном процессе, сколько воздействием продуктов их жизнедеятельности - сероводорода и затем сульфида железа.
Поэтому борьба с СВБ означает, в сущности, борьбу с сероводородной коррозией, проявляющейся в специфических условиях. В результате проведенных нами исследований по влиянию церия и лантана на рост СВБ было выявлено, что церий и лантан в концентрациях выше 0,05% полностью подавляют рост бактерий. Однако при концентрациях церия и лантана в среде менее 0,0125% изменений в росте СВБ не наблюдается по сравнению со средой без РЗМ - таким образом, лишь довольно высокие концентрации исследуемых РЗМ (0,05% и выше) могут ингибировать рост СВБ и предотвращать вызываемую ими коррозию стали.
В ходе наших исследований мы выявили, что через сутки инкубации изменений в количестве поглощенного бактериями лантана не наблюдалось, а через 2е суток весь адсорбированный бактериями лантан был отдан ими назад в раствор. Таким образом, максимум адсорбции La бактериальными клетками СВБ достигается уже в 1е часы и удерживается в 1е сутки, а затем происходит десорбция, так как клетки изменяют свои свойства.
Исходя из результатов проведенного исследования, можно сделать вывод, что при ингибировании среды с СВБ церием или лантаном можно практически до 0 снизить их разрушающее коррозионное действие.
На практике это можно применить путем нанесения слоя лантана на внутреннюю стенку трубопровода, тем самым предотвращая взаимодействие СВБ со стенкой и защищая ее от коррозии. Покрытие должно быть равномерным, обладать высокими адгезивными свойствами и износостойкостью. Толщина слоя будет различной в зависимости от типа трубопровода и содержания СВБ в нефти.
Наиболее подходящим методом нанесения соответствующим всем необходимым требованиям является газотермическое напыление - процесс нагрева и переноса конденсированных частиц распыляемого материала газовым или плазменным потоком для формирования на подложке слоя нужного материала.
В теории, применение технологий нанесения лантана на стенки трубопровода позволяет существенно увеличить срок службы трубопровода за счет избавления от коррозионного действия СВБ и, как следствие, значительного снижения МБК. В процессе эксплуатации слой лантана будет истончаться, степень общего снижения МБК и истончения слоя лантана будет зависеть от конкретных условий эксплуатации нефтепровода и состава перекачиваемой нефти.
Список литературы
1. Физико-химические основы коррозии: учеб. пособ. / Ю.А. Багдасарова, Р.С. Багдасаров; СамГТУ, 2005. 98 с.
2. Защита трубопроводов от коррозии: Т. 1: С. 74 учеб. пособие / Ф.М. Мустафин, М.В. Кузнецов, Г.Г. Васильев и др. СПб.: ООО «Недра», 2005. 620 с.
3. Розанова Е.П., Кузнецова Е.С. Возбудители биогенной сульфатредукции. М.: Наука, 1980. С. 188.
4. Розанова Е.П., Кузнецов С.И. Микрофлора нефтяных месторождений. М.: Наука, 1974. С. 156. 97
5. Гоник А.А. Сероводородная коррозия и меры ее предупреждения. М.: Недра, 1966. С. 178.
6. Рубенчих Л.М. Сульфатвосстанавливающие бактерии. М.: Изд-во АН СССР, 1947.
7. Войтович В. А., Мокеева Л. Н. Биологическая коррозия. М.: Знание, 1980. 64 с.
8. Емец Г.П., Лубянова В.И., Баздеркина С.А. Влияние пoляризации на адсорбции пресноводных гетеротрофных бактерий // Гидробиологический журнал. 1992. Т. 28. №2. С. 52‒56.
9. Улановский И.Б., Руденко Е.К., Супрун Е.А., Леденев А.В. Электрокинетические свойства сульфатвосстанавливающих бактерий // Микробиологическая коррозия металлов в морской воде; некоторые методы защиты. М.: Наука, 1983. С. 94‒99.
10. Зайцева О.В., Кленова Н.А., Бородина О.И., Йоффе А.В. Разработка комплексной методики исследования биопленки, включающей биохимические и микробиологические методы исследования и высокоразрешающую растровую электронную микроскопию. // Вестник Самарского государственного университета. Естественнонаучная серия. Биология. №7 (47), 2006, С. 60‒65.
11. F. Blin, S.G. Leary, G.B. Deason. The nature of the surface film on steel treated with cerium and lanthanum cinnamate based corrosion inhibitors. // Corrosion Sciences, 48 (2006). P. 404‒419.
12. Методика контроля микробиологической зараженности нефтепромысловых вод и оценка защитного действия реагентов. РД 39-3-973-83. ВНИИСПТ нефть, Уфа, 1984.
13. Вrenda J. Little, Patricia A. Wagner and Florian Mansfeld. Microbiologically Influenced Corrosion. Corrosion Testing Made Easy. Volume 5. NACE International, 1997, Houston, Texas.
14. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М: МГУ, 1973. 175 с.
15. Y. Takahashi, X. Chatellier. Adsorption of rare earth elements onto bacterial cell walls and its implication for REE sorption onto natural microbial mats. // Chemical Geology 219 (2005). P. 53‒67.
16. Beech I.B. Corosion of technical materials in the presence of biofilms - current understanding and state-of-art methods of study // International Biodeterioration & Biodegradation. 2004. Vol. 53. P. 177‒183.
Автор: Руководитель: ст. преподаватель кафедры ТТ, к.п.н. Ю. Багдасарова А. Иванов, П. Гордеев. СамГТУ,
