Биологического обрастания

Причиной накипеобразования является разложение содержащихся в ней бикарбонатов кальция, которое может происходить даже при слабом (примерно до 30 °С) нагреве воды. Поэтому внутреннюю поверхность трубок конденсаторов турбин, контактирующую с охлаждающей водой, приходится промывать кислотами. В некоторых случаях имеем место биологическое обрастание трубок, которое усиливает коррозию. С внешней стороны конденсаторные трубки соприкасаются с конденсатором пара, в котором может содержаться аммиак.

Биологическое обрастание........... 431

Диффузия кислорода и коррозия в пресной воде . . . 442 Биологическое обрастание и коррозия в морских средах . 443 Результаты коррозионных испытаний в различных местах . 446 Защитное воздействие биологического обрастания . . . 448 Распределение и влияние сульфатвосстанавливающих бактерий ............... 450

Бактерии также оказывают влияние на скорость коррозии. Суль-фатвосстанавливающие бактерии, встречающиеся в донных отложениях и в иле, вырабатывают сульфиды, агрессивные по отношению к таким металлам, как сталь и медь. В то же время биологическое обрастание может способствовать защите металла от коррозии. Сплошное покрытие из морских организмов на стали может уменьшать скорость ее коррозии, препятствуя доставке кислорода к поверхности металла. При наличии продуктов обмена веществ, например маннита, образующегося при воздействии бактерий на водоросли, коррозия некоторых металлов может усиливаться.

Разбавленная морская вода, например, в гаванях, может быть ненасыщенной карбонатом кальция и в таких случаях защитный минеральный осадок не образуется. Наличие промышленных загрязнений может непосредственно делать воду более коррозионноактивной, а кроме того может приводить к гибели морских организмов, в результате чего не происходит биологическое обрастание. Присутствие в загрязненной воде сульфидов и аммиака усиливает ее разрушающее воздействие на сталь и медные сплавы.

На металлической или иной поверхности, погруженной в морскую воду, уже через несколько часов образуется биологическая слизистая пленка. Некоторые авторы полагают, что эта пленка, состоящая из живых бактерий и других микроорганизмов, привлекает зародыши животных, ведущих оседлый образ жизни и ищущих места для поселения. В течение периода актив'ной жизнедеятельности на погруженной в воду поверхности можно обнаружить множество различных организ-' мов. С точки зрения коррозии наибольшее значение имеют сидячие организмы. Они попадают на покрытые биологической слизью поверхности в виде крошечных зародышей и прочно закрепляются, а затем быстро достигают зрелости и теряют подвижность. Клапп [4] перечисляет наиболее распространенные формы сидячих организмов, с которыми связано биологическое обрастание.

Биологическое обрастание является одним из основных факторов, определяющих эксплуатационные характеристики морских конструкций. Из-за дополнительной массы могут возникать перегрузки несущих частей сооружений и теряться плавучесть буев. Сильное обрастание корпусов трансокеанских судов может приводить к значительному перерасходу топлива.

В целом стойкость нержавеющих сталей в зоне брызг достаточно высока. Обилие хорошо аэрированной морской воды позволяет без труда поддерживать металл в пассивном состоянии, если, конечно, при проектировании конструкции приняты меры к тому, чтобы по возможности избежать наличия щелей и экранированных (укрытых) поверхностей. Поскольку зона брызг располагается выше того уровня, на котором на поверхности металла еще могли бы поселяться морские организмы, то биологическое обрастание не относится к числу факторов, влияющих на коррозию в этой зоне.

Как уже отмечалось выше, пассивное состояние поверхности никеля и его сплавов поддерживается только в условиях хорошей аэрации. В зоне брызг такие условия почти всегда существуют. При частом обрызгивании поддерживается пассивность даже сплавов класса III (см. табл. 27), если, конечно, поверхность металла чистая, нет отложений и мест, где могла бы скапливаться морская вода. Последнее требование должно быть учтено на стадии проектирования. Отсутствию отложений способствует и то, что в зоне брызг не происходит биологическое обрастание.

К таким факторам относятся: образование защитной поверхностной пленки, концентрация в воде растворенного кислорода и ионов металлов, скорость я температура воды, а также биологическое обрастание. Наличие электрического контакта меди с другим металлом чаще всего отрицательным образом сказывается на коррозионном поведении второго элемента такой гальванической пары (скорость его коррозии возрастает). Независимо от гальванических эффектов, обычной формой коррозии латуней с высоким содержанием цинка является обесцинко-ванне. Коррозионные факторы, перечисленные выше, часто взаимосвязаны и их относительная важность может зависеть от конкретных условий.

Биологическое обрастание. Склонность медных сплавов к обрастанию взаимосвязана с их коррозионным поведением. Как правило, присутствие ионов меди делает тонкий слой воды, примыкающий к корродирующей поверхности металла, токсичным для морских организмов. В типичном случае при скорости растворения меди примерно 6 мг/(дм2-сут) (что соответствует скорости коррозии около 25 мкм/год) биологического обрастания уже не происходит. Если медь или богатый медью сплав находятся под действием катодной защиты, например в гальванической паре со сталью, алюминием или другим анодным металлом, то коррозия меди мала или вообще прекращается и тогда на поверхности может начаться обрастание.

Введение j оборотную воду указанных количеств ортофоо-форной кислота способствует увеличению биологического обрастания. Для исключения последнего рекомендуется вводить в воду бактерицидные добавки как органического, так и неорганического происхождения. Хорошие результаты даёт применение солей шика (например, цинкового купороса в количестве I...2 мг/л). Кроме того, ионы цгнка образуют о фосфатами комплексные соединения, входящие в соствв фосфатной пленяй, что улучшает её защитную способность.

обладает моющим действием — способствует очистке от грязевых отложений и биологического обрастания. Адсорбируясь на поверхности металла, он образует тончайшую пленку, изолирующую металл от агрессивной среды.

Для защиты гидросооружений от биологического обрастания рекомендуются противообрастающие эмали: ХС-522, ХС-79, ХВ-5153, ХВ-521, ХВ-53 и краски КФ-751 (табл. 3.9).

Диффузия кислорода и коррозия в пресной воде . . . 442 Биологическое обрастание и коррозия в морских средах . 443 Результаты коррозионных испытаний в различных местах . 446 Защитное воздействие биологического обрастания . . . 448 Распределение и влияние сульфатвосстанавливающих бактерий ............... 450

брызг (см. рис. 11 и 12). Кроме того, участки металла в зоне прилива получают определенную катодную защиту за счет коррозии металла в зоне погружения, что будет рассмотрено ниже. Из рис. 11 видно, что отдельные пластинки корродируют в зонах брызг и прилива примерно одинаково. При увеличении продолжительности испытаний мог бы проявиться защитный эффект биологического обрастания.

*3 К •— коррозия в результате образования концентрационных элементов; Б — коррозия вследствие биологического обрастания; О — отсутствие видимых следов коррозии; П — питтинг (случайное распределение); Л — локальная коррозия.

* Расчет по потерям массы. *2 В скобках указано число измеренных (глубина >0,1 мм) питтингов, если их было меньше 20. *3 Р — равномерная коррозия, К — коррозия в результате образования концентрационных элементов, Б — коррозия вследствие биологического-обрастания, О — отсутствие видимых следов коррозии, П — питтинг (случайное распределение), М — местная коррозия (случайное распределение).

Биологическое обрастание. Склонность медных сплавов к обрастанию взаимосвязана с их коррозионным поведением. Как правило, присутствие ионов меди делает тонкий слой воды, примыкающий к корродирующей поверхности металла, токсичным для морских организмов. В типичном случае при скорости растворения меди примерно 6 мг/(дм2-сут) (что соответствует скорости коррозии около 25 мкм/год) биологического обрастания уже не происходит. Если медь или богатый медью сплав находятся под действием катодной защиты, например в гальванической паре со сталью, алюминием или другим анодным металлом, то коррозия меди мала или вообще прекращается и тогда на поверхности может начаться обрастание.

Примечание. Р — равномерная коррозия; Б — щелевая когиэозия вследствие биологического обрастания; Н — мелкие питтинги .l мм); П —питтинг.

Погружаемые в морскую воду алюминиевые конструкции окрашивают в основном с целью предотвращения обрастания. Безопасны и эффективно предохраняют алюминий от биологического обрастания составы на основе оловоорганических соединений. Не следует применять краски, содержащие соединения меди, так как выделившиеся из краски и осевшие на открытых участках поверхности алюминия ионы меди могут вызывать ускоренный питтинг. Нанесение предварительного антикоррозийного покрытия позволяет в какой-то мере уменьшить такую опасность, однако с появлением оловоорганических составов применение более сложных систем, содержащих соединения меди, нельзя считать оправданным. Ни в коем случае нельзя также использовать для получения необрастающих покрытий краски, содержащие соединения ртути. Ртуть образует с алюминием амальгамы и делает его склонным к растрескиванию при наличии растягивающих напряжений.

В гораздо более агрессивной среде, какой является морская вода, скорость коррозии определяется деятельностью и взаимодействием морских микроорганизмов и бактерий. В условиях постоянного полного погружения стальные пластины сначала корродировали с очень высокой скоростью, но быстро обрастали морскими организмами, в дальнейшем этот слой оказывал существенное защитное воздействие. В отсутствие обрастания наибольшие коррозионные потери массы (среди четырех партий образцов) наблюдались бы, несомненно, именно в морской воде. Такое предположение подтверждается сравнением данных для солоноватой и морской воды на рис. 121, а также результатами, полученными при испытаниях в Карибском море, которые обсуждаются ниже. В слегка солоноватой воде обрастание морскими организмами не присходит, поэтому скорость коррозии выше, чем в морской воде, хотя сама по себе малая соленость уменьшает коррозионную активность воды. В результате коррозионные потери в солоноватой воде после 4-летней экспозиции были гораздо выше, чем в морской воде, где проявилось защитное действие биологического обрастания.