Биокоррозия под действием бактерий

Биокоррозию металлов могут вызывать различные роды бактерий.

В США ежегодно бактерии разрушают подземные трубы на $2 млрд. На «совести» бактерий 77 % ущерба от коррозии нефтяного оборудования. Анализ причин отказов нефтепроводов в Западной Сибири показал, что более 80 % из них произошли из-за коррозии металла. Не менее опасна ситуация с теплотрассами. По данным организации «Мосгортепло», срок службы трубопроводов магистральных сетей – 12–15 лет, разводящих сетей – 7–8 лет, что значительно ниже нормативного (25 лет).

Среди литотрофных бактерий наиболее часто коррозию металлов связывают с деятельностью: сульфатовосстанавливающих бактерий (СВБ) родов Desulfovibrio и Desulfotomaсulum и тионовых бактерий рода Tiobacillus, окисляющих серу и соединения серы до серной кислоты; железобактерий родов Саllionella и Sperotilus, окисляющих закиcное железо до окисного. Коррозия металлов и металлоконструкций под действием СВБ встречается в технике наиболее часто по сравнению с другими видами биокоррозии. Характерной особенностью этого вида коррозии является то, что она протекает в анаэробных условиях и основные возбудители ее два рода СВБ – Desulfovibrio и Desulfotomaсulum. Случаи анаэробной коррозии более характерны для подземных сооружений и конструкций (нефтепромысловое оборудование, трубопроводы, нефтехранилища и т. п.), находящихся в плотных глинистых и водоносных слоях грунта. Коррозия металлов под действием СВБ связана главным образом с образованием сероводорода и сульфидов в результате восстановления сульфатов:

.

Удаление водорода с поверхности металла приводит к образованию сульфида и гидроксида железа:

.

Коррозия железа и стали под действием СВБ обычно имеет характер местной и язвенной коррозии. Продукты коррозии окрашены в характерный черный цвет, имеют запах сероводорода, слабо прилегают к поверхности металла, который под их слоем сохраняет блестящую поверхность. Особенно интенсивно протекает коррозия чугуна под действием СВБ, сохраняющиеся островки частиц углерода рассыпаются от легкого прикосновения. В анаэробных условиях глинистых почв водопроводные трубы с толщиной стенки 6 мм разрушались полностью в течение 3–4 лет. Наличие в почве свободных ионов железа ускоряет биокоррозию. Механизм биокоррозии под действием СВБ очень сложен, поскольку параллельно протекает несколько многостадийных процессов. Наряду с восстановлением сульфатов, как правило, происходит восстановление фосфатов.

Массовые коррозионные повреждения вызывают железобактерии. 20 % потерь металла от коррозии связывают с воздействием тионовых, нитрифицирующих и сульфатвосстанавливающих бактерий.

Из железобактерий наиболее изучена в физиологическом и биохимическом отношении неспороносная подвижная палочка Thiobacillus ferro-oxidans, окисляющая серу. К железобактериям относятся также некоторые нитчатые бактерии из рода Leptothrix, с толстыми ржавого цвета ка-псулами (влагалищами), содержащими гидрат окиси железа; Gallionella, состоящая из спирально закрученных в виде пучков тончайших
(0,01 мкм) нитей, образующих стебелёк, на поверхности которого откладывается гидрат окиси железа.

В присутствии тионовых бактерий скорость коррозии железа почти в миллион раз превышает скорость обычного химического окисления. Если обычное ведро в результате химической коррозии продырявливается за сто лет, то с активной культурой тионовых бактерий – это дело часов.

Присутствие железобактерий выявляется практически во всех пробах, взятых от разрушающихся металлических конструкций. Концентрация железобактерий на поверхности ржавеющих труб и других металлических конструкций достигает 20 000 клеток и более на 1 грамм субстрата. Причем железобактериям, как правило, сопутствуют интенсивно развивающиеся микроскопические грибы-биодеструкторы, существенно усиливающие коррозионные процессы металлов.