Научная статья на тему 'Исследование морфологического состава частиц в пробах воды при подводной сварке'

Исследование морфологического состава частиц в пробах воды при подводной сварке Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
71
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
подводная сварка / наночастицы / микрочастицы / экология / underwater welding / nanoand microparticles / ecology

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Кириченко Константин Юрьевич, Черноусов Владимир Александрович, Вахнюк Игорь Анатольевич, Голохваст Кирилл Сергеевич, Паршин Сергей Георгиевич

Данная работа посвящена исследованию морфологического строения твердых частиц, сформированных при подводной сварке. Рассмотрены частицы, сформированные при двух разных технологических процессах: при использовании электродов и при использовании проволоки. Сформированные твердые частицы подводной сварки имеют разнородную форму, представлены наиболее распространенные типы, для которых выполнен спектральный анализ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Кириченко Константин Юрьевич, Черноусов Владимир Александрович, Вахнюк Игорь Анатольевич, Голохваст Кирилл Сергеевич, Паршин Сергей Георгиевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of the morphological composition of particles in water samples during underwater welding

This work is devoted to the study of the morphological structure of solid particles formed during underwater welding. Particles formed in two different technological processes are considered: when using electrodes and when using wire. The formed solid particles of underwater welding have a heterogeneous shape, the most common types are presented, for which a spectral analysis has been performed.

Текст научной работы на тему «Исследование морфологического состава частиц в пробах воды при подводной сварке»

Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Научная статья

УДК 626.027

http://doi.org/10.24866/2227-6858/2022-4/102-111

К.Ю. Кириченко, В.А., Черноусов, И.А. Вахнюк, С.Г. Паршин, А.Г. Масютин, А.В. Гридасов, А.В. Погодаев, К.С. Пикула, К.С. Голохваст

КИРИЧЕНКО КОНСТАНТИН ЮРЬЕВИЧ - к.б.н., научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии», kirichenko@sfsca.ru

Дальневосточный федеральный университет Владивосток, Россия

Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук Краснообск, Россия

ЧЕРНОУСОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ - научный сотрудник, chernousov@sfsca.ru ВАХНЮК ИГОРЬ АНАТОЛЬЕВИЧ - младший научный сотрудник сектора информационного обеспечения СибИМЭ, vakhniuk@sfsca.ru

ГОЛОХВАСТ КИРИЛЛ СЕРГЕЕВИЧ - д.б.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории токсикологии и пестицидов, golokhvast@sfsca.ru

Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук, Краснообск, Россия

ПАРШИН СЕРГЕЙ ГЕОРГИЕВИЧ - д.т.н., профессор, профессор Высшей школы физики и технологий материалов, parshin@spbstu.ru

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Санкт-Петербург, Россия

МАСЮТИН АЛЕКСАНДР ГЕОРГИЕВИЧ - к.б.н., научный сотрудник лаборатории гистологии, imber.acidis@gmail.com, http://orcid.org/0000-0002-8067-4261 Кафедра клеточной биологии и гистологии

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва, Россия

ГРИДАСОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ - к.т.н., доцент, директор Департамента промышленной безопасности, gridasov.av@dvfu.ru

ПОГОДАЕВ АНТОН ВАСИЛЬЕВИЧ - старший преподаватель, директор Центра компетенций в области испытаний материалов Департамента промышленной безопасности, pogodaev.av@dvfu.ru

ПИКУЛА КОНСТАНТИН СЕРГЕЕВИЧ - к.б.н., ассистент Департамента нефтегазовых технологий и нефтехимии, pikula_ks@dvfu.ru Политехнический институт Дальневосточный федеральный университет Владивосток, Россия

Исследование морфологического состава частиц в пробах воды при подводной сварке

Аннотация. Данная работа посвящена исследованию морфологического строения твердых частиц, сформированных при подводной сварке. Рассмотрены частицы, сформированные при двух разных технологических процессах: при использовании электродов и при использовании проволоки. Сформированные твердые частицы подводной сварки имеют разнородную форму, представлены наиболее распространенные типы, для которых выполнен спектральный анализ. Ключевые слова: подводная сварка, наночастицы, микрочастицы, экология

© Кириченко К.Ю., Черноусов В.А., Вахнюк И.А., Паршин С.Г., Масютин А.Г., Гридасов А.В., Погодаев А.В., Пикула К.С., Голохваст К.С., 2022.

Статья поступила: 01.11.2022; рецензирование: 08.12.2022; финансирование: работа выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 22-24-01169 «Изучение влияния производных компонентов подводной сварки на гидробионтов».

Для цитирования: Кириченко К.Ю., Черноусов В.А., Вахнюк И.А., Паршин С.Г., Масютин А.Г., Гридасов А.В., По-годаев А.В., Пикула К.С., Голохваст К.С. Исследование морфологического состава частиц в пробах воды при подводной сварке // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2022. № 4(53). С. 102-111.

Введение

Современные способы подводной сварки настолько разнообразны, что позволяют выполнять неразъемные соединения всех металлов, которые используются в технике. Разработаны и внедрены в промышленность следующие методы: сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка плазменно-дуговая, сварка в вакууме, взрывом, лучом лазера и др. [4]. Нашел широкое применение и метод подводной сварки ввиду того, что в ряде случаев не представляется возможным поднять подводные сооружения на поверхность воды с транспортировкой в сухие доки для проведения плановых или аварийных ремонтных работ, поэтому необходимо проведение качественных работ под водой. Следует отметить, что метод подводной сварки имеет ряд особенностей, как правило связанных с ограниченностью пространства и времени для производства работ, а также недостаточной видимостью и рядом других факторов воздействия.

Подводная сварка применяется в различных отраслях промышленности, разработанные технологические решения позволяют быстро и эффективно производить ремонтные и монтажные работы для судостроения, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений, значительно минимизируя затраты труда [ 1].

В настоящее время подводная сварка широко используется при строительстве и обслуживании подводных газопроводов, гарантирующих бесперебойные поставки углеводородов. За последнее десятилетие с участием России реализован ряд крупнейших инфраструктурных объектов для транспортировки энергоносителей.

1) Северный поток 1. Соединяет российский Выборг и город Любмин в Германии по дну Балтийского моря. Технические характеристики: протяженность - 1124 км, мощность -55 млрд м3 в год.

2) Северный поток 2. Соединяет Усть-Лугу (Россия) и Грайфсвальд (Германия) по дну Балтийского моря. Технические характеристики: протяженность - 1230 км, мощность -55 млрд м3 в год.

3) Джубга-Лазаревское-Сочи. Трасса газопровода проходит по дну Чёрного моря вдоль прибрежной полосы (на расстоянии примерно 4,5 км от берега, на глубинах до 80 м). Технические характеристики: протяженность - 177 км, проектная мощность - 3,8 млрд м3 в год.

4) Турецкий поток. Соединяет Краснодарский край и европейскую часть Турции. Технические характеристики: протяжённость трубопровода составила около 1100 км, из них 910 км - подводная часть, состоит из двух ниток суммарной мощностью 31,5 млрд м3.

Дополнительно планируется реализовать ряд не менее масштабных проектов, таких как East Med. Протяженность газопровода составит 2100 км, максимальная глубина строительства -3000 м и др. Перечисленные факты подтверждают активное освоение Мирового океана и прибрежного шельфа, в частности по добыче углеводородов со дна морей и созданию трубопроводных сетей по их транспортировке. Для выполнения этих работ применяют различные способы подводной сварки и резки металлов [2].

В связи с вышесказанным очевиден нарастающий спрос на производство работ по подводной сварке, связанной с обслуживанием и своевременным ремонтом инфраструктуры подводных газопроводов. Неотъемлемым атрибутом производства работ по подводной сварке является формирование твердых частиц [6]. Для своевременного анализа антропогенной нагрузки на морские экосистемы необходимо тщательно и всесторонне изучить морфометрические характеристики твердых частиц, сформированных при подводной сварке. Данная работа посвящена морфологическому анализу твердых частиц подводной сварки для двух наиболее распространённых технологических процессов.

Материалы и методы

Пробы частиц отбирались для двух технологических процессов (рис. 1, 2):

1) при использовании электродов Arcair size 5/16X14(8,0 х 356 мм) cat.no.:42-059-007. Для данного эксперимента пробы воды отбирались в бухте Аякс (Японское море);

2) при использовании специальной сварочной проволоки порошковой наплавочной ППС-АПЛ2 D-1,6 мм (ТУ 1274-001-83763787), скорость - 265 мм/мин. Пробы воды были взяты из акватории Финского залива (Балтийское море).

б

Рис. 1. Расположение точек отбора проб морской воды: а - б. Аякс, Японское море; б - Финский залив, Балтийское море

Время горения дуги подводной сварки - 1 мин. Время забора проб - после наплавки. Сделано два валика по 100 мм.

Образцы наночастиц отмывали от морской воды, применяя последовательное осаждение на центрифуге, добавление дистиллированной воды и ресуспендирование. Процедуру повторяли 20 раз. Полученный осадок однократно отмывали этанолом и далее снова дистиллятом.

Для исследования выделенных наночастиц их суспензии объемом 10 мкл помещали на медную сеточку, покрытую формваровой пленкой, после чего высушивали при комнатной температуре. Микроанализ с помощью EDS выполняли с помощью детектора (Oxford Instruments Inca X-Max 8 мм2; Абингдон, Оксфордшир, Великобритания), соединенного с вакуумной камерой аналитического просвечивающего электронного микроскопа (JEM 2100, JEOL, Токио, Япония) с программным обеспечением Inca (Oxford Instruments, Абингдон, Оксфордшир, Великобритания). Время накопления спектров составляло 300 с.

Рис. 2. Внешний вид стенда для подводной сварки

Результаты

Электрод. Японское море

1 2 3

Рис. 3. Типы морфологического строения для частиц при использовании электрода: 1 - остроугольные (цитотоксичны); 2 - округлые (формируют агломераты); 3 - пленочные

Спектр 1

ф ♦ 1 *

#

и! ~ ♦ I . # . I

0 12 3 4 Полная шкала 301 имп. Курсор: 9.792 (1 имп.) 5 6 .....г... 1 1 .... 1 7 8 9 10 кэВ

Рис. 4. Точка 1, спектр 1

Результаты определения концентрации элементов в морской воде, мкг/л (ppb)

Определение концентраций химических элементов выполнено методом масс-спектро-метрии с индуктивно связанной плазмой на спектрометре для каждой точки. Для спектра 1 выявлен следующий химический состав элементов (табл. 1). Частицы представляют собой оксиды металлов (Си, Бе).

Таблица 1

Результат спектрального анализа 1 (электрод)

Наименование Бе Си С О Минеральная составляющая

% содержания 8,391 19,526 0,525 0,277 71,281

Рис. 5. Точка 2, спектр 2

Для спектра 2 выявлен более богатый химический состав элементов (табл. 2): добавились Si, Mg, Ca, S, P и отсутствует Си по сравнению со спектром 1. Среди примесных элементов наибольшее содержание выявлено для кальция.

Таблица 2

Результат спектрального анализа 2 (электрод)

Наименование Fe P с О 8 Mg N Са Минеральная составляющая

% содержания 14,795 2,139 0,277 0,525 4,772 1,254 0,392 8,352 1,74 65,754

В целом химический состав твердых частиц подводной сварки, сформированных при использовании электродов, представлен несколькими основными элементами металлов: Fe, Си и незначительным количеством примесных элементов (Mg, Si, P, Ca). Следует отметить незначительное содержание кислорода и углерода в рассматриваемых пробах (рис. 6).

Проволока. Балтийское море

Рис. 6. Типы морфологического строения для частиц при использовании проволоки:

глобулярные (формируют агломераты)

Ключевое отличие морфологического строения твердых частиц, сформированных при производстве работ по подводной сварке специальной проволокой, заключается в том, что все частицы имеют ярковыраженное глобулярное строение и в процессе микроскопического анализа не было выявлено остроугольных частиц или частиц иной формы. Сферические частицы отличаются лишь геометрическими параметрами, имея различный диаметр. Агломераты, сформированные данными твердыми частицами, менее плотные и могут в процессе динамического воздействия потоков воды вновь рассыпаться на первичные частицы (рис. 6).

Спектральный анализ частиц, сформированных при использовании в подводной сварке специальной проволоки, выявил преобладание металлов Fe, Т и высокое содержание примесных элементов Мп, Са, А1 (рис. 7, табл. 3).

Б С1 к К^ Са

3 12 3 4

Полная шкала 1845 имп. Курсор: 9.822 (3 имп.)

••.......!

;

Рис. 7. Точка 1, спектр 1

Результат спектрального анализа 1 (проволока)

Таблица 3

Наименование Fe ТС C O Al Mn Ca Минеральная составляющая

% содержания 15,836 10,296 0,277 0,525 1,487 13,593 8,352 49,634

Рис. 8. Точка 2, спектр 2

Для спектра 2 отличительной особенностью является наличие в составе химического элемента: Со, который встречается лишь в этой точке спектрального анализа (рис. 8, табл. 4). Как известно [11, 12], тяжёлые металлы являются серьезным загрязнителем окружающей среды, которая в местах активного антропогенного воздействия оказывает дополнительную нагрузку на устойчивость морских экосистем.

Таблица 4

Результат спектрального анализа 2 (проволока)

Наименование Fe C O Минеральная составляющая

% содержания 14,795 16,728 0,277 0,525 1,74 65,935

Полнаяшкала1280имп.Курсор:9.822 (9имп.) кэВ

Рис. 9. Точка 3, спектр 3

По сути, произведен спектральный анализ двух половин одного агломерата частиц. Ключевым различием спектров 2 и 3 является наиболее богатый набор элементов для спектра 3 среди всех рассматриваемых в данной работе (табл. 5). Данный факт свидетельствует о том, что, даже находясь в одном агломерате, частицы имеют разный химический состав и соответственно способны оказывать различное воздействие на живые организмы и окружающую среду. В данной пробе кроме металлов Fe, Т^ Мп, Mg, А1 выявлено высокое содержание и минорных компонентов: Са, Р, S, К (рис. 9).

Таблица 5

Результат спектрального анализа 3 (проволока)

Наименование Fe Т1 С О А1 Mg Мп № Са С1 К 8 Р Минер. Сост-ая

% содержания 14,8 10,3 0,3 0,5 1,7 1,5 1,3 13,6 1,0 8,4 5,6 7,2 4,8 4,2 24,9

Обсуждение результатов

Анализ морфологического состава частиц подводной сварки при использовании специальных электродов выявил три основных типа строения твердых частиц (рис. 3):

- остроугольные наночастицы. Представляют наибольшую опасность для живых организмов из-за повышенных цитотоксичных качеств. Острые края частиц при проникновении вглубь живых организмов способны наносить значительный ущерб, повреждая внутренние органы пищеварительной, кровеносной и других систем живых организмов [3, 9];

- конгломераты округлой формы. Сформированы первичными частицами нано- диапазона, которые, слипаясь краями, формируют довольно крупные, размером до нескольких микрометров, агломераты частиц. Данные агломераты представляют собой практически единую крупную частиц из-за очень плотного примыкания первичных частиц. Очевидно, проникающая способность крупных агломератов значительно уступает более мелким и остроугольным частицам;

- пленки. Данные частицы предположительно сформированы при высыхании воды по причине оседания более плотных частиц на внутренние стенки пробоотборника. При производстве работ по подводной сварке в открытой среде данные частицы выпадают в осадок, оказывая воздействия на нижний бентосный слой морских акваторий.

Спектральный анализ выявил высокое содержание минорных компонентов (Мп, К, Са, №, С1) и традиционные оксиды металлов, которые составляют основу твердых частиц и для традиционной электродуговой сварки [7, 8]. Низкое содержание кислорода свидетельствует о том, что частицы скорее неоксидные по составу; вероятно, это комплексные минеральные соединения, подтвердить это можно, например, рентгенофлуоресцентным или термическим анализом. Подобные исследования планируется проводить в будущем. Приведенные здесь результаты спектрального анализа отличаются количественными характеристиками представленных элементов; набор химических элементов для отобранных проб одинаков.

Заключение

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Проанализированы два типа проб подводной сварки, разтличающихся применяемыми материалами (электрод и проволока) и морской средой (Японское и Балтийское море соответственно). Выявлено разнородное морфологическое строение частиц при проведении работ по подводной сварке с электродами, для них выявлено преобладание твердых частиц остроугольной формы и пленочного строения. Для твердых частиц подводной сварки, полученных при использовании проволоки, характерно глобулярное строение частиц, которые, слипаясь, формируют многочисленные агрегаты.

Набор химических элементов при использовании специальной проволоки для подводной сварки значительно шире по сравнению с частицами, сформированными при использовании электродов. Например, появляются в существенных дозах минорные компоненты (Mn, K, Na, Cl и др.), которые не были выявлены при спектральном анализе проб с использованием электродов. Это отличие может быть связано с химическим составом используемых при эксперименте материалов.

Работа с данными пробами будет продолжена в области оценки токсикологического воздействия твердых частиц на живые тест-объекты, а именно на представителей морской биоты и гидробионтов. Именно такие виды оказываются под воздействием техногенных частиц подводной сварки, которая способна оказывать токсикологическое влияние на живые организмы [10, 5].

Благодарности

Авторы выражают благодарность сотрудникам ЦКП ДВФУ и ЦКП ДВГИ за предоставленное научное оборудование и выражают признательность специалистам СибНСХБ - филиала ФГБУН ГПНТБ за помощь при работе с литературой.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 2224-01169 «Изучение влияния производных компонентов подводной сварки на гидробионтов».

Заявленный вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Кононенко В.Я. Гипербарическая сухая подводная сварка (обзор) // Производственный раздел. 2008. Вып. 4. С. 44-50.

2. Мадатов Н.М. Сварка и резка металлов под водой. Москва: Машиностроение, 1975. 47 с.

3. Чащин М.В., Эллегсон Д.Г., Кабушка Я.С., Селдефлот И., Томассен И., Чащин В.П. Сварочный аэрозоль как фактор риска развития болезней органов кровообращения // Здоровье населения и среда обитания. 2013. № 5(242). С. 14-15.

4. Шестаков С.А. Подводная сварка и резка металлоконструкций морских нефтегазовых сооружений. Волгоград: ВолГАСУ, 2008. 164 с.

5. Hader D.-P., Erzinger G.S. Daphniatox - Online monitoring of aquatic pollution and toxic substances. Chemosphere. 2017;167:228-235. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.09.155

6. Kirichenko K.Y., Pikula K.S., Zakharenko A.M., Gridasov A.V., Parshin S.G., Medvedev S.A., Vakh-niuk I.A., Golokhvast K.S. Ecotoxicological assessment of underwater welding impact during the construction of marine pipelines. Advances in Raw Material Industries for Sustainable Development Goals. Litvinenko V. (eds). Taylor & Francis Group, London, 2021. P. 222-230. URL: https://www.-researchgate.net/publication/347652712_Ecotoxicological_assessment_of_underwater_welding_im-pact_during_the_construction_of_marine_pipelines - 30.08.2022.

7. Kirichenko K.Yu., Drozd V.A., Chaika V.V., Gridasov A.V, Kholodov A.S., Karabtsov A.A., Golokhvast K.S. Nano- and microparticles in welding aerosol: electronic and microscopic analysis. Physics Procedia. 2017;86:54-60. DOI: 10.1016/j.phpro.2017.01.019

8. Kirichenko K.Y., Kazarin O.A., Gridasov A.V., Kosyanov D.Y., Karabtsov A.A., Golokhvast K.S. The influence of electrode coating type on key parameters of PM10 fraction of the welding aerosol. AIP Conference Proceedings. 2017;1874:040017. DOI: 10.1063/1.4998090

9. Krabbe J., Esser A., Kanzler S., Braunschweig T., Kintsler S., Spillner J. et. al. The effects of zinc-and copper-containing welding fumes on murine, rat and human precision-cut lung slices. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2018;49:192-201. DOI: 10.1016/j.jtemb.2018.03.008

10. Mu Y., Wang Z., Wu F., Zhong B., Yang M., Sun F., Feng C., Jin X., Leung K.M.Y., Giesy J.P. Model for Predicting Toxicities of Metals and Metalloids in Coastal Marine Environments Worldwide. Environmental Science and Technology. 2018;52(7):4199-4206. DOI: 10.1021/acs.est.7b06654

11. Reale L., Ferranti F., Mantilacci S., Corboli M., Aversa S., Landucci F., Baldisserotto C., Ferroni L., Pancaldi S., Venanzoni R. Cyto-histological and morpho-physiological responses of common duck-

weed (Lemna minor L.) to chromium. Chemosphere. 2016;145:98-105. DOI: 10.1016/j.chemo-sphere.2015.11.047

12. Yin J., Wang A.-P., Li W.-F., Shi R., Jin H.-T., Wei J.-F. Time-response characteristic and potential biomarker identification of heavy metal induced toxicity in zebrafish. Fish and Shellfish Immunology. 2018;72:309-317. DOI: 10.1016/j.fsi.2017.10.047

FEFU: SCHOOL of ENGINEERING BULLETIN. 2022. N 4/53

Water Supply, Building Systems for Water Resources Protection www.dvfu.ru/en/vestnikis

Original article

http://doi.org/10.24866/2227-6858/2022-4/102-111

Kirichenko K., Chernousov V., Vakhnyuk I., Parshin S., Masyutin A., Gridasov A., Pogodaev A., Pikula K., Golokhvast K.

KONSTANTIN Yu. KIRICHENKO, Candidate of Biological Sciences, Researcher, REC Nanotechnology, kirichenko@sfsca.ru Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia

Siberian Federal Scientific Center for Agrobiotechnologies of the Russian Academy of Sciences, Krasnoobsk, Russia

VLADIMIR A. CHERNOUSOV, Researcher, chernousov@sfsca.ru

IGOR A. VAKHNYUK, Junior Researcher of the Information Support Sector of SibIME,

vakhniuk@sfsca.ru

KIRILL S. GOLOKHVAST, Doctor of Biological Sciences, Professor, Chief Researcher of the Laboratory of Toxicology and Pesticides, golokhvast@sfsca.ru, Siberian Federal Scientific Center for Agrobiotechnologies of the Russian Academy of Sciences, Krasnoobsk, Russia

SERGEY G. PARSHIN, Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Higher School of Physics and Technology of Materials, parshin@spbstu.ru Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University Saint-Petersburg, Russia

ALEKSANDR G. MASYUTIN, Candidate of Biological Sciences, Researcher, Laboratory

of Histology, Department of Cell Biology and Histology, imber.acidis@gmail.com,

http://orcid.org/0000-0002-8067-4261

Moscow State University named after M.V. Lomonosov

Moscow, Russia

ALEKSANDR V. GRIDASOV, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Director of the Industrial Safety Department, gridasov.av@dvfu.ru ANTON V. POGODAEV, Senior Lecturer, Director of the Competence Center in the Field of Materials Testing of the Department of Industrial Safety, pogodaev.av@dvfu.ru Polytechnic Institute

KONSTANTIN S. PIKULA, Candidate of Biological Sciences, Assistant of the Department of Oil and Gas Technologies and Petrochemistry, pikula_ks@dvfu.ru Far Eastern Federal University Vladivostok, Russia

Study of the morphological composition of particles in water samples during underwater welding

Abstract. This work is devoted to the study of the morphological structure of solid particles formed during underwater welding. Particles formed in two different technological processes are considered: when using electrodes and when using wire. The formed solid particles of underwater welding have a heterogeneous shape, the most common types are presented, for which a spectral analysis has been performed. Keywords: underwater welding, nano- and microparticles, ecology

For citation: Kirichenko K., Chernousov V., Vakhnyuk I., Parshin S., Masyutin A., Gridasov A., Pogodaev A., Pikula K.,

Golokhvast K. Study of the morphological composition of particles in water samples during underwater welding. FEFU:

School of Engineering Bulletin. 2022;(4):102-111. (In Russ.).

Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article.

The authors declare no conflict of interests.

REFERENCES

1. Kononenko V.Ya. Hyperbaric dry underwater welding (Review). Production section. 2008;(4):44-50. (In Russ.)

2. Madatov N.M. Welding and cutting of metals under water. Moscow, Mashinostroenie, 1975. 47 p. (In Russ.)

3. Chashchin M.V., Ellegson D.G., Kabushka Ya.S. Welding aerosol as a risk factor for the development of circulatory diseases. Population health and habitat. 2013;(5): 14-15. (In Russ.)

4. Shestakov S.A. Underwater welding and cutting of metal structures of offshore oil and gas facilities. Volgograd, VolGASU, 2008. 164 p. (In Russ.)

5. Häder D.-P., Erzinger G.S. Daphniatox - Online monitoring of aquatic pollution and toxic substances. Chemosphere. 2017;167:228-235. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.09.155.

6. Kirichenko K.Y., Pikula K.S., Zakharenko A.M., Gridasov A.V., Parshin S.G., Medvedev S.A., Vakh-niuk I.A., Golokhvast K.S. Ecotoxicological assessment of underwater welding impact during the construction of marine pipelines. Advances in Raw Material Industries for Sustainable Development Goals. Litvinenko V. (eds). Taylor & Francis Group, London, 2021. P. 222-230. URL: https://www.-researchgate.net/publication/347652712_Ecotoxicological_assessment_of_underwater_welding_im-pact_during_the_construction_of_marine_pipelines - 30.08.2022.

7. Kirichenko K.Yu., Drozd V.A., Chaika V.V., Gridasov A.V, Kholodov A.S., Karabtsov A.A., Golokhvast K.S. Nano- and microparticles in welding aerosol: electronic and microscopic analysis. Physics Procedia. 2017;86:54-60. DOI: 10.1016/j.phpro.2017.01.019

8. Kirichenko K.Y., Kazarin O.A., Gridasov A.V., Kosyanov D.Y., Karabtsov A.A., Golokhvast K.S. The influence of electrode coating type on key parameters of PM10 fraction of the welding aerosol. AIP Conference Proceedings. 2017;1874:040017. DOI: 10.1063/1.4998090

9. Krabbe J., Esser A., Kanzler S., Braunschweig T., Kintsler S., Spillner J. et. al. The effects of zinc-and copper-containing welding fumes on murine, rat and human precision-cut lung slices. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2018;49:192-201. DOI:10.1016/j.jtemb.2018.03.008

10. Mu Y., Wang Z., Wu F., Zhong B., Yang M., Sun F., Feng C., Jin X., Leung K.M.Y., Giesy J.P. Model for Predicting Toxicities of Metals and Metalloids in Coastal Marine Environments Worldwide. Environmental Science and Technology. 2018;52(7):4199-4206 DOI:10.1021/acs.est.7b06654

11. Reale L., Ferranti F., Mantilacci S., Corboli M., Aversa S., Landucci F., Baldisserotto C., Ferroni L., Pancaldi S., Venanzoni R. Cyto-histological and morpho-physiological responses of common duckweed (Lemna minor L.) to chromium. Chemosphere. 2016;145:98-105. DOI:10.1016/j.chemo-sphere.2015.11.047

12. Yin J., Wang A.-P., Li W.-F., Shi R., Jin H.-T., Wei J.-F. Time-response characteristic and potential biomarker identification of heavy metal induced toxicity in zebrafish. Fish and Shellfish Immunology. 2018;72:309-317. DOI: 10.1016/j.fsi.2017.10.047

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.