CC BY
12Результаты проводимых гигиенических исследований, анализ заболеваемости с временной утратой трудоспособности, профессиональной заболеваемости и оценки функционального состояния организма работающих позволяют установить приоритетные факторы риска производства и неблагополучие со стороны здоровья работников [3], [6].
В целях обеспечения безопасных условий труда и сохранения здоровья рабочих необходим комплексный подход к реализации мероприятий по улучшению условий труда работников:
1. снижение уровня воздействия вредных и опасных производственных факторов за счет внедрения современного оборудования и усовершенствования выполняемых технологических процессов;
2. необходимость внедрения комплексной системы минимизации риска здоровью за счет улучшения условий труда;
3. применение специализированных пищевых продуктов в лечебно-профилактических целях для адаптации организма;
4. применение современных экологически безопасных теплозвукоизоляционных материалов.
Список литературы:
1. СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве»;
2. Ноткин Е.Л. Об углубленном анализе заболеваемости с временной нетрудоспособностью / Е.Л. Ноткин // Гигиена и санитария. - 1979. - №5. - С. 40-45.
3. Потапов А.И. Методологические принципы оценки риска нарушения здоровья рабочих различных профессий / А.И. Потапов, Б.В. Устюшин, Т.К. Татянюк // Научные труды ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана. - М., 2001. - Вып. 1. - С. 255-258.
4. Потапов А.И. Проблемы современной гигиены / А.И. Потапов, В.Н. Ракитский // Материалы XI Всерос. съезда гигиенистов и санитарных врачей. - М., 2012. - Т. 1. - С. 41-49.
5. Руководство по оценке профессионального риска для здоровья работников. Организационно-методические основы, принципы и критерии оценки. - М., 2004.
6. Российская энциклопедия по медицине труда / под ред. акад. РАМН Н.Ф. Измерова. - М.: Медицина, 2005. - 633 с.
7. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда (Р 2.2.2006-05) / Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. - М., 2005. -142 с.
Volgina N.I.
candidate of technical sciences, docent Moscow Polytechnic University Sharipzyanova G.H. candidate of technical sciences, docent Moscow Polytechnic University Hlamkova S.S. candidate of technical sciences, docent Moscow Polytechnic University
Волгина Наталья Ивановна
кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлургия», Московский политехнический университет Шарипзянова Гюзель Харрясовна кандидат технических наук, доцент кафедры ««Металлургия», Московский политехнический университет Хламкова Светлана Сергеевна кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлургия», Московский политехнический университет
THE DESTRUCTION OF THE BASE METAL PIPES, OPERATED IN BIOCORROSION ENVIRONMENTS
РАЗРУШЕНИЕ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА ТРУБ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В
БИОКОРРОЗИОННЫХ СРЕДАХ
Summury: The article presents the results of the evaluation of the influence of the structural state of the base metal pipe for resistance to corrosion carbon and low alloy steels, used in biokor-rodinnych environments. Through the destruction of pipelines or storage tanks causes loss of production, environmental pollution, leads to explosion and fire risk. Little studied in this area, there remains the question of the influence of the metal structure of pipelines on the processes of bio-corrosion. Protection of pipelines from bio-corrosion through the development of modern methods of evaluation biocorrosion aggressiveness - one of the urgent issues. The solution to this problem requires the study of the distribution and corrosion activity of SRB in the soil of pipelines.
Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal) #14, 2016 ШШ
Key words: tubing, biogenic sulphatereduction, corrosion, hydrogen sulfide corrosion failure.
Аннотация: В статье приводятся результаты оценки влияния структурного состояния основного металла труб на сопротивление коррозионному разрушению углеродистых и низколегированных сталей, эксплуатируемых в биокоррозионных средах. Сквозное разрушение трубопроводов или резервуаров влечет за собой потерю продукции, загрязнение окружающей среды, приводит к взрыво- и пожароопасно-сти. Практически не изученным в данной области остается вопрос влияния структуры металла трубопроводов на процессы биокоррозии. Защиту трубопроводов от биокоррозии на основе разработки современных способов оценки биокоррозионной агрессивности - одна из актуальных проблем. Решение этой проблемы требует изучения распространения и коррозионной активности СВБ в грунтах трубопроводов.
Ключевые слова: трубопровод, биогенная сульфатредукция, биокоррозия, сероводород, коррозионное разрушение.
Постановка проблемы заключается в причине аварий подземных трубопроводов. Даже в условиях штатно работающей системы электрохимической защиты (ЭХЗ), основной причиной остается почвенная коррозия, существенный вклад в которую вносит биокоррозионная активность грунта.
Анализ последних исследований и публикаций показал следующее: по зарубежным данным, от 10 до 50% случаев коррозионных повреждений подземных сооружений связано с деятельностью почвенной микрофлоры [1]. Ежегодная сумма потерь, официально учтенных как биогенные, в промышленно -развитых странах, где антикоррозионная защита осуществляется удовлетворительно, составляет от 2 до 3% стоимости произведенных материалов [3]. При этом в США не менее 75% случаев локальных коррозионных поражений приписывают активности сульфатвосста-навливающих бактерий (СВБ). В нашей стране потери нефтяной промышленности по причине биокоррозии составляют до 2 % стоимости металлофонда, причем 70-80% этих потерь относят за счет коррозии с участием СВБ [1, 2, 8, 10].
Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы заключается в надежной защите от коррозии с участием биогенных факторов, что представляет собой сложную техническую задачу. Необходимо отметить, что микроорганизмы принимают участие в наиболее опасной разновидности коррозионных процессов, а именно, в местных коррозионных разрушениях: питтинге, язвенной коррозии под изоляционным покрытием, ручейко-вой коррозии, коррозионном растрескивании под напряжением (КРН) и т.п.[9]. Локальная коррозия при ничтожных потерях металла может вызвать катастрофическое падение прочности и труднее
подается контролю. Сквозное разрушение трубопроводов или резервуаров влечет за собой потерю продукции, загрязнение окружающей среды, приводит к взрыво- и пожароопасности как за счет попадания в среду транспортируемых горючих продуктов (нефти, газа), так и при накоплении пи-рогенных биогенных продуктов коррозии, например, сульфидов железа [4, 8]. В этом случае не удается избавиться от опасности за счет увеличения припуска толщины стенки труб для компенсации потерь металла, необходимо применение специальных мер по устранению причин локализации коррозии, т.е. контроль фактора биокоррозии.
Помимо внутренней коррозии при транспортировке сероводородсодержащих газов или нефти, условия биокоррозии могут реализоваться в грунтах с высоким уровнем сульфидогенеза.
Практически не изученным в данной области остается вопрос влияния структуры металла трубопроводов на процессы биокоррозии.
Защиту трубопроводов от биокоррозии на основе разработки современных способов оценки биокоррозионной агрессивности - одна из актуальных проблем. Решение этой проблемы требует изучения распространения и коррозионной активности СВБ в грунтах трубопроводов (цель исследований).
Изложение основного материала. Исследования выполнены на стали 20ХФ (химический состав и механические свойства указаны в табл. 1 и 2).
Для исследования из стали 20ХФ были изготовлены плоские образцы размером 100х10х2 мм. Металлографические исследования выполняли на шлифах, отобранных от основного металла. Кроме того, после металлографических исследований проводили замеры твердости на твердомере Вик-керс при нагрузке 10 кГс.
Таблица 1
Химический состав исследованной стали_
Марка стали Содержание элементов, %
20ХФ C Si Mn S P V Cr Cu Ni Cэкв
0,14 0,27 0,53 0,007 0,005 0,072 0,58 0,08 0,08 0,37
ТУ 390147016115-2000 0,130,17 0,170,37 0,450,65 < 0,018 < 0,015 0,040,06 0,5-0,7 < 0,20 < 0,20 < 0,40
Образцы из стали 20ХФ были подвергнуты испытанию на коррозионное растрескивание. Исследование коррозионной стойкости металла проводили в соответствии с ГОСТ 9.019-74 (ИСО 9591-89). Влияние коррозионно-агрессивных сред на металл оценивалось по глубине коррозионного поражения поверхности образцов.
Испытания на коррозионное растрескивание проводили на лабораторной установке, моделирующей условия анаэробной биокоррозии (рис. 1). Образцы, закрепленные в устройстве для создания прогиба, помещали в емкости из нержавеющей стали с различной коррозионно-активной средой.
Предварительно в емкости был залит раствор карбоната (0,01 г/л), таким образом, чтобы он был на 5 мм выше образцов. К каждой емкости была подведена трубка для осуществления барботажа (продувания) биогенными газами. В процессе исследований было оценено влияние трех сред:
1) Среда «А». Солевой бикарбонатный раствор + барботаж (газовой фазой над культуральной жидкостью накопительной культуры сульфатвос-станавливающих бактерий (СВБ)).
В этом случае моделировались условия воздействия биогенных газов на металл под отслоившимся противокоррозионном покрытием.
Рисунок 1 Установка, моделирующая условия биокоррозии
Осуществлялся продув инертным газом N2 через накопительную культуру СВБ, которая была выращена на среде, состоящей:
K2HPO4 - 0,5г.; NH4CL - 1г.; Na2SO4 - 1г.; MgSO4*7H2O - 2г.;
Др. экстракт - 0,5г.; дист. H2O - 1л.
2) Среда «В». Солевой бикарбонатный раствор + барботаж инертным газом N2..
В этом случае имитировались условия отсутствия биогенных факторов. Для этого через стерильную коррозионную среду с раствором бикарбоната продув N2 осуществлялся напрямую, минуя культуру СВБ.
3) Среда «С». Солевой бикарбонатный раствор + барботаж газовой фазы над культуральной жидкостью накопительной культуры сульфатвос-станавливающих бактерий + барботаж N2.
Здесь моделировались условия комбинированной анаэробной коррозии с биогенными газами (условия in situ). Также как и в первом случае, продув N2 осуществляли через накопительную культуру СВБ, но дополнительно оценивалось од-
новременное влияние микроорганизмов. Для этого в среде были растворены метаболиты.
Исследования продолжались 58 суток. После окончания испытаний образцы были изъяты для металлографических исследований.
Результаты исследований и их обсуждение
Сталь 20ХФ относится к низколегированным сталям. Основными легирующими элементами являются кремний марганец (Мп), хром (Сг) и ванадий (V). Она отличается повышенной стабильностью механических характеристик, низкой температурой вязко-хрупкого перехода, повышенной стойкостью к общей и язвенной коррозии, стойкостью к сульфидному коррозионному растрескиванию и образованию водородных трещин (табл. 1, 2).
Микроструктура основного металла исследуемой стали представлена на рис. 2. Как видно, основной металл имеет феррито - перлитную структуру (рис. 2а) с содержанием ферритной фазы около 45%, твердость основного металла составляет 180 - 185 НУ.
Рисунок 2 Микроструктуры основного металла, х240
Влияние коррозионно-агрессивных сред на основной металл оценивалось по глубине коррозионного поражения поверхности образцов.
В среде «А», моделирующей условия воздействия биогенных газов на металл под отслоившемся противокоррозионным покрытием, глубина коррозионного поражения составила 8, 5 мм.
В среде «В», воспроизводящей условия отсутствия биогенных факторов глубина поражения составила 12 мм.
В среде «С», моделирующей условия анаэробной коррозии с биогенными газами глубина повреждения которых составляет 9 мм (рис.3)
Глубина поражения
8,5
12
9
ABC
Рисунок 3 - Глубина коррозионного поражения металла в различных средах
Таким образом, для феррито - перлитной структуры максимальное повреждение 12 мм зафиксировано в среде «В», на основании чего можно сделать вывод об отсутствии стойкости указанной структуры к условия отсутствия биогенных факторов.
Выводы и предложения.
Исследование влияния коррозионно-агрессивных сред на основной металл трубы установило:
1. В результате исследований установлено, что ферритная составляющая структуры лучше сопротивляется коррозионному поражению в среде «А», моделирующей условия воздействия био-
генных газов на металл под отслоившимся противокоррозионным покрытием.
2. Максимальное повреждение основного металла трубы наблюдается в среде «В», воспроизводящей условия отсутствия биогенных факторов, т.е. условия строго анаэробной коррозии оказывают большее воздействие на феррито-перлитную структуру, чем условия полного влияния и анаэробных и аэробных факторов. Можно предположить, что в данном случае имелось отчасти пассивирующее воздействие анаэробных биогенных факторов, а именно - колонизации поверхности культурой СВБ и воздействия биогенных газов. Подобную закономерность для опытов такой же продолжительности (58 суток) установили и дру-
гие исследователи. Биогенные факторы начинают превалировать в коррозионных поражениях при продолжительном воздействии (более 3-х месяцев). Для установления влияния полного микробиологического фактора (аэробный + анаэробный) необходимы дальнейшие опыты большей продолжительности.
3. Результаты проведенных исследований показали, что для дальнейшего моделирования агрессивных биогенных условий и определения к ним чувствительные структуры металла необходимо ввести в среду фактор аэробной активности
(О2 и СО2).
Список литературы
1. Ремизов В.В., Тухбатуллин Ф.Г., Королев М.И., Карпов С.В., Волгина Н.И., Салюков В.В. Коррозионное растрескивание труб под напряжением - основная причина аварий магистральных газопроводов. Газовая промышленность. Серия: Ремонт трубопроводов. Научно-технический сборник № 4. - М.: ИРЦ Газпром, 2001, с.3-12.
2. Герасименко А.А. О проблемах защиты конструкций от микробиологической коррозии и методах определения стойкости металлов и покрытий к биоповреждениям // Защита металлов. -1979. - т.15. - №4. - с.426-431.
3. Герасименко А.А. Защита машин от биоповреждений. - М.: Машиностроение, 1984.
5. Гетманский М.Д., Панов М.К., Рождественский Ю.Г., Низамов К.Р., Калимуллин А.А. Исследование структуры сульфидных пленок, образующихся в процессе коррозии стали в сероводородной минерализованной водной среде // Коррозия и защита.-1982.-1.-с. 5-8.
6. Гоник А.А., Гетманский М.Д., Низамов К.Р., Рождественский Ю.Г., Яскин Л.И. Исследование коррозии и средств защиты трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащий нефтяной газ // Коррозия и Защита в нефтегазовой промышленности.-М.Д981.-4. с.20-22.
7. Липович Р.Н., Низамов К.Р., Асфандияров Ф.А, Гоник А.А., Гетманский М.Д. Методы борьбы с образованием сероводорода в нефтяных пластах и микробиологической коррозией // Методы определения биостойкости материалов / Сб.-М.:ВНИИСТ, 1979.-60 с.
8. Притула В.В., Долганова Е.Н., Долганов М.Л. Истинная оценка коррозионной агрессивности грунта // Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. - 1980. - №9. - с.2-6.
9. Саакиян Л.С., Ефремов А.П. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии. -М.: Недра, 1982. - 265 с.
10. Allred R.C., J.D. Olson, D.S. Olson. Corrosion is controlled by bacteriocide treatment // World Oil. - 1959. V.149. №6. - p.111-112.
Olga Gazisovna Besimbaeva
Associate professor of "Mine survey and geodesy" department, cand.tech.sci.,
Karaganda state technical university Elena Nikolaevna Khmyrova Associate professor of "Mine survey and geodesy" department, cand.tech.sci.,
Karaganda state technical university
Elena Alekseevna Oleynikova M.A.Sc., Senior lecturer of "Mine survey and geodesy" department
Karaganda state technical university
Бесимбаева Ольга Газисовна
Кандидат технических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии Карагандинский государственный технический университет
Хмырова Елена Николаевна Кандидат технических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии Карагандинский государственный технический университет
Олейникова Елена Алексеевна Магистр технических наук, старший преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии
Карагандинский государственный технический университет
SURVEYING THE PROVISION OF MINING WITH THE USE OF INNOVATIVE TECHNOLOGIES
МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Summary: introduction of CASS at the surveyor providing of productive processes on mining enterprises allows to decide mining and processing tasks in short spaces. In addition creates the terms of safe conduct of mountain works and rational extraction of bowels of the earth. Presently producers at the market present large diversity of sweepable equipment, however at creation of automated systems, a surveyor must provide the required exactness of implementation of works. On results undertaken studies, taking into account a geological structure and feature of working off ore bodies, the automated complex of the surveyor providing offers authors
