Биокоррозия является одной из причин выхода из строя обо­рудования и трубопроводов в водных средах [20].

Микроорганизмы участвуют в образовании биообрастаний, при этом их развитию способствует адсорбция отрицательно за­ряженных микроорганизмов на поверхности металла и накоп­ление на этих участках более высоких концентраций питатель­ных веществ, чем в окружающей среде [21, 22]. В коррозионных процессах преимущественно принимают участие следующие основные группы микроорганизмов: сульфатвосстанавливающие, кислотообразующие, железобактерии, плесне- и слизеобразующие, углеводородные.

Действие на металл сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) является одним из главных факторов биокоррозии [20, 23, 24]. СВБ анаэробны и в системах охлаждения развиваются под рыхлыми отложениями, накапливающимися вблизи подъ­емов и изгибов труб, в зонах застоя воды. В условиях отсут­ствия кислорода активность этих бактерий тем выше, чем боль­ше в среде сульфатов и органических соединений [25]. Роль СВБ в коррозионном процессе заключается в том, что они об­легчают катодный процесс, что приводит к усилению коррозии металла |26]. Кроме того, при бактериальном восстановлении сульфатов происходит накопление в среде сероводорода и суль­фидов, в результате чего имеет место сульфидная коррозия ме­талла. В присутствии СВБ протекают следующие реакции [26,27]:

Н₂O → Н⁺ + ОН^- ,

Fe → Fe²⁺ + 2e,

2Н⁺ + 2е → 2Н.

SO^2-₄ + 8H (СВБ) → S2- + 4H2O,

Fe²⁺ + S^2-  → FeS,

2Fe²⁺ + 6OH^- → 3Fe(OH)₂,

4Fe + SO^2-₄ + 4H2O → FeS + 3Fe(OH)₂ + 2OH^-

В присутствии растворенного в воде кислорода гидроксид Fe(II) окисляется до гидроксида Fe(III).

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2Н₂О → 4Fe(OH)₃

В продуктах коррозии стали в присутствии СВБ содержатся сульфиды, гидроксиды железа [28]. Под отложениями находят­ся глубокие язвы и питтинги. Разрушение чугуна сопровожда­ется графитацией, поверхность его покрывается непрочной плен­кой, состоящей из смеси сульфидов железа с графитом [17, 26].

Коррозия под действием СВБ в системах охлаждения может протекать с очень высокой скоростью. Сквозное разрушение стального образца толщиной 0,4 мм произошло через 60 сут при скорости коррозии 2,5 мм/год [29]. Нержавеющая сталь, никель и другие сплавы, используемые для изготовления тепло­обменников и емкостей, вышли из строя через 60—90 сут. Ско­рость питтинговой коррозии при этом изменялась от 1,3 до 5,1 мм/год. В оборотных водах ПО «Нижнекамскнефтехим» ско­рость коррозии углеродистой стали в присутствии СВБ превы­шает скорость коррозии в воде без бактерий в 3—6 раз [30]. По результатам обследований семи НПЗ концентрация СВБ в оборотных водах достигает 2,5•10⁵ клеток/мл [31]. Коррозион­но-опасными считаются водные среды с содержанием СВБ бо­лее 100 клеток/мл [20].

В группу кислотообразующих входят микроорганизмы, тио­новые бактерии, грибы, дрожжи и другие, продуктами метабо­лизма которых являются органические и неорганические кисло­ты. Тионовые бактерии окисляют сульфиды, элементарную се­ру, сераорганические соединения с образованием сульфатов и серной кислоты, при этом pH среды может снижаться до 0,6 и даже ниже, стимулируя процесс коррозии с водородной де­поляризацией. Реакции окисления протекают следующим обра­зом [26]:

FeS + Н₂O + 3,5O₂      (Бактерии) → FeSO₄ + H₂SO₄,

S + Н₂O + 1,5O₂ (Бактерии) → H₂SО₄.

Концентрации тионовых бактерий в оборотных водах НПЗ составляют от 2,5•10² до 2,5•10⁵ кл/мл, при этом их коли­чества выше 2500 кл/мл коррозионно-опасны. Тионовые бактерии увеличивают скорость коррозии углеродистой стали в 2 — 3 раза [31].

Железо бактерии окисляют Fe(II) до Fe (III) с образованием объемистых осадков гидроксида Fe(III) [26], под которыми об­легчается развитие анаэробных микроорганизмов, в том числе СВБ. Стимуляция коррозионного процесса вследствие взаимо­связи агрессивных микроорганизмов приведена на рис. 10.3.

рис. 10.3. Взаимосвязь кoppoзионно-агpeccивных микроорганизмов в процессе коррозии сталей [27]

В продуктах коррозии присутствуют оксиды, гидроксиды, суль­фиды железа, сероводород, уксусная кислота, элементарная сера и др.

Слизе- и плеснеобразующие микроорганизмы создают на по­верхности металла плотные желатинообразные колонии, обус­ловливающие функционирование пар дифференциальной аэра­ции и приводящие к развитию локальной коррозии трубопрово­да, емкостей, аппаратов.

В целом биокоррозия металлов вносит значительный вклад в процесс разрушения оборудования и трубопроводов в водных средах. В настоящее время этот вид коррозии изучен недоста­точно.