Маріанська западина, розташована в західній частині Тихого океану, є найглибшою точкою на нашій планеті. Її максимальна глибина, що перевищує 11 кілометрів, разом з екстремальними умовами робить цю западину предметом цікавості для численних наукових досліджень. Уявімо, що на дно цієї западини було відправлено ковадло — символ міцності та стабільності, повідомляє Ukr.Media.
11 кілометрів глибини — це більше, ніж висота гори Еверест, якщо її перевернути! Найглибша офіційно виміряна точка називається “Безодня Челленджера” (Challenger Deep). Екстремальні умови включають не тільки величезний тиск, але й повну відсутність сонячного світла (вічна темрява) та низьку температуру (приблизно 1-4°C). Вибір ковадла як символу міцності робить гіпотетичний експеримент ілюстративним для демонстрації меж навіть “непохитних” матеріалів. Що ж станеться з таким важким і міцним об’єктом за умов крайніх глибин?
Фізичні умови в Маріанській западині
Тиск на дні Маріанської западини приблизно становить 1100 атмосфер, що суттєво впливає на будь-які матеріали, які опиняються на цій глибині. Ковадло, зазвичай виготовлене зі сталі, піддається цьому тиску. У таких умовах метали зазнають компресії та змін внутрішньої структури, які можуть варіюватися від незначних до критичних.
1100 атмосфер — це приблизно 110 мегапаскалів або еквівалент ваги 1100 автомобілів (кожен вагою в тонну), що тиснуть на один квадратний сантиметр поверхні. На відміну від загального уявлення, ковадло з сталі не буде миттєво “розчавлене” до порошку в класичному розумінні. Метали мають високу об’ємну стисливість (bulk modulus). Основний ефект тиску на сталь полягатиме не стільки в значному зменшенні об’єму, скільки в напруженні кристалічної решітки та можливих змінах у мікроструктурі та властивостях матеріалу (наприклад, збільшення крихкості) з часом, особливо у поєднанні з низькою температурою. Тиск також впливає на точки плавлення та реакційну здатність.
Корозія в солоній воді
Корозія — це процес, який посилюється під впливом солоної води океану. Сталь, що містить залізо, активно реагує з солями та киснем у воді, що призводить до утворення оксиду заліза або іржі. На глибині понад 11 кілометрів цей процес може бути змінений через відсутність кисню, але наявність сульфатів та інших мінералів у воді може сприяти іншим видам хімічної корозії, які впливають на цілісність металу.
На поверхні океану основним типом корозії сталі є аеробна корозія (за участю кисню), яка викликає іржу (оксиди заліза). На великих глибинах вміст розчиненого кисню дуже низький. Проте, там присутні сульфати (SO₄²⁻) і сульфатвідновлювальні бактерії (SRB). Ці бактерії можуть використовувати сульфати як окислювачі в анаеробних умовах, виділяючи сульфіди (S²⁻). Сульфіди є дуже агресивними до заліза та викликають сульфідну корозію, яка може бути навіть швидшою та більш руйнівною для сталі, ніж аеробна корозія на поверхні, оскільки утворюються неперетворювальні, непасивні плівки сульфідів.
При проектуванні обладнання для глибоководних робіт недостатньо враховувати лише аеробну корозію. Необхідно використовувати матеріали або захисні покриття, стійкі до анаеробної сульфідної корозії. Часто використовуються нержавіючі сталі з особливим легуванням, титанові сплави або композитні матеріали. Електрохімічний захист (наприклад, катодний захист) також є поширеною практикою.
Біокорозія
Незважаючи на екстремальні умови, в Маріанській западині живуть мікроорганізми, адаптовані до високого тиску, низьких температур та повної відсутності сонячного світла. Деякі з цих мікроорганізмів здатні брати участь у процесі біокорозії, використовуючи метали як джерело живлення. Це може прискорити руйнування металу ковадла, підвищуючи його крихкість та сприяючи подальшому розкладанню.
Джерело: ukr.media
Фізичні умови в Маріанській западині
Тиск на дні Маріанської западини приблизно становить 1100 атмосфер, що суттєво впливає на будь-які матеріали, які опиняються на цій глибині. Ковадло, зазвичай виготовлене зі сталі, піддається цьому тиску. У таких умовах метали зазнають компресії та змін внутрішньої структури, які можуть варіюватися від незначних до критичних.
1100 атмосфер — це приблизно 110 мегапаскалів або еквівалент ваги 1100 автомобілів (кожен вагою в тонну), що тиснуть на один квадратний сантиметр поверхні. На відміну від загального уявлення, ковадло з сталі не буде миттєво “розчавлене” до порошку в класичному розумінні. Метали мають високу об’ємну стисливість (bulk modulus). Основний ефект тиску на сталь полягатиме не стільки в значному зменшенні об’єму, скільки в напруженні кристалічної решітки та можливих змінах у мікроструктурі та властивостях матеріалу (наприклад, збільшення крихкості) з часом, особливо у поєднанні з низькою температурою. Тиск також впливає на точки плавлення та реакційну здатність.
Корозія в солоній воді
Корозія — це процес, який посилюється під впливом солоної води океану. Сталь, що містить залізо, активно реагує з солями та киснем у воді, що призводить до утворення оксиду заліза або іржі. На глибині понад 11 кілометрів цей процес може бути змінений через відсутність кисню, але наявність сульфатів та інших мінералів у воді може сприяти іншим видам хімічної корозії, які впливають на цілісність металу.
На поверхні океану основним типом корозії сталі є аеробна корозія (за участю кисню), яка викликає іржу (оксиди заліза). На великих глибинах вміст розчиненого кисню дуже низький. Проте, там присутні сульфати (SO₄²⁻) і сульфатвідновлювальні бактерії (SRB). Ці бактерії можуть використовувати сульфати як окислювачі в анаеробних умовах, виділяючи сульфіди (S²⁻). Сульфіди є дуже агресивними до заліза та викликають сульфідну корозію, яка може бути навіть швидшою та більш руйнівною для сталі, ніж аеробна корозія на поверхні, оскільки утворюються неперетворювальні, непасивні плівки сульфідів.
При проектуванні обладнання для глибоководних робіт недостатньо враховувати лише аеробну корозію. Необхідно використовувати матеріали або захисні покриття, стійкі до анаеробної сульфідної корозії. Часто використовуються нержавіючі сталі з особливим легуванням, титанові сплави або композитні матеріали. Електрохімічний захист (наприклад, катодний захист) також є поширеною практикою.
Біокорозія
Незважаючи на екстремальні умови, в Маріанській западині живуть мікроорганізми, адаптовані до високого тиску, низьких температур та повної відсутності сонячного світла. Деякі з цих мікроорганізмів здатні брати участь у процесі біокорозії, використовуючи метали як джерело живлення. Це може прискорити руйнування металу ковадла, підвищуючи його крихкість та сприяючи подальшому розкладанню.
Джерело: ukr.media
Корозія в солоній воді
Корозія — це процес, який посилюється під впливом солоної води океану. Сталь, що містить залізо, активно реагує з солями та киснем у воді, що призводить до утворення оксиду заліза або іржі. На глибині понад 11 кілометрів цей процес може бути змінений через відсутність кисню, але наявність сульфатів та інших мінералів у воді може сприяти іншим видам хімічної корозії, які впливають на цілісність металу.
На поверхні океану основним типом корозії сталі є аеробна корозія (за участю кисню), яка викликає іржу (оксиди заліза). На великих глибинах вміст розчиненого кисню дуже низький. Проте, там присутні сульфати (SO₄²⁻) і сульфатвідновлювальні бактерії (SRB). Ці бактерії можуть використовувати сульфати як окислювачі в анаеробних умовах, виділяючи сульфіди (S²⁻). Сульфіди є дуже агресивними до заліза та викликають сульфідну корозію, яка може бути навіть швидшою та більш руйнівною для сталі, ніж аеробна корозія на поверхні, оскільки утворюються неперетворювальні, непасивні плівки сульфідів.
При проектуванні обладнання для глибоководних робіт недостатньо враховувати лише аеробну корозію. Необхідно використовувати матеріали або захисні покриття, стійкі до анаеробної сульфідної корозії. Часто використовуються нержавіючі сталі з особливим легуванням, титанові сплави або композитні матеріали. Електрохімічний захист (наприклад, катодний захист) також є поширеною практикою.
Біокорозія
Незважаючи на екстремальні умови, в Маріанській западині живуть мікроорганізми, адаптовані до високого тиску, низьких температур та повної відсутності сонячного світла. Деякі з цих мікроорганізмів здатні брати участь у процесі біокорозії, використовуючи метали як джерело живлення. Це може прискорити руйнування металу ковадла, підвищуючи його крихкість та сприяючи подальшому розкладанню.
Джерело: ukr.media
Біокорозія
Незважаючи на екстремальні умови, в Маріанській западині живуть мікроорганізми, адаптовані до високого тиску, низьких температур та повної відсутності сонячного світла. Деякі з цих мікроорганізмів здатні брати участь у процесі біокорозії, використовуючи метали як джерело живлення. Це може прискорити руйнування металу ковадла, підвищуючи його крихкість та сприяючи подальшому розкладанню.
Джерело: ukr.media
Джерело: ukr.media
Джерело: ukr.media
Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *