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海水和海泥环境中厌氧细菌对海洋用钢微生物腐蚀行为的影响

段继周  
【摘要】: 随着人们对海洋的广泛开发和利用,海洋环境下金属构筑物的微生物腐蚀已引起了人们广泛的关注。本文研究了海水和海泥环境中硫酸盐还原菌(SRB)影响的海洋用钢的微生物腐蚀行为, 探讨了SRB腐蚀的作用机制,并研究了海泥环境中SRB对阴极保护电位的影响。考虑包括SRB在内的腐蚀环境因子,使用模糊聚类分析技术对区域性海洋沉积物腐蚀性进行了划分。 从我国渤海海域的海泥中成功富集培养出SRB。荧光显微镜观察发现,在接种SRB的修正的Postgate's C培养基中,SRB在316L SS表面附着发展并形成生物膜。生物膜的形成改变了不锈钢的电化学阻抗谱(EIS)特征。在接近自然腐蚀电位(Ecorr)附近,出现了显著的阳极电流峰值,电流峰值是硫化物氧化的结果。在SRB的厌氧环境中,由于硫化铁作为阴极去极化剂加速了阴极去极化反应,从而使阳极溶解增加,导致其钝性降低。 在SRB介质中长期浸泡后的XPS分析显示,表层钝化膜中的Cr/Fe比增加,钝化膜中出现了少量的Mo和S。在该环境介质中Cr的增加和Mo的出现,初步认为是一种钝化膜的保护性自修复过程。 在含有活性SRB的海泥环境中,弱极化曲线和显示,低合金钢的腐蚀速度先降低,后增加。根据EIS变化特征,提出了低合金钢在海泥中的腐蚀过程。初期是厌氧条件下的氢去极化,生成氧化物产物层;然后在SRB代谢产生的H2S作用下,发生氧化物到硫化物的转变。初期硫化物生成,腐蚀速度变化不大,后期随着硫化物的增加,不再具有保护性,而使腐蚀速度加快。根据其后期腐蚀速度变化和阻抗谱特征,有可能生物有机硫化物的存在加快了其腐蚀速度。 在SRB存在下,最佳阴极保护电位移向更负的值,-1030 mV(相对铜/硫酸铜电极,CSE)甚至更低的电位是需要的。在-1030 mVCSE保护电位下,保护电流密度约为11mA/m2。生成的硫化铁产物的不稳定保护作用,导致保护电位的降低。 考虑包括SRB在内的腐蚀环境因子,使用模糊聚类分析技术对区域性海洋沉积物腐蚀性进行了划分,并据此绘出腐蚀图谱。与因子打分法相比较,较好的反映了实际情况


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