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

【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