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硫酸盐还原菌和极化电位对海洋结构用钢在海泥中的应力腐蚀开裂敏感性的影响

朱永艳  
【摘要】: 海洋设施长期处于恶劣的腐蚀环境中,如不加以防护,一旦发生应力腐蚀开裂(SCC),损失就会极为惨重。海底泥土区环境十分重要,因为管线和平台桩腿等都埋在海底泥中。海底泥中硫酸盐还原菌(SRB)十分活跃,而且为了防止腐蚀,海泥中的设施无一例外地采取了阴极保护,相当于设施处在长期稳定的充氢状态。因此非常有必要研究海泥中的活性SRB和极化电位对海洋结构用钢在海泥中的氢渗透行为和SCC敏感性造成的影响,弄清SCC发生和发展的过程以便采取相应的措施减缓或防止SCC。 本文通过慢应变速率拉伸实验(SSRT)、电化学阻抗谱(EIS)技术、动电位扫描极化曲线测定实验和氢渗透实验等研究了海泥中SRB和极化电位对16Mn钢和管线钢X56(API X56)的SCC敏感性造成的影响。 从渤海海泥中富集得到SRB菌种,并做出了SRB在海泥中的生长曲线;在荧光显微镜下观察SRB为弧状,可以归为脱硫弧菌属,为革兰氏阴性菌;海泥中活性SRB数量与硫电位等主要腐蚀环境因子具有一定的对应关系。 SSRT结果表明,施加阴极极化电位可以使试样断裂脆性特征明显,SCC敏感性增大;海泥中活性SRB浓度越高,断裂脆性特征越明显,SCC敏感性越大。在含SRB海泥中或阴极极化电位条件下,两种钢都容易发生SCC,氢脆(HIC)起主要作用。 随着浸泡天数的增加,试样在灭菌海泥中的Rp一直增大;在含SRB海泥中Rp先增大,又变小,并呈现出显著的Warburg阻抗特征;在灭菌海泥中,两种试样在阳极电位范围内无SCC敏感区,而在阴极电位范围内有明显的SCC敏感区;在含SRB海泥中,在阳极电位范围和阴极电位范围内均有SCC敏感区;SRB代谢产物既有阳极去极化作用,又有阴极去极化作用,能使腐蚀电流密度增加。 活性SRB的存在能够促进试样在海泥中的氢渗透;在实海工程应用中,两种钢在含SRB海泥中的氢渗透电流密度大约是在不含SRB海泥中的3~4倍。阴极极化电位能够促进试样在灭菌海泥中的氢渗透。在含SRB海泥中对试样施加阴极极化电位,氢渗透电流密度大于不加阴极极化电位时的氢渗透电流密度,也大于在不含SRB的海泥中的氢渗透电流密度。


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