本文關(guān)鍵詞：海水冷卻系統(tǒng)中管線用銅合金的微生物腐蝕與防護(hù)研究

  更多相關(guān)文章： 海水冷卻系統(tǒng) 銅合金 微生物腐蝕 硫酸鹽還原菌 磺基甜菜堿

【摘要】：海水冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)海水處于不斷流動的狀態(tài),但在某些特殊情況下冷卻水流速降低,甚至可能發(fā)生臨時停滯,造成海水中懸浮物的沉降,并逐步聚集、成團(tuán)、形成顆粒沉淀,再加上好養(yǎng)微生物生殖、代謝和死亡分解后的尸體,很容易在管線的底部形成污泥,繼而為厭氧微生物的生殖提供庇護(hù)場所,大大增加了管線腐蝕的風(fēng)險。銅及其合金由于具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能、機(jī)械加工性能和耐海水腐蝕性能,被廣泛用作濱海工廠海水冷卻系統(tǒng)的管線材料。相關(guān)證據(jù)表明,銅合金的防污效果主要表現(xiàn)在對一些大型污損生物如藤壺、貽貝等具有毒害作用,它們對SRB卻具有腐蝕敏感性。目前關(guān)于銅合金特別是黃銅材料的微生物腐蝕(MIC)研究還比較少,其腐蝕過程的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步發(fā)掘。本論文以海水中常見的腐蝕性微生物SRB為實驗菌種,采用離線分析的方法在實驗室模擬海水冷卻系統(tǒng)中SRB的生境,調(diào)查了其生長行為及成膜規(guī)律。并以管路系統(tǒng)中常用的硅黃銅(HSi80-3)和白銅(BFelO-1-1)為研究對象,結(jié)合微生物技術(shù)、顯微分析技術(shù)和電化學(xué)研究方法等進(jìn)一步對比分析了兩種銅合金在SRB作用下的腐蝕行為、SRB生物膜在合金表面的生成過程及其對腐蝕產(chǎn)生的影響。研究發(fā)現(xiàn),銅合金在成分上的差異未能改變SRB的附著特性,與HSi80-3相比,SRB更傾向于附著在BFe10-1-1表面,在浸泡初期HSi80-3表面的生物膜更為均勻致密,一定程度上能夠抑制腐蝕的進(jìn)行,但隨著時間的延長,兩種膜層的差異性越來越�。航�28天后,BFe10-1-1表面的蝕坑錯落有致,呈離散分布,其直徑約為1.0μm,而HS180-3樣品表面的蝕坑分布則較為均勻,排列緊密,蝕孔直徑在0.2μm左右,說明BFe10-1-1的點蝕敏感性比HSi80-3較強(qiáng)。相關(guān)的電化學(xué)測試表明,無菌條件下,兩種銅合金均具有一定的自鈍化能力,腐蝕過程主要受溶解氧的擴(kuò)散控制,而生物硫的存在明顯降低了合金粒子之間的鍵合能力,改變腐蝕反應(yīng)的陰陽極機(jī)理,使腐蝕加劇,其作用過程并不是由單一機(jī)制控制的,主要由硫化物誘導(dǎo)陽極溶解、SRB陰極去極化作用及EPS鍵合銅離子等協(xié)同進(jìn)行的。為進(jìn)一步增強(qiáng)銅合金管線抗SRB腐蝕的能力,本文利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)反應(yīng),在BFe10-1-1銅合金表面制備了經(jīng)11-溴十一烷基三甲氧基硅烷(BUTS)協(xié)助的磺基甜菜堿(SBMA)有機(jī)復(fù)合膜,并通過多種方法對其防腐防污性能進(jìn)行探究。相關(guān)測試表明,由于SBMA的表面改性,BFe10-1-1的親水性增強(qiáng),SRB在表面的附著量下降了約兩個數(shù)量級,防除抑制率達(dá)到96.8%,顯示出良好的防污效果；經(jīng)過修飾改性后,BUTS/SBMA復(fù)合膜的極化電阻也提升了將近10倍,緩蝕效率達(dá)到92.6%,極大地增強(qiáng)了基體的耐蝕能力。微生物腐蝕是一個復(fù)雜的過程,涉及到的影響因素也是方方面面。本實驗課題對比研究了兩種管線用銅合金材料在SRB作用下的厭氧腐蝕機(jī)制,并以此為指導(dǎo)探索了相關(guān)的防護(hù)方法,盡管SBMA展示了優(yōu)良的防污效果,但將其應(yīng)用于實海防污還需要許多技術(shù)的綜合調(diào)研。
【關(guān)鍵詞】：海水冷卻系統(tǒng) 銅合金 微生物腐蝕 硫酸鹽還原菌 磺基甜菜堿
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.11;TG172.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 生物膜與微生物腐蝕11-14
• 1.2.1 生物膜的成長過程11-13
• 1.2.2 腐蝕過程中生物膜的雙重角色13-14
• 1.3 微生物腐蝕的機(jī)理研究14-18
• 1.3.1 好氧菌腐蝕機(jī)理15
• 1.3.2 厭氧菌腐蝕機(jī)理15-18
• 1.4 海水冷卻系統(tǒng)中銅及其合金的微生物腐蝕18-21
• 1.4.1 海水冷卻系統(tǒng)存在的問題18-19
• 1.4.2 循環(huán)冷卻海水中銅合金的微生物腐蝕19-21
• 1.5 微生物腐蝕的防護(hù)21-23
• 1.5.1 物理方法22
• 1.5.2 化學(xué)方法22-23
• 1.5.3 防護(hù)性涂層23
• 1.6 課題來源及主要研究內(nèi)容23-25
• 1.6.1 課題來源23-24
• 1.6.2 研究目的24
• 1.6.3 研究內(nèi)容24-25
• 第二章 銅合金SRB腐蝕的表面分析研究25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗部分25-29
• 2.2.1 實驗試劑與實驗儀器25-26
• 2.2.2 實驗菌株26-27
• 2.2.3 銅合金樣片的制備27
• 2.2.4 測定SRB的生長曲線27-28
• 2.2.5 生物膜樣片的制備28
• 2.2.6 銅合金試樣表面生物膜的固定28
• 2.2.7 表面形貌的觀察28-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-36
• 2.3.1 硫酸鹽還原菌生長曲線29-30
• 2.3.2 利用CLSM觀察銅合金表面SRB生物膜30-32
• 2.3.3 銅合金表面SRB生物膜的SEM分析32-34
• 2.3.4 兩種銅合金表面腐蝕形貌的比較34-35
• 2.3.5 腐蝕產(chǎn)物能譜分析35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 銅合金SRB腐蝕的電化學(xué)研究38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 實驗部分38-40
• 3.2.1 實驗試劑與實驗儀器38-39
• 3.2.2 電極的制備39
• 3.2.3 腐蝕微生物的培養(yǎng)39
• 3.2.4 電化學(xué)測試39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-49
• 3.3.1 極化曲線分析40-45
• 3.3.2 BFe10-1-1和HSi80-3電極的EIS研究45-48
• 3.3.3 銅合金的腐蝕行為機(jī)制48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 BUTS/SBMA復(fù)合膜對銅合金的防SRB腐蝕作用研究50-65
• 4.1 引言50-51
• 4.2 實驗部分51-54
• 4.2.1 實驗試劑與實驗儀器51-52
• 4.2.2 BUTS/SBMA系列膜層的制備52-53
• 4.2.3 B10銅合金表面BUTS/SBMA復(fù)合膜層的表征53-54
• 4.3 結(jié)果與討論54-63
• 4.3.1 紅外光譜分析54-55
• 4.3.2 表面形貌觀察55-56
• 4.3.3 表面元素分析56-58
• 4.3.4 復(fù)合膜電化學(xué)性能分析58-62
• 4.3.5 接觸角測試62
• 4.3.6 膜層防污性能分析62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 主要的實驗結(jié)論65
• 5.2 創(chuàng)新點65-66
• 5.3 實驗展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 致謝74-75
• 個人簡歷75
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果75

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