目的通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M硫酸鹽還原菌（SRB）對X80鋼的腐蝕,探究硫酸鹽還原菌的腐蝕過程。方法通過細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),計(jì)數(shù)得到固著SRB和浮游SRB的生長曲線以及溶液中pH值的變化曲線。通過腐蝕電化學(xué)測試,研究了SRB對X80腐蝕的影響。通過浸泡實(shí)驗(yàn),獲得SRB對腐蝕速率的影響。采用掃描電鏡和激光共聚焦顯微鏡對SRB腐蝕后的表面形貌和最大點(diǎn)蝕深度進(jìn)行了分析,利用EDS和XPS對腐蝕產(chǎn)物的成分進(jìn)行了分析。結(jié)果在接種SRB的溶液中,X80鋼表面固著的SRB比浮游的SRB多;隨著培養(yǎng)時(shí)間增長,溶液pH增大。接種SRB環(huán)境中,X80鋼阻抗和線性極化電阻均小于無菌環(huán)境中的值,有菌環(huán)境中腐蝕電流密度大于無菌環(huán)境中的值。隨著浸泡時(shí)間增長,最大點(diǎn)蝕坑深度變深。通過EDS能譜分析發(fā)現(xiàn),在含有SRB的環(huán)境中,S元素和O元素的含量較無菌環(huán)境中高,XPS結(jié)果表明,SRB環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物多為Fe的硫化物。結(jié)論固著SRB使試樣表面的鐵溶解為鐵離子,鐵離子與溶液中的硫酸根離子在SRB生命活動的作用下生成鐵的硫化物,從而促進(jìn)了X80鋼的腐蝕。 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

X80鋼在無菌和有菌環(huán)境中的Nyquist和Bode圖

線性極化電阻可以看作是一種無損表征材料耐蝕性的手段之一。圖4為X80鋼在無菌環(huán)境和有菌環(huán)境中的線性極化電阻Rp隨時(shí)間的變化規(guī)律。在無菌環(huán)境中，起初線性極化電阻Rp隨時(shí)間增大而增大，在第6 d時(shí)達(dá)到最大值，浸泡6 d之后，線性極化電阻Rp減小，且圍繞一個(gè)穩(wěn)定值波動。這可能是由于浸泡前半周期，X80鋼表面生成了腐蝕產(chǎn)物膜，導(dǎo)致線性極化電阻增大。后半周期產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物膜相對較為穩(wěn)定，因而線性極化電阻趨于一個(gè)值且有波動，這與阻抗結(jié)果（圖2a）一致。而在有菌環(huán)境中，前3 d,Rp隨時(shí)間延長而增大，后期Rp趨于穩(wěn)定，其結(jié)果與阻抗變化一致。這主要是由于隨著浸泡時(shí)間的延長，表面形成的腐蝕產(chǎn)物膜和微生物膜共同作用的結(jié)果。對比無菌環(huán)境和有菌環(huán)境中線性極化電阻可知，無菌環(huán)境中線性極化電阻明顯大于有菌環(huán)境中的值，進(jìn)一步說明X80鋼在無菌環(huán)境中耐蝕性更好，在含SRB的環(huán)境中易發(fā)生腐蝕。圖4 X80鋼在無菌和有菌環(huán)境中的線性極化電阻

圖3 X80鋼阻抗等效電路為了進(jìn)一步研究X80鋼在無菌環(huán)境和有菌環(huán)境中的腐蝕行為，對浸泡14 d后的X80鋼進(jìn)行了極化曲線測試，測試結(jié)果如圖5所示。從極化曲線可以明顯看出，在含有SRB的環(huán)境中的極化曲線位于無菌環(huán)境中極化曲線的右下方，說明X80鋼在有菌環(huán)境中腐蝕傾向更大。通過對比有菌與無菌環(huán)境中的極化曲線發(fā)現(xiàn)，兩種環(huán)境中的陰極極化曲線形狀區(qū)別不大，這是由于在實(shí)驗(yàn)初期，溶液中存在少量氧氣，兩種環(huán)境中陰極過程均為吸氧反應(yīng)控制。但有菌環(huán)境中陽極極化曲線斜率明顯大于無菌環(huán)境中的斜率，說明浸泡14 d后，有菌環(huán)境中陽極反應(yīng)受到了抑制。推測是由于隨浸泡時(shí)間的增長，SRB大量繁殖，并且固著在試樣表面形成了生物膜，圖2c中有菌環(huán)境阻抗結(jié)果也可以證實(shí)。由于致密的生物膜附著在試樣表面，反應(yīng)由陽極控制，使離子傳輸困難，為了得到腐蝕電位Ecorr、腐蝕電流密度Jcorr以及陰陽極Tafel斜率βc和βa，使用強(qiáng)極化區(qū)Tafel直線外推法進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如表1所示。X80鋼在有菌環(huán)境中電位低于無菌環(huán)境中的值，腐蝕電流密度為1.12×10-5 A/m2，大于無菌環(huán)境中的1.38×10-6 A/m2。主要是由于有菌環(huán)境代謝產(chǎn)物HS-更容易使材料發(fā)生腐蝕，且試驗(yàn)后期，SRB可能會從Fe中獲得電子來維持新陳代謝，因而有菌環(huán)境中更容易發(fā)生腐蝕。由此可見SRB促進(jìn)了X80鋼腐蝕。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]典型微生物腐蝕的研究進(jìn)展[J]. 蔣波,杜翠薇,李曉剛,弓愛君.  石油化工腐蝕與防護(hù). 2008(04)



本文編號：3615642