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X80管线钢及其焊缝组织的微生物腐蚀

发布时间:2022-01-01 18:03
  微生物腐蚀(MIC)是土壤、海水等环境中油气管线的主要腐蚀失效形式之一,对输送管线的安全可靠性构成严重威胁。MIC在石油化工、核电等行业造成了大量问题,已经开始被社会各界列为重点研究项目。然而,MIC涉及菌体细胞、代谢产物、生物膜与金属基体间复杂的化学及电化学交互作用,影响因素众多,腐蚀机理仍存争议。本工作针对微生物导致输油管线严重腐蚀失效的背景,进行了X80的硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀机理以及防护手段两个大方面的研究探索,主要进行了三部分的实验与理论分析。希望为高强度管线钢的MIC评价及防护提供理论依据与防护方法。本工作主要采用了扫描电镜(SEM)、激光共聚焦(CLSM)和金相显微镜分析(OM)等表面分析测试技术,结合了包括线性极化电阻(LPR)、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安曲线(CV)和极化曲线(POL)在内的多种电化学分析测试手段进行实验研究。通过生物膜特征及金属-介质-微生物膜间界面现象来揭示SRB下X80的腐蚀机理并研究了抗菌涂层Cr-Ni-Mo的防护性能。具体研究如下:(1)硫酸盐还原菌(SRB)与膨润土协同作用下X80的腐蚀行为;(2)海水中SRB作用下X80焊接接头... 

【文章来源】:沈阳理工大学辽宁省

【文章页数】:76 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

X80管线钢及其焊缝组织的微生物腐蚀


浸泡腐蚀实验使用的模拟环境实验装置及电化学测试系统

SEM图像,模拟溶液,管线钢,SEM图像


-16-并通过SEM自带的能谱仪(EDS)对试样表面产物进行元素分析。之后使用除锈剂(500mL盐酸+500mL去离子水+3.5g六次甲基四胺)对试样进行腐蚀产物的去除,并使用去离子水清洗干净,用99%的乙醇清洗并吹干待用,利用SEM观察去除腐蚀产物之后的腐蚀形貌。3.3实验结果3.3.1腐蚀形貌分析X80管线钢在灭菌与接菌两种模拟环境中浸泡90天后表面腐蚀形貌的SEM图像如图3.1所示。图3.1X80管线钢在模拟溶液中浸泡60天以后的SEM图像(a)(c)接种SRB,(b)(d)灭菌Fig.3.1SurfaceSEMimagesofX80steelafter90d’simmersioninsolutionofbentonite(a)(c)SRB-inoculated,(b)(d)sterile在图中对应地位置Ⅰ、Ⅱ的EDS分析结果如表3.1所示。图3.2为接菌试样表面地元素描扫结果。从图中结果分析可以清晰地看见处于灭菌与接菌环境中的试样的表面均覆盖了膨润土。图3.1(a)与图3.1(c)为接菌环境中X80试样表面的微观形貌,X80表面土壤呈现出蓬松、层片状、分布散乱的特点,有较大面积的

分布图,模拟环境,表面腐蚀,元素


-17-金属表面未有土壤附着。层片状蓬松土壤下面附着着致密严实的腐蚀产物,其物理形态特征表现为FeS。FeS是微生物腐蚀的重要特征之一,为生物膜下腐蚀产物,是一种良好的电子导体。致密的FeS膜不仅能够作为腐蚀电池阴极加速金属的局部腐蚀,还可以作为SRB细胞外的胞外电子传达导体,为SRB的代谢提供电子传递途径,加速SRB从金属基体获取电子的能力,从而加速膜下局部腐蚀。图3.1(b)与图3.1(d)为灭菌环境中X80试样表面的微观形貌,灭菌环境中X80表面附着的膨润土展现出一种完全不同的形态,膨润土以一种无差别性、严密地包裹在金属的表面上,作为一层隔断性薄膜隔离开金属与外界溶液中的侵蚀性离子。造成这种明显的膨润土形态与附着差异的主要原因在于SRB的代谢活动。由于SRB大量繁殖,其代谢活动能够不仅能够生成H2S这样的酸性物质,同时还有生物膜膜下存在的高浓度酸性物质,这些物质导致了金属试样表面的膨润土发生了溶解,残留下了膨润土中难溶解的部分,同时SRB生物膜具有很强的络合作用,能够有效地吸附金属离子与难溶物质,所以接菌环境中试样表面的土壤表现出层片状、蓬松、散乱的物理特征。图3.2接菌模拟环境中浸泡90天后X80表面腐蚀产物元素面分布图Figure.3.2SEMimagesanddistributionsofelementsonproductsofthesurfaceofX80steelinSRB-inoculatedbentonite图3.2为接菌环境中X80试样表面的腐蚀产物元素分布。从图中的元素分布图结果分析,金属表面的腐蚀产物出现了明显的分层效用,最上层为以元素Al、O、Si为主的膨润土的成分与少量的氧化铁腐蚀产物,其质地蓬松、分布散乱、零

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本文编号:3562556

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