X80管线钢在硫酸盐还原菌作用下的腐蚀行为

发布时间：2022-02-08 19:46

　　目的通过实验模拟硫酸盐还原菌（SRB）对X80钢的腐蚀,探究硫酸盐还原菌的腐蚀过程。方法通过细菌培养实验,计数得到固着SRB和浮游SRB的生长曲线以及溶液中pH值的变化曲线。通过腐蚀电化学测试,研究了SRB对X80腐蚀的影响。通过浸泡实验,获得SRB对腐蚀速率的影响。采用扫描电镜和激光共聚焦显微镜对SRB腐蚀后的表面形貌和最大点蚀深度进行了分析,利用EDS和XPS对腐蚀产物的成分进行了分析。结果在接种SRB的溶液中,X80钢表面固着的SRB比浮游的SRB多;随着培养时间增长,溶液pH增大。接种SRB环境中,X80钢阻抗和线性极化电阻均小于无菌环境中的值,有菌环境中腐蚀电流密度大于无菌环境中的值。随着浸泡时间增长,最大点蚀坑深度变深。通过EDS能谱分析发现,在含有SRB的环境中,S元素和O元素的含量较无菌环境中高,XPS结果表明,SRB环境中腐蚀产物多为Fe的硫化物。结论固着SRB使试样表面的铁溶解为铁离子,铁离子与溶液中的硫酸根离子在SRB生命活动的作用下生成铁的硫化物,从而促进了X80钢的腐蚀。 

【文章来源】：表面技术. 2020,49(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

X80钢在无菌和有菌环境中的Nyquist和Bode图

线性极化电阻可以看作是一种无损表征材料耐蚀性的手段之一。图4为X80钢在无菌环境和有菌环境中的线性极化电阻Rp随时间的变化规律。在无菌环境中，起初线性极化电阻Rp随时间增大而增大，在第6 d时达到最大值，浸泡6 d之后，线性极化电阻Rp减小，且围绕一个稳定值波动。这可能是由于浸泡前半周期，X80钢表面生成了腐蚀产物膜，导致线性极化电阻增大。后半周期产生的腐蚀产物膜相对较为稳定，因而线性极化电阻趋于一个值且有波动，这与阻抗结果（图2a）一致。而在有菌环境中，前3 d,Rp随时间延长而增大，后期Rp趋于稳定，其结果与阻抗变化一致。这主要是由于随着浸泡时间的延长，表面形成的腐蚀产物膜和微生物膜共同作用的结果。对比无菌环境和有菌环境中线性极化电阻可知，无菌环境中线性极化电阻明显大于有菌环境中的值，进一步说明X80钢在无菌环境中耐蚀性更好，在含SRB的环境中易发生腐蚀。图4 X80钢在无菌和有菌环境中的线性极化电阻

图3 X80钢阻抗等效电路为了进一步研究X80钢在无菌环境和有菌环境中的腐蚀行为，对浸泡14 d后的X80钢进行了极化曲线测试，测试结果如图5所示。从极化曲线可以明显看出，在含有SRB的环境中的极化曲线位于无菌环境中极化曲线的右下方，说明X80钢在有菌环境中腐蚀倾向更大。通过对比有菌与无菌环境中的极化曲线发现，两种环境中的阴极极化曲线形状区别不大，这是由于在实验初期，溶液中存在少量氧气，两种环境中阴极过程均为吸氧反应控制。但有菌环境中阳极极化曲线斜率明显大于无菌环境中的斜率，说明浸泡14 d后，有菌环境中阳极反应受到了抑制。推测是由于随浸泡时间的增长，SRB大量繁殖，并且固着在试样表面形成了生物膜，图2c中有菌环境阻抗结果也可以证实。由于致密的生物膜附着在试样表面，反应由阳极控制，使离子传输困难，为了得到腐蚀电位Ecorr、腐蚀电流密度Jcorr以及阴阳极Tafel斜率βc和βa，使用强极化区Tafel直线外推法进行拟合，拟合结果如表1所示。X80钢在有菌环境中电位低于无菌环境中的值，腐蚀电流密度为1.12×10-5 A/m2，大于无菌环境中的1.38×10-6 A/m2。主要是由于有菌环境代谢产物HS-更容易使材料发生腐蚀，且试验后期，SRB可能会从Fe中获得电子来维持新陈代谢，因而有菌环境中更容易发生腐蚀。由此可见SRB促进了X80钢腐蚀。

【参考文献】：
期刊论文
[1]典型微生物腐蚀的研究进展[J]. 蒋波,杜翠薇,李晓刚,弓爱君.  石油化工腐蚀与防护. 2008(04)



本文编号：3615642