Microbiologically Induced Corrosion of X80 Pipeline Steel in a Near-Neutral pH Soil Solution

MIC of X80 pipeline steel in a near-neutral pH soil solution in the presence and absence of sulfate-reducing bacteria(SRB) was monitored by electrochemical techniques and microbiological tests. The results show that soil solution is more close to the complex soil environment around pipeline. The activity of SRB leads to the shift of the phase response to low frequency, the decrease of electrolyte resistance and the alteration of dielectric constant of the film. Both the activity and metabolite of SRB influence the corrosion behavior of the steel. The steel surface undergoes localized attack in the SRB-inoculated soil solution, whereas only slight uniform corrosion occurs in the sterile soil solution.     

酸性土壤浸出液中X80钢微生物腐蚀研究:(Ⅱ)腐蚀形貌和产物分析

利用X射线光电子能谱分析(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了X80管线钢在一种酸性土壤浸出液中硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀的产物成分和形貌。结果表明,SRB没有改变样品表面腐蚀产物膜的结构,但其生理过程促进了S从氧化态向还原态的转变,并促进了S在腐蚀产物中的沉积;同时代谢产物磷化物也沉积在腐蚀产物中,改变了腐蚀产物的成分。SRB提高了管线钢局部腐蚀的敏感性,使得腐蚀形式从非均匀腐蚀向局部腐蚀转变。SRB代谢产物和细菌/金属间的直接电子转移可能是促进局部腐蚀萌生的主要原因。     

弹塑性应力作用下X80管线钢的菌致开裂行为

目的 揭示硫酸盐还原菌（SRB）在管线钢表面裂纹萌生中的作用。方法 采用恒载荷实验装置施加弹性和塑性应力,通过XPS和EDS分析产物成分,利用SEM观察微生物膜形态、管线钢腐蚀形貌,研究弹性和塑性应力作用下管线钢的微生物致裂裂纹萌生和扩展行为。结果 弹性和塑性应力对SRB生长无明显影响。不管是在弹性应力还是塑性应力作用下,SRB生理活动均改变了腐蚀产物的结构,增加了腐蚀产物的硫含量,提高了管线钢局部腐蚀敏感性。与弹性应力作用相比,塑性应力和SRB协同作用对管线钢微裂纹萌生和扩展的影响更大。塑性应力作用下,灭菌和接菌环境中管线钢表面均产生了微裂纹分叉。结论 弹性应力和塑性应力均促进了管线钢的微生物腐蚀过程。塑性应力作用下管线钢菌致开裂更加剧烈,裂纹扩展过程与SRB生理活动有关。     

煤气管道用耐酸钢硫酸腐蚀行为研究

高炉煤气输送管道通常采用普碳钢,而煤气管道中含有硫酸、硝酸和氯离子等多种腐蚀性介质,对管道造成腐蚀,管道使用寿命低。针对研发的煤气管道用耐酸钢,采用均匀腐蚀全浸试验对其硫酸腐蚀行为进行了研究,利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、激光共焦扫描显微镜(LSCM)等手段揭示其腐蚀行为。结果表明,煤气管道用耐酸钢有优异的耐硫酸腐蚀性能;Cu、Sb、Cr等耐腐蚀元素的加入有利于改善点蚀现象,并在耐酸钢表面形成一层致密的不溶于硫酸的富含Cu、Sb、Cr等元素的钝化膜,从而增强耐酸钢的耐硫酸腐蚀性能;适量的S元素含量有利于提高钢的耐硫酸腐蚀性能。     

X70管线钢在大庆土壤环境中微生物腐蚀行为研究

采用极化曲线、电化学阻抗谱技术和SEM、EDS、XRD分析方法研究了X70管线钢在含硫酸盐还原菌(SRB)的大庆土壤模拟溶液中的微生物腐蚀行为。结果表明,SRB在大庆土壤环境模拟溶液中生长周期分为对数生长期、衰减期和死亡期3个阶段。SRB的新陈代谢对大庆土壤环境产生显著影响:pH值在SRB生长的前2 d降低,然后呈逐渐上升趋势。氧化还原电位在SRB对数生长期降低,在衰减期和死亡期呈增加趋势。溶液电导率在SRB的对数生长期时增加,在衰减期和死亡期呈整体减小趋势。在SRB对数生长期,游离的SRB利用其新陈代谢产物H将硫酸盐还原成硫化物,促进了点蚀的发生;在SRB衰减期,腐蚀产物成团簇状,膜层致密,减缓腐蚀;在SRB死亡期,生物膜脱落,腐蚀产物膜有明显裂纹出现,形成微观腐蚀电池,导致X70管线钢的腐蚀加剧。X70管线钢在SRB的大庆土壤中腐蚀产物为FeS和Fe3O4。     

X70管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂行为

目的油气管输中X70钢的应力腐蚀开裂问题日趋严重,而且土壤环境中微生物腐蚀现象备受关注,因此拟通过实验室模拟土壤环境下X70管线钢的腐蚀,获得高强度管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂规律。方法采用自制的应力电化学测试装置,通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)对材料的应力腐蚀敏感性进行分析,利用交流阻抗以及扫描电镜(SEM)对断口形貌以及生物膜的成分进行研究。结果当应变速率为5×10~(-7)s~(-1)时,无菌模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性远大于含SRB模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性,SRB的存在对X70管线钢应力腐蚀起到很大程度的促进作用。当应变速率为1×10~(-6)s~(-1)时,SRB对于X70管线钢应力腐蚀敏感性的影响较小,断裂主要由力学因素主导,SRB起辅助作用。结论 X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性。SRB对于X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中的应力腐蚀起到一定程度的促进作用。     

SRB对X70管线钢在污染土壤中腐蚀行为的影响

利用极化曲线、交流阻抗、扫描电镜等方法，研究了X70管线钢在沈阳污染土壤中的腐蚀行为.结果表明，在接菌SRB的污染土中X70管线钢的腐蚀速率更高，且用肉眼可以看到去除腐蚀产物的X70钢的表面出现点蚀的痕迹.在接菌SRB和未接菌时X70管线钢在污染土中的交流阻抗谱图均表现为单一的容抗弧.     

绿色杀菌缓蚀剂对不同粗糙度碳钢的腐蚀行为影响研究

目的 揭示绿色杀菌缓蚀剂对不同粗糙度碳钢表面SRB+IOB生物膜的杀菌缓蚀行为与规律的影响。方法 本文采用失重实验、表面分析、电化学测试等手段，探究20#碳钢在不同粗糙度(240#、600#、1 200#)下，添加绿色杀菌缓蚀剂对混合菌的杀菌行为和对碳钢的缓蚀效果的影响，阐明D-酪氨酸分解抑制生物膜的作用机理。结果 试样表面的腐蚀产物层厚度、点蚀坑大小与深度随表面粗糙度的降低、杀菌缓蚀剂的添加，而减小。在不添加杀菌缓蚀剂情况下，碳钢随表面粗糙度从240#降到1 200#，其年腐蚀深度由0.186 mm/a降到了0.157 mm/a，下降幅度达15.6%。自腐蚀电流密度icorr由20.5 mA/cm²降到了6.93 mA/cm²，下降幅度高达66.2%。其中，在240#表面粗糙度下，碳钢年腐蚀深度由不添加杀菌缓蚀剂的0.186 mm/a降到了添加杀菌缓蚀剂的0.116 mm/a，下降幅度达37.6%。icorr由20.5 mA/cm²降到了11.8 mA/cm²，下降幅度达42.4%。结论 随表面粗...     

SRB 对 X70 钢在土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用失重法、SEM、EDS微观分析方法和电化学阻抗技术研究了X70钢在有/无SRB的侵蚀性土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明,在无菌介质中,X70钢表面生成不具有保护性的腐蚀产物,其腐蚀速率随浸泡时间的延长而增大;在有菌介质中,钢表面形成致密的生物膜,对界面传质有一定的阻碍作用,从而减轻X70钢的腐蚀。腐蚀产物的吸附及S含量随浸泡时间的延长而增加,使得腐蚀产物膜疏松易脱落,促进了基体的腐蚀。无菌介质中腐蚀产物内层的稳定性与腐蚀产物的沉积及分布有关;而在有菌介质中,多孔的胞外聚合物对活化过程中的质量传输过程有一定阻碍作用。     

酸性土壤浸出液中X80钢微生物腐蚀研究:(Ⅰ)电化学分析

利用微生物和电化学方法研究了X80管线钢在一种酸性土壤浸出液中的硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀电化学特征。结果表明,刚接种到酸性土壤浸出液中的SRB需要重新适应环境,该过程导致细菌数量大幅降低;接菌土壤浸出液中管线钢的开路电位低于灭菌土壤浸出液中的;实验前期活性生物膜对管线钢腐蚀起抑制作用,后期微生物代谢产物促进管线钢的腐蚀;SRB活动改变了金属/溶液的电介质性质,是实验后期促进管线钢腐蚀的重要原因。     

油气管线钢土壤环境硫酸盐还原菌腐蚀研究进展

结合国内外埋地管线钢微生物腐蚀的研究,综述了腐蚀性土壤微生物种类和特点、环境因素对硫酸盐还原菌腐蚀的影响、生物腐蚀研究方法和进展,以及微生物腐蚀防护与监检测技术.最后,对埋地管线钢微生物腐蚀研究进行了展望.埋地管线钢服役环境复杂,受到土壤类型、杂散电流、阴极保护、应力、剥离涂层和微生物等多种因素的影响,而各种因素之间又存在着相互的耦合作用.多因素耦合作用下埋地管线钢微生物腐蚀将成为土壤微生物腐蚀今后的主要研究方向.土壤微生物腐蚀研究涉及土壤学、材料学、腐蚀科学和微生物学等多学科,是一个多学科交叉的研究课题,而化学和电化学分析技术、微生物分析技术以及材料表征技术等的联用也将为土壤微生物腐蚀行为和机制的研究提供更多的研究方法,这也有助于更好地理解微生物/材料之间的相互作用机制.随着对微生物腐蚀研究的深入,人们对硫酸盐还原菌腐蚀机理的认识也更加全面,"生物阴极催化还原"理论从生物能量学和生物电化学角度解释了微生物腐蚀的过程和机理.抗菌涂层开发和耐微生物腐蚀管线钢研发为MIC防治提供了一个新的研究路径.     

土壤环境中管线钢硫酸盐还原菌腐蚀

腐蚀是世界各国共同面临的问题之一,每年因腐蚀造成的经济损失占全国GDP的3%~5%,其中土壤腐蚀约占总腐蚀的20%。金属的土壤腐蚀是一种自发的冶金逆过程,它不仅会导致埋地金属构筑物腐蚀破坏,还会引发管线泄漏、燃烧和爆炸等事故,给社会带来巨大的经济损失和社会危害。微生物腐蚀是埋地管线钢腐蚀的重要腐蚀类型之一,其中以硫酸盐还原菌引起的腐蚀最为严重。从环境因素、材料因素和微生物因素三个方面,对土壤环境中管线钢硫酸盐还原菌腐蚀进行了简要概述。埋地管线钢微生物腐蚀研究最多的是环境因素的影响,包括土壤类型、土壤含水量、土壤阴离子、化肥、农药、土壤宏电池和剥离涂层。材料因素的研究多集中在阴极保护、外加应力和杂散电流等因素的影响。相比前两种影响因素,微生物因素最为复杂,也是研究最少的一个方面。微生物因素的研究是一个全新的研究领域,包括膜内生物酶的影响以及膜内电子传递等。今后一段时间,埋地管线钢微生物腐蚀仍以环境和材料因素等多因素的耦合作用为主要研究方向。     

循环冷却水中 2507 双相不锈钢微生物腐蚀研究

目的研究2507双相不锈钢在循环冷却水模拟溶液(添加微生物SRB+IOB)中的腐蚀特征,确定其腐蚀机理。方法模拟某炼油厂循环冷却水溶液,采用SEM,EDS和电化学测试等手段分析2507双相不锈钢在SRB+IOB循环冷却水中浸泡不同时间后的腐蚀产物形貌及其电化学腐蚀情况。结果2507双相不锈钢的腐蚀速率很低,属于轻度腐蚀;在循环冷却水模拟溶液中的阳极极化曲线具有明显的钝化区,且钝化膜具有良好的自修复能力;腐蚀倾向随时间增加先增大后减小,腐蚀速率随时间增加先减小后增大。结论 SRB和IOB及其代谢活动与Cl-协同作用是点蚀的主要原因;2507双相不锈钢具有良好的钝化性和耐微生物腐蚀性能。     

正交试验法研究X90管线钢在CO_2环境中的腐蚀行为

通过正交试验法研究了CO_2环境中各因素对X90管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:各因素对X90管线钢在CO_2环境中腐蚀速率的影响按大小顺序是原油含水率、温度、CO_2分压、流速;X90管线钢腐蚀产物膜表面布满网状裂纹,呈鳞片状,产物膜结构疏松,对基体保护作用较弱,表面点蚀坑较多,点蚀严重,X90管线钢抗CO_2腐蚀性能较差;产物膜成分随腐蚀环境变化而不相同,所有产物中都含有FeCO_3和Fe,部分试样产物膜中还有腐蚀介质析出的碳酸盐。     

Effects of anaerobe in sea bottom sediment on the corrosion of carbon steel

The in‐situ study of steel corrosion in sea bottom sediment (SBS) was carried out by Transplanting Burying Plate method (TBP method). It was found that the corrosion rate of steel in the sea bottom sediment with sulfate reducing bacteria (SRB) could be as high as ten times of that in sea bottom sediment without SRB. The experiments in simulated sea bottom sediments with different SRB contents by artificial culturing showed that the electrochemical behavior of steel in the sea bottom sediment with SRB was different from that without SRB. SRB altered the polarization behavior of steel significantly. The environment was acidified due to the activity of SRB and the corrosion of steel was accelerated. The corrosion of carbon steel in sea bottom sediment is anaerobic corrosion, and the main factor is anaerobe. There are SRB commonly in SBS, and the amount of SRB decreases along with the depth of sediment. Because of the asymmetry and variation of sea bottom sediment, the most dangerous corrosion breakage of steel in SBS is local corrosion caused by SRB. So the main countermeasure of corrosion protection of sea bottom steel facilities should be controlling of the corrosion caused by anaerobe.     

土壤中残余尿素对Q235钢微生物腐蚀的影响

利用电化学阻抗谱、动电位扫描测试技术、扫描电镜以及表面能谱分析方法在湿度为10%的土壤中,研究了尿素(0.05 mass%)对Q235钢微生物腐蚀的影响。结果表明,在接菌土壤中尿素对Q235钢腐蚀起加速作用,在灭菌土壤中尿素对Q235钢腐蚀起抑制作用。在接菌土壤中,试验前期阻抗谱上出现一个时间常数;5 d后变为两个时间常数,试件表面已生成一层腐蚀产物。试验后期出现Warburg阻抗,表明此时电极反应受扩散控制,并且接菌土壤中试样的腐蚀产物中存在S元素。     

20钢与08碳钢的循环水腐蚀行为评价对比

应用电化学和浸泡实验对比20钢与08碳钢在模拟循环冷却水中的耐蚀性,从实验结果得出08碳钢的耐蚀性能比20钢优异;由于在冷却水循环过程中金属表面形成的水膜层逐渐增厚可能使氯离子等侵蚀性离子积聚在表层难以扩散出去,导致腐蚀现象越来越严重,08碳钢中Cr含量比20钢高可能是08钢更耐蚀的原因之一。     

A study on bacteria-assisted cracking of X80 pipeline steel in soil environment

In the paper, bacteria-assisted cracking by sulphate-reducing bacteria (SRB) of X80 pipeline steel in a meadow soil solution was studied under different applied stresses by electrochemical impedance spectroscopy, linear polarisation resistance and scanning electron microscope. The obtained results indicated that the physiological activity of SRB and the applied stresses not only play individual roles in corrosion of the steel, but also had intense synergistic effects in promoting the corrosion process. In the SRB-inoculated soil solution, the number, average length and width of micro-cracks increase to a certain extent. Under the combined actions of SRB and plastic stress, localised corrosion may not only extend to steel matrix but also to lateral direction. The generation processes of bacteria-assisted cracking were discussed in the paper.     

二氧化碳对X60钢微生物腐蚀行为影响

利用失重法和扫描电镜研究了CO₂与嗜热SRB共存条件下X60钢在海底污泥和污水中的腐蚀行为.结果表明:CO₂饱和条件下,随着温度的升高,污泥和污水中腐蚀速率均增加,且含SRB的污泥和污水中X60钢的腐蚀速率均大于不含SRB的腐蚀速率,SEM观察表明,X60钢遭受的破坏以点蚀为主;随着CO₂分压的增大,X60钢的腐蚀速率增大,且污泥中腐蚀速率大于污水中腐蚀速率.     

新型低碳高强耐磨铸钢NMZ1在模拟海水中的腐蚀形貌

借助全浸泡试验和腐蚀表面形貌观察,研究了新型低碳、高硅海洋用钢NMZ1在模拟静态海水中的腐蚀行为,并以常用离心泵叶轮材料20Cr5Cu及泥浆输送管道材料Q345为对比,评价其耐蚀性。结果表明,NMZ1钢的耐海水腐蚀性能优于Q345而不及20Cr5Cu,其在3.5%NaCl中的腐蚀速率为0.1215mm/a,约为Q345的2/3和20Cr5Cu的1.5倍;其合金化元素有助于提高表面产物膜的保护性并抑制点蚀发生,故其表现出均匀腐蚀形态且腐蚀速率较低。