舰船微生物腐蚀研究进展

在舰船的舱底积水和海水管系中，微生物腐蚀是重要的腐蚀形式之一。在众多的微生物中以硫酸盐还原菌（SRB）的腐蚀最为严重，主要表现为微生物的生长代谢在金属表面形成生物膜，改变了生物膜内的微环境，其代谢产物与金属基体相互作用，加速了金属的腐蚀过程．文中从微生物的生理学、腐蚀机理等角度，对舰船材料的腐蚀危害、微生物腐蚀研究方法和腐蚀防治措施以覆微生物腐蚀的近期研究状况等几个方面进行了综述，并展望了微生物腐蚀研究的发展趋势．     

微生物与磁场作用下管线钢的腐蚀行为研究进展

随着埋地年限的推移,目前已被大量应用于实际管道工程的X80钢等高强度管线钢开始逐批面临着腐蚀的危害.工地常采用的漏磁检测等现代技术在施工后难免会残留剩余磁场,与土壤中微生物和腐蚀性离子等因素一起形成了复杂的腐蚀体系.微生物和磁场作为工地上常见的腐蚀因子,对管道的腐蚀行为有着不同程度的影响.土壤中不同类型的细菌对埋地管线钢的腐蚀机理和腐蚀程度不同,最常见的两种微生物——好氧菌铁细菌(IOB)及厌氧菌硫酸盐还原菌(SRB)对腐蚀影响较为突出,而目前研究学者对IOB的腐蚀机理认识趋于统一,对于SRB的腐蚀机理却有多种假设.人工磁场、漏磁检测等技术已成为新时代的产物,而当前却鲜有针对磁场在工程实际中的相关研究,磁场与微生物共存时的研究也仍处于初期阶段.学术界已通过大量实验研究了SRB与IOB对钢材的腐蚀行为,证实了微生物加速金属腐蚀的假设,同时SRB与IOB共存时,二者的协同作用进一步加剧了金属腐蚀.磁场不仅单方面对金属腐蚀有影响,在微生物存在的情况下,亦对微生物的活性有抑制作用,但在一定的磁场范围内又可通过钢材表面电化学行为及介质内离子流动改变生物膜或钢材表面的特性,进而起到抑制腐蚀的作用.综合已有研究可知,磁场、微生物共存时的腐蚀体系极为复杂,对已有结果进行归纳并展望此领域的研究前景实有必要.本文归纳了两种主要微生物,即厌氧菌硫酸盐还原菌(SRB)、好氧菌铁细菌(IOB)分别与磁场共同作用时对金属腐蚀的机理,总结了学术界关于磁场与硫酸盐还原菌协同作用的研究现状,分析了现有研究尚存在争议的问题和缺陷,并对本领域的未来研究提出新的思路.     

硫酸盐还原菌腐蚀研究进展

在油田注水系统和工业循环冷却水系统中,硫酸盐还原菌（SRB）是微生物腐蚀（MIC）的主要原因之一。硫酸盐还原菌对金属的腐蚀主要表现在SRB的生长代谢在金属表面形成生物膜,改变了生物膜内微环境,其代谢产物与金属基体相互作用,加速了金属的腐蚀过程。从硫酸盐还原菌的微生物生理学,SRB的腐蚀机理,SRB对材料的腐蚀,SRB腐蚀研究方法和SRB腐蚀防治等几个方面,对微生物腐蚀的近期研究状况进行综述,并展望了微生物腐蚀研究的近期发展趋势。     

阴离子和硫酸盐还原菌作用下管线钢腐蚀行为的研究进展

近年来,在油气输送过程中,管线泄漏事故屡次发生,这不仅会威胁管线的安全运行,而且会造成环境的污染和巨大的经济损失。腐蚀是造成管线泄漏事故的主要原因。管线钢被广泛地铺设于土壤或海底等环境中,而这些环境通常具有十分复杂的腐蚀特性,如腐蚀性阴离子、微生物、温度、溶解氧、pH值等多种因素都会对管线钢的腐蚀造成影响。因此,在这些因素的共同作用下,管线钢的腐蚀问题不可避免。其中阴离子和硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,SRB)是造成管线钢腐蚀最主要的因素。在管线钢服役环境中,可能存在Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_3~-、S~(2-)等腐蚀性阴离子,其中Cl~-与SO_4~(2-)最为普遍,相关研究较为充分。有关Cl~-对管线钢腐蚀影响规律的研究结果较统一,即随着Cl~-浓度的升高,管线钢的腐蚀速率加快。而有关SO_2-4对管线钢腐蚀的影响规律,目前的观点尚不统一。此外,研究者们在SRB对管线钢腐蚀行为影响方面也做了大量的研究工作。部分研究结果表明,SRB的新陈代谢会加速管线钢腐蚀,还有研究认为SRB会在管线钢表面生成生物膜保护金属,减缓管线钢腐蚀的发生。如今,研究者们意识到管线钢腐蚀的影响因素是多种环境因素共同作用的结果,不能取决于单一环境因素。因此,阴离子与SRB的协同作用对管线钢腐蚀行为的影响成为了目前学术界的研究焦点。研究发现,当阴离子与SRB共同存在时,阴离子会改变SRB的活性,进而影响管线钢的腐蚀行为。目前研究主要集中于Cl~-与SRB共存时,Cl~-浓度反映介质中的盐度,盐类可以通过改变微生物水中的渗透压,影响细菌物质运输,从而改变微生物活性。当腐蚀介质中Cl~-含量较高时,SRB的生长繁殖会被抑制,大部分SRB细胞脱水死亡,不会发生明显的微生物腐蚀,但在Cl~-含量不高且适宜SRB生长的环境中,SRB会与Cl~-共同作用,导致金属发生明显的微生物腐蚀。本文分别综述了阴离子与SRB对管线钢腐蚀行为的影响,总结了SRB与阴离子的协同作用对管线钢腐蚀行为影响的研究现状,提出了当前研究的缺陷与不足并对未来的研究进行了展望。     

SRB对AZgl镁合金在两种培养基中腐蚀行为的影响

采用浸泡法、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了硫酸盐还原菌(SRB)在两种培养基中,对AZ91镁合金腐蚀行为的影响及其腐蚀机理.结果表明:在培养温度为(30±1)℃的条件下,SRB可以在AZ91表面附着、生长并形成生物膜,生物膜的存在抑制了AZ91的腐蚀.AZ91在含硫酸亚铁铵和维生素C的培养基中所形成的...     

海泥中SRB对纯锌阳极腐蚀行为的影响

测量锌阳极在海泥和含硫酸盐还原菌(SRB)海泥中构成的宏电池中的腐蚀,研究了SRB对海泥中纯锌阳极材料的腐蚀行为的影响.结果表明,SRB能快速破坏纯锌的表面钝化膜,提高锌阳极在海泥中的自腐蚀速率。在含SRB和无SRB海泥构成的宏电池体系中,含菌海泥中的锌试样为电偶对的阳极,腐蚀增大;无菌海泥中的试样为电偶对的阴极,腐蚀受到抑制。     

硫酸盐还原细菌和铁还原细菌混合生物膜对碳钢腐蚀的影响

使用电化学交流阻抗技术,研究了碳钢在硫酸盐还原细菌和铁还原细菌混合微生物培养基介质中的腐蚀行为。结果表明,混合微生物膜能够抑制碳钢的腐蚀,而硫酸盐还原细菌加速腐蚀。铁还原细菌作用下的铁磷酸盐化合物和绿锈生成可能是抑制腐蚀的主要因素。     

硫酸盐还原菌生物膜在不锈钢腐蚀过程中的作用

为了进一步了解不锈钢在硫酸盐还原菌(SRB)介质中的腐蚀过程,利用原子力显微镜(AFM)探测了海水介质中18-8SS不锈钢表面SRB生物膜的形貌特征以及生物膜下不锈钢表面状态的变化。结果表明:SRB生物膜呈"鳞片"状,并且生长时间越长,膜层越紧密;不锈钢在SRB介质中很容易发生点蚀,但SRB生物膜能为点蚀以外的完好表面提供一定的保护能力。     

A3钢在厌氧环境中的微生物腐蚀电化学特性研究

用交流阻抗法、动电位扫描法研究了Ａ３钢在无菌培养液和培养液加硫酸盐还原菌的厌氧体系中的腐蚀行为。实验结果表明：硫酸盐还原菌（简称ＳＲＢ）参与了Ａ３钢的电化学行为，在ＳＲＢ参与的腐蚀过程中，ＳＲＢ加速Ａ３钢的腐蚀，它对Ａ３钢的阳极极化过程影响很大，而对阴极过程影响很小。     

几种材料的微生物腐蚀

用扫描电镜、电子探针等,研究了不锈钢、Ｑ２３０钢、工业纯铝、工业黄铜等材料对硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）的腐蚀敏感性,结果表明Ｑ２３０钢易生长生物膜,其主要腐蚀产物为ＦｅＳ,以点蚀为主。不锈钢、工业纯铝等材料若有缺陷及残余应力处、有利于细菌生长,黄铜耐ＳＲＢ腐蚀。化学镀Ｎｉ－Ｐ和Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐ可提高Ｑ２３０钢耐微生物腐蚀能力。     

油田注水井的腐蚀风险研究

注水井在输送注入水的同时,可能会引入溶解氧、微生物和结垢等腐蚀性因子,对油井管柱的安全运行带来挑战。通过模拟研究工况环境,开展P110油套管钢在注入水中的高温高压腐蚀评价试验及细菌腐蚀试验,利用失重法测试腐蚀速率,利用扫描电镜(SEM)及能谱仪进行腐蚀形态观察和腐蚀产物分析,研究了油井管在注入水后的腐蚀风险。结果表明:注入水引入的溶解氧、SRB和垢沉积均会导致P110钢腐蚀速率明显增加,且存在一定的局部腐蚀敏感性。     

硫酸盐还原菌诱发腐蚀的研究热点

概述了硫酸盐还原菌诱发腐蚀及相关领域的研究现状,包括硫酸盐还原菌的生化、生态特性研究,并着重论述了硫酸盐还原菌诱发腐蚀产物 铁硫化物对腐蚀过程的影响。     

某注水井油管腐蚀穿孔失效分析

某注水井油管发生腐蚀穿孔失效。通过宏观观察、化学成分分析、金相检验、能谱分析、X射线衍射分析、力学性能测试、细菌培养试验等方法对油管腐蚀穿孔失效的原因进行了分析。结果表明:硫酸盐还原菌和腐生菌的存在使溶液中SO_4~(2-)被还原成H_2S,H_2S的存在引发了油管管壁的腐蚀,从而造成了油管腐蚀穿孔。油管的腐蚀类型为垢下微生物腐蚀。     

海泥中硫酸盐还原菌对1Cr13不锈钢腐蚀的影响

利用交流阻抗测试技术，扫描电镜及表面能谱、失重法、微生物分析等方法，在室内模拟条件下研究了海泥中硫酸盐还原菌对1Cr13不锈钢腐蚀的影响，及在含和不含硫酸盐还原菌的海泥构成的宏电池腐蚀中1Cr13不锈钢的腐蚀行为。试验结果表明，在有菌泥中1Cr13不锈钢的自然腐蚀速度均大于在灭菌泥中，两相差5．1倍。说明海泥中硫酸盐还原菌增大了1Cr13不锈钢的腐蚀速率。在有菌和灭菌海泥构成宏电池时，有菌海泥中1Cr13不锈钢作为阳极，腐蚀速率比自然腐蚀状态下有所增大，加速率为14．6％。而在灭菌海泥中1Cr13不锈钢作为阴极，腐蚀速率比自然腐蚀状态下有所减小。     

海洋硫酸盐还原菌对Q235钢腐蚀行为的影响

采用失重法、开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线等方法,通过在海洋环境中浸泡不同时间对比分析有无硫酸盐还原菌(SRB)条件下Q235钢的腐蚀电化学特征,研究SRB对Q235钢的腐蚀行为的影响。结果表明,在含SRB的海水中,随着浸泡时间延长,Q235钢的腐蚀电流密度先从7.49mA·cm~(-2)增加至9.77mA·cm~(-2),然后逐渐减小至5.01mA·cm~(-2),最终增加至12.6mA·cm~(-2),且始终小于相同时间下无SRB海水中的腐蚀电流密度,表明SRB的存在抑制了Q235的腐蚀。在含SRB的海水中,Q235钢的腐蚀行为主要由Cl~-和生物膜共同影响。在SRB稳定生长阶段,腐蚀以生物膜抑制为主;在SRB指数生长阶段和衰亡阶段,生物膜抑制作用较弱,以Cl~-促进金属腐蚀为主。     

A3钢在庆氧环境中的微生物腐蚀电化学特性研究

用交流阻抗法、动电位扫描法研究了A3钢在无菌培养液和培养液加硫酸盐还原菌的厌氧体系中的腐蚀行为。实验结果表明：硫酸盐还原菌(简称SRB)参与了A3钢的电化学行为，在SRB参与的腐蚀过程中，SRB加速A3钢的腐蚀，它对A3钢的阳极极化过程影响很大，而对阴极过程影响很小     

X80管线钢在含硫酸盐还原菌的土壤环境中的应力腐蚀开裂行为研究进展

X80管线钢因具有高强度、高韧性、抗脆断等性能,已成为现代油气运输中应用最为广泛的钢材之一。X80管线钢在埋地土壤环境中不可避免地受到应力和SRB(Sulfate-reducing bacteria)的共同作用,近年来有关X80管线钢在含SRB的土壤环境中的应力腐蚀开裂已成为一个研究重点。综述了应力腐蚀开裂和SRB腐蚀的影响因素,总结了关于应力和SRB协同作用对X80管线钢腐蚀行为影响的研究现状,分析了现行研究的缺陷和不足,并针对这些问题对今后的研究进行了展望。     

海滨盐碱土壤中硫酸盐还原菌对X100管线钢腐蚀行为的影响

为了进一步明确X100管线钢在含硫酸盐还原菌(SRB)海滨盐碱土壤中的耐蚀性,采用表面分析技术、电化学技术和失重法,研究了SRB对X100管线钢腐蚀过程与行为的影响。结果表明:X100管线钢在有无SRB海滨盐碱土壤中的腐蚀均属于中度腐蚀,无SRB时腐蚀产物主要为Fe_2O_3,Fe_3O_4和γ-Fe O(OH),有SRB时腐蚀产物主要为Fe_2O_3,Fe_3O_4,α-Fe O(OH)和Fe7S8;SRB代谢形成的活性生物膜影响了X100管线钢的腐蚀行为,随着腐蚀时间的增加,SRB可在X100管线钢表面形成由微生物膜与腐蚀产物结合的膜,其更加致密,对腐蚀传质具有物理阻碍作用,可以减缓X100管线钢的腐蚀;无SRB菌时X100管线钢表面的腐蚀产物疏松多孔并分布有裂纹,且对基体的保护作用差,其腐蚀速率大于有SRB时的值;SRB的代谢活动抑制了X100管线钢的腐蚀。     

硫酸盐还原菌对船体低合金裸钢腐蚀行为的影响

船体舱室底部存积的油污水为腐蚀微生物的生长繁殖提供了有利条件。为了研究腐蚀微生物硫酸盐还原菌(SRB)对某新型船体低合金钢腐蚀的影响,采用荧光显微技术、失重分析、电化学分析、腐蚀产物成分分析及微区成分分析等手段,研究了取自舱底环境中分离提纯的SRB对船体低合金钢腐蚀行为的影响。结果表明,在SRB腐蚀初期,胞外聚合物(EPS)对全面腐蚀有一定的抑制作用,但随着时间的延长,铁硫化合物层可作为阴极与裸露部位的小阳极发生反应,加上SRB的共同作用,加速局部破裂处的阳极溶解,促进点蚀。在整个浸泡周期内,船体低合金钢在SRB介质中的腐蚀电流密度均大于灭菌介质中的,且年平均腐蚀速率是灭菌介质中的1.36倍。     

X100管线钢在含SRB的盐碱土壤溶液中的SCC行为

为证实SRB对X100管线钢在土壤中应力腐蚀行为的影响,采用慢应变速率拉神(SSRT)实验和SEM研究了X100管线钢在含有SRB的海滨模拟盐碱土壤溶液的应力腐蚀开裂行为.结果表明:X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶+沿晶SCC混合断裂,而在有菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶SCC断裂;且X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液中的SCC敏感性高于有菌时的,说明SRB的存在抑制了X100钢的脆变,导致X100钢的SCC敏感性降低.