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。     

红壤浸出液中X100管线钢微生物腐蚀特征

采用开路电位、线性极化曲线和阻抗谱等电化学手段,结合扫描电子显微镜研究了酸性红壤浸出液中硫酸盐还原菌对X100管线钢腐蚀的影响。研究结果如下:实验初期硫酸盐还原菌的存在降低了管线钢的自腐蚀电位,增加了管线钢腐蚀敏感性,促进了X100管线钢的腐蚀;实验中后期硫酸盐还原菌的生理活动改变了溶液中和X100管线钢表面的化学、电化学状态,抑制了腐蚀;硫酸盐还原菌的生理活动升高了酸性土壤浸出液的pH值,改变了X100管线钢表面膜层的结构,结合层出现了韦伯扩散,阻碍了腐蚀产物的扩散。     

X80钢及其焊缝组织在酸性土壤中的电化学行为

通过动电位扫描和电化学阻抗技术,研究了X80钢在酸性腐蚀介质中的腐蚀过程。并用CHI电化学工作站和Zsimpwin软件对试验结果进行了拟合。结果表明,X80管线钢及焊接接头在鹰潭土壤模拟溶液中的极化曲线都具有活性溶解特征,焊缝的耐蚀性大于母材。这是由于焊缝经过焊接热作用后,掺入了某些耐腐蚀的合金元素,使焊缝的耐蚀性增强。     

X100管线钢在水饱和酸性土壤中的电化学阻抗谱特征

利用电化学阻抗谱(EIS)研究X100管线钢在水饱和酸性土壤中短期的电化学腐蚀行为。结果表明,X100管线钢在鹰潭水饱和土壤中浸泡104 h后已产生点蚀。腐蚀过程的EIS谱具有两个时间常数特征,高频区为代表反应的容抗弧,低频区为代表吸附或点蚀形核期产生的感抗弧。腐蚀初期(1 h～33 h),由于水饱和土壤介质电导率较低,电极反应过程受扩散控制;腐蚀产物在电极表面积累对反应离子扩散有阻碍作用,使阻抗增大;腐蚀产物膜疏松多孔,形成局部活化区域,使阻抗减小;Cl~-对腐蚀产物膜有破坏作用且在膜内局部地区浓缩,诱发点蚀,使阻抗减小,出现感抗特征。     

X80管线钢在东南酸性土壤环境中的电化学腐蚀特征研究

采用电化学测试、扫描电镜观察、表而能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在东南酸性土壤模拟溶液中的电化学腐蚀特征与机理,分析了热处理工艺和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响.结果表明,退火态X80钢耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢组织因热处理发生改变有关;随着浸泡时间的延长,原始态与退火态的X80钢在东南酸性土壤模拟溶液中腐蚀趋势均减小,而腐蚀速率先增大后减小;其阴极过程受析氢腐蚀和吸氧腐蚀联合控制;腐蚀产生的锈层主要由FeOOH(表层)和Fe_3O_4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀过程,使管线钢表面的腐蚀破坏程度增加.研究还发现,氯离子含量是影响腐蚀的主导因素.     

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。     

X80管线钢在新洲土壤中腐蚀的电化学噪声

采用电化学工作站测试了X80管线钢在不同含水率的新洲土壤中的电化学噪声,并对噪声数据进行了谱图和频域分析。结果表明:含水率对X80管线钢在新洲土壤中的腐蚀影响较大,在低含水率(14%)和中间含水率(18%)新洲土壤中,腐蚀以点蚀为主,在高含水率(22%)土壤中以均匀腐蚀为主;随着含水率从14%增加到22%,电化学噪声谱的噪声波动持续的时间缩短;X80管线钢发生均匀腐蚀时,其功率谱密度(PSD)图高频线性段斜率较大,与腐蚀初期相比变化较大,且出现高频白噪声;当X80管线钢发生点蚀时,其PSD图高频线性段斜率较小,与腐蚀初期相比变化不大。     

硫酸盐还原菌对Q235钢缝隙腐蚀行为影响

应用矩形缝隙模拟装置,研究Q235钢在土壤浸出液中有无硫酸盐还原菌条件下,缝隙厚度为0.5mm时的缝隙腐蚀行为。电化学阻抗谱测试结果表明,随着实验时间的延长,Q235钢在有菌溶液中的容抗弧半径小于相同时期在无菌溶液中的容抗弧;Q235钢在有菌溶液中的腐蚀速率大于无菌溶液。硫酸盐还原菌促进了Q235钢在溶液中的腐蚀。同一时期,随着缝口距离的增加,有菌溶液及无菌溶液中的容抗弧都先增大后减小,其中在有菌溶液中的容抗弧较小,腐蚀速率比无菌溶液中的大。     

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.     

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。     

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.     

X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为

本文采用失重法、电化学测试、SEM、EDS等方法,研究了X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80钢在3个测试点模拟土壤溶液中以全面腐蚀为主,局部位置发生点蚀;其在不同模拟溶液中的腐蚀速率大小依次为:AN000>AN065>AN016;随着浸泡时间的增加,Ca2+吸附在X80钢表面并形成Ca的产物层,有效地减缓了X80钢在AN016模拟溶液中的腐蚀。在含盐量较高的土壤环境中,富集在钢基表面的结晶盐对钢的腐蚀具有一定的减缓作用。     

SO_4~(2-)对X80管线钢在酸性红壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)及三维视频显微镜技术研究了在酸性红壤模拟溶液中SO_4~(2-)对X80管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:随着酸性红壤模拟液中SO_4~(2-)含量的增加,X80钢的腐蚀呈现出先减缓后明显加剧的趋势;在含5%(质量分数,下同)SO_4~(2-)的模拟溶液中,X80钢的腐蚀失重量最低、腐蚀电流密度最小。结合EIS分析表明:SO_4~(2-)的含量会影响X80钢的腐蚀行为,1%~5%SO_4~(2-)会阻碍Cl-在电极表面的吸附,减缓腐蚀;高含量的SO_4~(2-)会破坏电极表面膜的形成,使腐蚀加速。     

X100管线钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为

采用慢拉伸(SSRT)、动电位极化和SEM观察等方法,研究了在不同的阴极保护电位条件下X100钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,X100钢发生穿晶裂纹的应力腐蚀,裂纹的萌生和发展与阴极保护电位有关.完全阳极过程控制时,X100钢无裂纹出现,但出现晶间腐蚀;在混合过程控制时,应力腐蚀敏感性较低,裂纹发展缓慢;在完全阴极过程控制时,氢脆机制起主要作用,裂纹扩展迅速.     

离子渗氮对 X80 管线钢在碱性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

目的对X80管线钢表面进行离子渗氮处理,研究其渗氮层在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡30,60,90 d的腐蚀性能及规律。方法通过动电位极化和交流阻抗谱分析X80管线钢渗氮层对腐蚀性能的影响,采用SEM,XRD和EDS技术对腐蚀产物膜的表面形貌和组成成分进行分析测试。结果随着腐蚀时间的增加,渗氮X80钢的自腐蚀电流密度减小到1.33μA/cm2,自腐蚀电位增加至-225 m V,腐蚀速率显著减小;腐蚀产物主要为Fe2O3,Fe O(OH),Fe(OH)3和Fe3O4。结论浸泡相同时间,离子渗氮试样的自腐蚀电位更正,自腐蚀电流密度降低1个数量级,电荷转移电阻增大2个数量级,比原始X80管线钢更耐蚀。     

电化学充氢对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用电化学技术、慢应变速率拉伸实验和扫描电镜(SEM)对电化学充氢后的X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为进行了研究。结果表明：X80管线钢静态充氢后在鹰潭土壤模拟溶液中具有较高的应力腐蚀(SCC)敏感性,其断口模式为穿晶断裂;随着电化学充氢时间的延长,氢致塑性损失不断增加,拉伸断口由韧窝状韧性断口向脆性解理断口发展,SCC敏感性增大;电化学充氢促进了点蚀坑的萌生,点蚀坑和第二相夹杂是SCC裂纹萌生的重要原因。