海水冷卻系統(tǒng)中管線用銅合金的微生物腐蝕與防護(hù)研究.pdf

1、海水冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)海水處于不斷流動(dòng)的狀態(tài)，但在某些特殊情況下冷卻水流速降低，甚至可能發(fā)生臨時(shí)停滯，造成海水中懸浮物的沉降，并逐步聚集、成團(tuán)、形成顆粒沉淀，再加上好養(yǎng)微生物生殖、代謝和死亡分解后的尸體，很容易在管線的底部形成污泥，繼而為厭氧微生物的生殖提供庇護(hù)場(chǎng)所，大大增加了管線腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。銅及其合金由于具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能、機(jī)械加工性能和耐海水腐蝕性能，被廣泛用作濱海工廠海水冷卻系統(tǒng)的管線材料。相關(guān)證據(jù)表明，銅合金的防污效果主要表現(xiàn)在對(duì)

2、一些大型污損生物如藤壺、貽貝等具有毒害作用，它們對(duì)SRB卻具有腐蝕敏感性。
　　目前關(guān)于銅合金特別是黃銅材料的微生物腐蝕(MIC)研究還比較少，其腐蝕過程的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步發(fā)掘。本論文以海水中常見的腐蝕性微生物SRB為實(shí)驗(yàn)菌種，采用離線分析的方法在實(shí)驗(yàn)室模擬海水冷卻系統(tǒng)中SRB的生境，調(diào)查了其生長行為及成膜規(guī)律。并以管路系統(tǒng)中常用的硅黃銅(HSi80-3)和白銅(BFe10-1-1)為研究對(duì)象，結(jié)合微生物技術(shù)、顯微分析技術(shù)和電

3、化學(xué)研究方法等進(jìn)一步對(duì)比分析了兩種銅合金在SRB作用下的腐蝕行為、SRB生物膜在合金表面的生成過程及其對(duì)腐蝕產(chǎn)生的影響。研究發(fā)現(xiàn)，銅合金在成分上的差異未能改變SRB的附著特性，與HSi80-3相比，SRB更傾向于附著在BFe10-1-1表面，在浸泡初期HS i80-3表面的生物膜更為均勻致密，一定程度上能夠抑制腐蝕的進(jìn)行，但隨著時(shí)間的延長，兩種膜層的差異性越來越小;浸泡28天后，BFe10-1-1表面的蝕坑錯(cuò)落有致，呈離散分布，其直徑約

4、為1.0μm，而HS i80-3樣品表面的蝕坑分布則較為均勻，排列緊密，蝕孔直徑在0.2μm左右，說明BFe10-1-1的點(diǎn)蝕敏感性比HSi80-3較強(qiáng)。相關(guān)的電化學(xué)測(cè)試表明，無菌條件下，兩種銅合金均具有一定的自鈍化能力，腐蝕過程主要受溶解氧的擴(kuò)散控制，而生物硫的存在明顯降低了合金粒子之間的鍵合能力，改變腐蝕反應(yīng)的陰陽極機(jī)理，使腐蝕加劇，其作用過程并不是由單一機(jī)制控制的，主要由硫化物誘導(dǎo)陽極溶解、SRB陰極去極化作用及EPS鍵合銅離子等

5、協(xié)同進(jìn)行的。
　　為進(jìn)一步增強(qiáng)銅合金管線抗SRB腐蝕的能力，本文利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)反應(yīng)，在BFe10-1-1銅合金表面制備了經(jīng)11-溴十一烷基三甲氧基硅烷（BUTS）協(xié)助的磺基甜菜堿(SBMA)有機(jī)復(fù)合膜，并通過多種方法對(duì)其防腐防污性能進(jìn)行探究。相關(guān)測(cè)試表明，由于SBMA的表面改性，BFe10-1-1的親水性增強(qiáng)，SRB在表面的附著量下降了約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，防除抑制率達(dá)到96.8％，顯示出良好的防污效果;經(jīng)過修飾改性后