靜磁場作用下硫酸鹽還原菌生長特性及腐蝕行為.pdf

1、微生物腐蝕(MIC)是材料服役失效的主要因素，也是工業(yè)領(lǐng)域的共性問題，由此造成的經(jīng)濟損失巨大。磁處理技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、石油和水處理行業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，磁場的存在嚴重影響金屬的腐蝕過程。但是關(guān)于磁場對微生物腐蝕的影響還未引起重視。本文利用電化學噪聲結(jié)合表面分析技術(shù)系統(tǒng)研究了靜磁場對硫酸鹽還原菌(SRB)誘導(dǎo)的微生物腐蝕機制的影響，主要研究結(jié)果如下：
　?。?）磁場對SRB細菌生長規(guī)律和生物膜影響研究表明：4 mT低強度磁場顯

2、著抑制了浮游SRB的生長；4 mT磁場和150 mT中強度磁場都延緩了浮游SRB的衰亡。兩種強度磁場都延緩了金屬表面固著SRB生物膜的形成，但磁場同時顯著加速了固著SRB生長速度。此外，短期磁場處理能快速剝離金屬表面附著的生物膜，4 mT磁場的剝離效果比150 mT更明顯。磁處理不僅能改變腐蝕過程中形成的腐蝕產(chǎn)物的化學成分，而且能快速改變已形成的腐蝕產(chǎn)物的化學組成，將無磁場條件下的腐蝕產(chǎn)物硫鐵化合物轉(zhuǎn)化為鐵氧化合物。磁場作用下，培養(yǎng)基中

3、SRB代謝產(chǎn)物H2S最終含量為800μmol/L，遠大于空白條件下的20μmol/L。
　　（2）磁場對不易磁化不銹鋼和易磁化碳鋼在SRB介質(zhì)中MIC的影響規(guī)律研究表明：通過小波變換對電化學噪聲數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，能實現(xiàn)對微生物腐蝕過程進行分類，還能定量分析腐蝕的強度，從而實現(xiàn)對微生物腐蝕過程的跟蹤研究。無磁場條件下，304SS在SRB菌液中先發(fā)生活性溶解，隨后發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)點蝕；隨后生物膜進入對數(shù)生長期，亞穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)腐蝕；在生物膜

4、衰亡期，304SS腐蝕受到抑制。在4 mT磁場條件下，304SS在整個研究周期內(nèi)以鈍化為主，伴隨輕度亞穩(wěn)態(tài)點蝕。說明4 mT磁場能有效保護304SS，這主要是歸因于低強度磁場對SRB的生長的抑制。150 mT加速了304SS的腐蝕。腐蝕形態(tài)最初以亞穩(wěn)態(tài)點蝕為主，逐漸出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)腐蝕。到了生物膜衰亡期，亞穩(wěn)態(tài)點蝕和穩(wěn)態(tài)腐蝕同時發(fā)生。另一方面，磁場促進了Q235在SRB菌液中的腐蝕，150 mT磁場比4 mT磁場效果更顯著。無磁場下，Q235電

5、極先主要發(fā)生均勻腐蝕，隨后以點蝕為主。4 mT下，Q235電極發(fā)生的腐蝕演變規(guī)律和無磁場條件下一樣，不過電流幅值更大，說明腐蝕更重。150 mT下，從生物膜遲緩期到衰亡期，局部腐蝕程度越來越重。與不易磁化304SS有所不同，易磁化Q235在磁場中會被磁化，產(chǎn)生了磁場自增強效應(yīng)，增強了的磁場促進了Q235的腐蝕。
　?。?）磁場對受應(yīng)力Q235在SRB介質(zhì)中MIC的影響規(guī)律研究表明：在無菌培養(yǎng)基體系中，Q235腐蝕經(jīng)歷了3個階段：均

6、勻腐蝕、亞穩(wěn)態(tài)點蝕，晚期出現(xiàn)腐蝕開裂。SRB介質(zhì)中，在生物膜形成初期，Q235主要發(fā)生均勻腐蝕；進入對數(shù)生長期后，Q235發(fā)生腐蝕開裂，說明SRB促進了腐蝕開裂的發(fā)生。4 mT下，在生物膜遲緩期，碳鋼發(fā)生腐蝕開裂；在生物膜對數(shù)期，Q235出現(xiàn)鈍化；但是到了衰亡期，試樣再次出現(xiàn)腐蝕開裂，呈現(xiàn)出斷裂的非連續(xù)性。4 mT磁場下Q235的斷裂屬于脆性斷裂。150 mT條件下，C型環(huán)斷裂連續(xù)進行，這可能是由于MF對體系提供能量所致。MF和SRB協(xié)