硫酸鹽還原菌生物膜下鋼鐵材料腐蝕行為的研究.pdf

1、隨著人們對(duì)海洋資源的深入開(kāi)發(fā)和有效利用，海洋環(huán)境中金屬結(jié)構(gòu)建筑物的微生物腐蝕（microbiologically influenced corrosion, MIC）已引起了人們的高度重視和廣泛研究。在眾多的微生物中，硫酸鹽還原菌(sulfate-reducing bacteria, SRB)是最主要的腐蝕性細(xì)菌之一。
　　本文從青島附近海域的海泥中分離純化得到SRB菌株，采用調(diào)整過(guò)的Postgate’s C培養(yǎng)基培育細(xì)菌并以此作

2、為腐蝕介質(zhì)。監(jiān)測(cè)了SRB的生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)海水介質(zhì)性質(zhì)的影響，并重點(diǎn)利用電化學(xué)方法（如腐蝕電位Ecorr~t曲線，電化學(xué)阻抗譜以及極化曲線）和表面分析手段（如掃描電鏡，原子力顯微鏡以及光電子能譜等）研究了海水介質(zhì)中SRB對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235）、低鎳合金高強(qiáng)度鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)“高強(qiáng)鋼”）以及18-8不銹鋼（18-8SS）腐蝕行為的影響，探討了SRB介質(zhì)中鐵的陽(yáng)極活性溶出機(jī)制和不銹鋼鈍化層表面點(diǎn)蝕萌發(fā)與生長(zhǎng)機(jī)制。
　　研究表明，對(duì)于SRB介質(zhì)中的

3、碳鋼，在浸泡初期碳鋼表面會(huì)生成一層保護(hù)性硫化亞鐵層（FeS），它使腐蝕速度大大降低；隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，保護(hù)性FeS層會(huì)出現(xiàn)局部破裂，此后，局部破裂處將以很快的活性溶出速度發(fā)生腐蝕。而浸泡在 SRB介質(zhì)中的高強(qiáng)鋼，雖然在腐蝕形貌上與碳鋼有所差異，但腐蝕電化學(xué)特征幾乎相同，表明腐蝕機(jī)制與碳鋼一致。進(jìn)一步研究表明，SRB的含硫代謝產(chǎn)物是加速碳鋼陽(yáng)極活性溶解的主要因素，據(jù)此，本文提出“SRB的含硫代謝產(chǎn)物通過(guò)對(duì)鐵的吸附加速了碳鋼/高強(qiáng)鋼陽(yáng)極活

4、性溶解”的腐蝕機(jī)制，并在理論上依據(jù)吸附態(tài)E—pH圖判斷：在很寬泛的pH值和電位范圍內(nèi)，硫在鐵上都能以穩(wěn)定的吸附態(tài)存在。
　　SRB介質(zhì)中18-8SS的點(diǎn)蝕過(guò)程則異常復(fù)雜，很多因素都會(huì)影響到點(diǎn)蝕的萌發(fā)與生長(zhǎng)。18-8SS在SRB介質(zhì)中很快就會(huì)萌發(fā)點(diǎn)蝕，由不銹鋼表面鈍化層在 SRB介質(zhì)中發(fā)生硫化轉(zhuǎn)變所形成的局部自由氧是導(dǎo)致鈍化層發(fā)生破壞而萌發(fā)點(diǎn)蝕的主要因素，因?yàn)?8-8SS在SRB介質(zhì)中的點(diǎn)蝕電位Epit比SRB介質(zhì)的氧化-還原電位

5、Eh正；微觀腐蝕孔的擴(kuò)展深度隨浸泡時(shí)間大致呈線性增加。從腐蝕過(guò)程的陰極去極化行為看，很多因素都會(huì)影響18-8SS點(diǎn)蝕的生長(zhǎng)，然而受18-8SS再鈍化行為的影響（18-8SS在SRB介質(zhì)中的再鈍化電位Erep比氫電極的平衡電位正），SRB介質(zhì)中的單質(zhì)硫或多態(tài)硫的還原是促使點(diǎn)蝕生長(zhǎng)的主要因素。此外，由于 SRB的代謝活動(dòng)能明顯改變介質(zhì)的性質(zhì)，所以它不僅隨時(shí)會(huì)影響18-8SS點(diǎn)蝕的萌發(fā)與生長(zhǎng)，還會(huì)改變處于SRB介質(zhì)中的18-8SS表面鈍化層的

6、結(jié)構(gòu)與性能，進(jìn)而影響18-8SS的點(diǎn)蝕行為。
　　本文就SRB介質(zhì)中鈍化層的硫化轉(zhuǎn)變及其對(duì)18-8SS點(diǎn)蝕行為的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究表明，鈍化層的硫化轉(zhuǎn)變降低了18-8SS的鈍化性能，而短期硫化對(duì)鈍化層的危害比長(zhǎng)期硫化更大；但是，硫化轉(zhuǎn)變卻在一定程度上增大了陰極極化，從而也能阻礙點(diǎn)蝕的生長(zhǎng)。18-8SS表面鈍化層的性質(zhì)分析表明，主要是鐵的氧化物發(fā)生了硫化轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變后主要以FeS和FeS2的形態(tài)存在，而元素Cr和Ni則仍然以氧