三种不同体系的微生物腐蚀及控制

介绍了"水一金属"、"油(水)-金属"和"水-混凝土"三种易发生微生物腐蚀体系的相关腐蚀机理和控制方法,重点阐述了不同体系中硫酸盐还原菌(SRB)的腐蚀过程,并从环境介质的pH值、溶解氧含量、溶液中某些特定离子、生物膜以及微生物之间的相互作用等方面对微生物腐蚀的影响因素进行了论述,并介绍了不同体系微生物腐蚀的控制方法.     

海洋环境下金属材料微生物腐蚀研究进展

海洋环境下的微生物易附着在金属材料表面形成生物膜,进而导致金属材料表面的微生物腐蚀(MIC)。分析了海洋环境下常见的易导致腐蚀的微生物种类及其特征,如硫酸盐还原菌(SRB)、铁氧化细菌(IOB)、产酸菌(APB)与产粘液菌(SPB)等,归纳了船舶与海洋平台涉及的微生物腐蚀及其与材料摩擦磨损的协同作用。在此基础上,重点综述了近年来碳钢、不锈钢与铜合金在海洋环境下的微生物腐蚀研究进展,包括溶解氧(DO)浓度、胞外聚合物(EPS)、生物膜微观形态等因素对碳钢MIC的影响,不锈钢在MIC过程中钝化膜与Cr元素化合物形态与含量变化,微生物抵抗Cu离子毒性机制以及铜合金在MIC过程中出现的脱合金成分腐蚀。对比了碳钢、不锈钢与铜合金表面在MIC中由生物膜、腐蚀产物与钝化膜形成的复合表面层结构差异。并从阴极去极化理论与微生物电化学腐蚀理论的角度解释了MIC,总结了两种理论间的关联性与局限性,指出了一些亟待解决的问题。     

海洋微生物腐蚀的电化学研究方法

海洋微生物引起的腐蚀对海洋结构物造成了日益严重的危害,其特征是微生物附着于金属表面并形成聚合物膜－－生物膜,该生物膜改变了膜内的环境条件,并伴有微生物对电化学反应的催化过程,因此加速了金属的腐蚀。本文介绍了监测腐蚀电位,氧化还原电位、极化电阻、强极化技术,电化学阻抗谱、,电化学噪声、电化学表面成象,双区电池等方法在微生物腐蚀研究中的应用,指出了这些方法的使用条件和优缺点,为了保持微生物本身物活性,     

生物膜在B30合金微生物腐蚀中的作用

采用电化学阻抗谱、扫描电镜和X射线能谱分析等技术研究了硫酸盐还原菌（SRB）作用下B30合金表面生物膜的结构及其对合金微生物腐蚀的影响.结果表明，在接种了SRB的培养基中，金属表面很快形成一层含有铜的硫化物的生物膜；该生物膜疏松多孔，没有保护作用;生物膜下的氧化膜被破坏，阳极过程加快，有Cu的选择性溶解和Ni的富集现象.     

油气管线钢土壤环境硫酸盐还原菌腐蚀研究进展

结合国内外埋地管线钢微生物腐蚀的研究,综述了腐蚀性土壤微生物种类和特点、环境因素对硫酸盐还原菌腐蚀的影响、生物腐蚀研究方法和进展,以及微生物腐蚀防护与监检测技术.最后,对埋地管线钢微生物腐蚀研究进行了展望.埋地管线钢服役环境复杂,受到土壤类型、杂散电流、阴极保护、应力、剥离涂层和微生物等多种因素的影响,而各种因素之间又存在着相互的耦合作用.多因素耦合作用下埋地管线钢微生物腐蚀将成为土壤微生物腐蚀今后的主要研究方向.土壤微生物腐蚀研究涉及土壤学、材料学、腐蚀科学和微生物学等多学科,是一个多学科交叉的研究课题,而化学和电化学分析技术、微生物分析技术以及材料表征技术等的联用也将为土壤微生物腐蚀行为和机制的研究提供更多的研究方法,这也有助于更好地理解微生物/材料之间的相互作用机制.随着对微生物腐蚀研究的深入,人们对硫酸盐还原菌腐蚀机理的认识也更加全面,"生物阴极催化还原"理论从生物能量学和生物电化学角度解释了微生物腐蚀的过程和机理.抗菌涂层开发和耐微生物腐蚀管线钢研发为MIC防治提供了一个新的研究路径.     

土壤环境中管线钢硫酸盐还原菌腐蚀

腐蚀是世界各国共同面临的问题之一,每年因腐蚀造成的经济损失占全国GDP的3%~5%,其中土壤腐蚀约占总腐蚀的20%。金属的土壤腐蚀是一种自发的冶金逆过程,它不仅会导致埋地金属构筑物腐蚀破坏,还会引发管线泄漏、燃烧和爆炸等事故,给社会带来巨大的经济损失和社会危害。微生物腐蚀是埋地管线钢腐蚀的重要腐蚀类型之一,其中以硫酸盐还原菌引起的腐蚀最为严重。从环境因素、材料因素和微生物因素三个方面,对土壤环境中管线钢硫酸盐还原菌腐蚀进行了简要概述。埋地管线钢微生物腐蚀研究最多的是环境因素的影响,包括土壤类型、土壤含水量、土壤阴离子、化肥、农药、土壤宏电池和剥离涂层。材料因素的研究多集中在阴极保护、外加应力和杂散电流等因素的影响。相比前两种影响因素,微生物因素最为复杂,也是研究最少的一个方面。微生物因素的研究是一个全新的研究领域,包括膜内生物酶的影响以及膜内电子传递等。今后一段时间,埋地管线钢微生物腐蚀仍以环境和材料因素等多因素的耦合作用为主要研究方向。     

海洋环境硫酸盐还原菌对金属材料腐蚀机理的研究进展

硫酸盐还原菌(SRB)是一类广泛存在于自然环境中可以利用硫酸盐类物质作为呼吸代谢电子受体的厌氧类微生物,是造成金属腐蚀破坏和设备故障的主要原因之一,已经成为一个重要的研究课题。由于微生物活动的复杂性,生物膜内SRB与金属表面的相互作用缺乏深入的研究,其诱导腐蚀机理和腐蚀过程尚不清楚,难以进行有效的腐蚀预测。基于此,本文从SRB生物膜的呼吸代谢角度介绍了其诱导金属腐蚀的研究进展。介绍了SRB的生态特征和厌氧呼吸过程,重点综述了SRB腐蚀机理,包括阴极去极化、代谢产物腐蚀、浓差电池作用和胞外电子传递等理论,最后简要介绍了微生物腐蚀(MIC)研究的方法与技术手段。     

用原子力显微镜研究铜合金微生物的腐蚀行为

用原子力显微镜(AFM)研究了HSn70-1A、HSn70-1B和HSn70-1AB等3种铜合金在硫酸盐还原菌(SRB)菌液中的微生物腐蚀行为.结果表明,3种铜合金表面形成的生物膜形貌各不相同.HSn70-1AB合金表面生物膜的粗糙度大于其余两种合金,表明其生物膜最不均匀.去除生物膜后,3种样品的腐蚀形貌也小相同,粗糙度均有所增加,这是微生物腐蚀作用的结果.研究证实,AFM的定量分析能力是研究材料微生物腐蚀的重要手段.     

油气管道SRB腐蚀研究新进展

由硫酸盐还原菌(SRB)引发的腐蚀是造成管道材料破坏和失效的重要原因,研究微生物腐蚀机制和防控措施具有重要的科学意义和经济价值.首先通过介绍国内外油气管道微生物腐蚀的失效案例,说明SRB对油气管道破坏的严重性.接着介绍了管道表面微生物膜的微观形成过程和结构特点,梳理了微生物膜作用下管材发生局部腐蚀的机理,主要对当前较为流行的微生物电化学腐蚀(EMIC)理论和管道微生物腐蚀预测模型做了深入探讨.综合考虑管道运行实际工况,结合模拟试验结果,进一步阐述了管线钢即使处于正常阴极保护条件下,由于受SRB生命代谢活动的影响,管道表面Fe中的电子通过细菌的新陈代谢作用直接获取,从而导致管材依然发生局部腐蚀甚至更为严重.而焊缝及其附近热影响区是管道发生腐蚀穿孔的薄弱区.最后全面总结了油气管道工业中抗SRB腐蚀防护前沿的理念和方法,分析了当前各种防护技术在实际应用中的不足,对微生物腐蚀如何更有效地防治提供了富有价值的参考,为管道工程SRB腐蚀防护技术的未来发展指明了方向.     

镁合金与其它金属的微生物腐蚀行为比较

用腐蚀失重、X射线衍射等方法研究了AZ91、Q235、Al和Zn等材料的微生物腐蚀行为.结果表明,4种材料在无菌培养基中的平均腐蚀速度均大于在含菌培养基中的平均腐蚀速度;其中,AZ91的耐腐蚀性最差,Q235最好;各种材料在含菌培养基中,表面均形成生物膜,这层生物膜均抑制了4种材料的腐蚀.     

金属材料海洋环境生物污损腐蚀研究进展

海生物因素是影响海洋环境金属材料腐蚀行为的主要因素之一。综述了金属材料海生物腐蚀研究领域中有关生物膜的结构与功能、海水环境微生物腐蚀机理研究和宏观海生物附着引起的局部腐蚀等几个方面近年来的进展情况。并结合我国开展海生物腐蚀研究的现状提出建议和讨论。     

金属表面混合微生物腐蚀及分析方法研究进展

微生物腐蚀研究一直都是金属腐蚀领域关注的热点,微生物种类的不同,对金属材料的腐蚀影响也不尽相同。实际环境中,微生物的复杂性导致单一微生物的腐蚀机理并不能完全解释实际的腐蚀现象,因此混合微生物体系研究成为微生物腐蚀领域新的研究方向。在基于单种微生物对金属的腐蚀行为及其腐蚀机理的研究基础上,综述了两种微生物的混合体系在金属表面对其腐蚀的影响。归纳总结了混合微生物的构成,重点综述了含有SRB、IOB和其他典型微生物的混合体系的作用过程,分析了混合体系中,不同微生物的相互作用(如协同、竞争作用等)对金属腐蚀影响。梳理了目前混合微生物体系研究的实验环境,并针对混合微生物体系在金属表面腐蚀微观的研究,介绍了几种技术,以期能更加直观地显示混合体系中微生物间的作用机制。最后对研究两种微生物混合体系下的金属腐蚀问题提出了建议和发展方向。     

应用原子力显微镜研究硫酸盐还原菌对A3钢的腐蚀

应用原子力显微镜（AFM）研究硫酸盐还原菌（SRB）、微生物膜、腐蚀产物膜和A3钢腐蚀后的表面形貌,获得了高分辨率、清晰的图像.测得了SRB的大小,微生物膜、腐蚀产物膜的厚度和形成的点蚀孔深度.结果表明,A3钢的微生物腐蚀过程是先形成致密的硫化物膜,然后微生物在其上面聚集附着形成微生物膜;A3钢的微生物腐蚀主要以点蚀形式发生.     

Evaluation of effective biocides for SRB to control microbiologically influenced corrosion

The effects on microbiologically induced corrosion (MIC) of mild steel resulting from the presence of corrosion products in the biofilm of sulphate‐reducing bacteria (SRB) have been investigated. The culture‐media‐containing sulphide of biogenic origin was used to find out the effect of metal‐sulphide layers developed. The SRB were isolated from the Ennore brackish water (Chennai, India). Biocides with different concentrations were used to inhibit the metabolic activity of bacteria. Open circuit potentials (OCP) followed by potentiostatic polarisation measurements were carried out for the specimens with and without the biofilm. Electrochemical impedance spectrometry (EIS) and scanning electron microscopy (SEM) were used to study the accumulation of the biofilms. The corrosion rates and the mechanism of corrosion processes were understood from the investigation.     

硫酸盐还原菌腐蚀影响因素及防腐技术的研究进展

微生物对金属材料的腐蚀现象广泛存在于土壤、空气、海洋和油田等环境下,其中硫酸盐还原菌是最重要的一种腐蚀微生物,因此对金属材料硫酸盐还原菌腐蚀现象的深入研究有着重要意义。简单介绍了硫酸盐还原菌的生理特征和腐蚀机理。重点阐述了硫酸盐还原菌对金属材料腐蚀过程的影响因素,包括材料因素(合金的成分、成分含量、组织结构等)、环境因素(Cl-、Fe2+、磁场、温度等)及其他因素(p H、含氧量、CO2、流速等)。详细综述了控制微生物腐蚀的3种方法(物理方法、化学方法和生物方法)及其防腐机理,为防腐蚀工艺提供理论基础,并认为生物技术防腐方式具有较好的发展前景。最后,总结了目前微生物腐蚀研究存在的一些问题,并提出环境因素和力学因素共同作用下的微生物腐蚀机理是未来腐蚀研究发展方向的核心。     

AFM技术在微生物腐蚀研究中的应用

介绍了原子力显微镜(AFM)的工作原理、操作模式以 及在微生物腐蚀研究中的应用，包括原位观察细菌和微生物膜形貌、测量力-距离曲线研究微生物在材料表面的粘附力、测量材料表面电位的不同得知生物膜厚度和腐蚀程度.同时还介绍了电化学原子力显微镜的应用.     

Development of microbially influenced corrosion on carbon steel in a simulated water injection system

Microbially influenced corrosion (MIC) on internal pipeline surfaces has become a severe problem during the water injection process in secondary oil recovery. The formation of a biofilm, normally dominated by sulfate‐reducing bacteria (SRB), is believed to be the critical step of the MIC process. A continuously fed biofilm simulating the water injection process was operated to investigate the influence of biofilm development on MIC behavior in the early phase of corrosion development. The development of the corrosion product film and biofilm was monitored for 5 months with electrochemical impedance spectroscopy, linear polarization resistance, scanning electron microscopy, 3D optical profiling, and direct weight measurement. MIC development was found to comprise three phases: initialization, transition, and stabilization. The initialization phase involved the formation of the corrosion product layer and the initial attachment of the sessile microbes on metal surface. In the transition phase, the MIC process gradually shifted from charge‐transfer‐controlled reaction to diffusion‐controlled reaction. The stabilization phase featured mature and compact biofilm on the metal surface, and the general corrosion rate (CR) decreased due to the diffusional effect, while the pitting CR was enhanced at a lower carbon source level, which supported the mechanism of direct electron uptake from the metal surface by SRB.     

海洋微生物腐蚀的研究进展

介绍了国内外海洋微生物腐蚀研究的最新进展,讨论了海洋中影响金属腐蚀的几类微生物,评述了微生物腐蚀研究中涉及的微生物的培养,测量方法以及表面分析手段;简介了不锈钢,铜和铜合金,镍合金的微生物腐蚀的特征和最新研究进展,并展望了微生物腐蚀研究的发展趋势。