硫酸盐还原菌对红壤中X100管线钢腐蚀行为的影响

利用Tafel极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了X100管线钢在红壤中硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀的电化学特征。结果表明,整个实验过程中SRB生理活动提高了红壤中管线钢的腐蚀速率,接菌红壤中管线钢的开路电位低于灭菌红壤土壤浸出液中;SRB生理活动影响管线钢表面腐蚀产物的电容和电阻性质,进而促进管线钢腐蚀过程;这种促进作用在实验后期SRB代谢产物富集时达到最大值;根据本文研究结果,铺设于酸性红壤中的管线钢必须考虑SRB对其腐蚀行为的影响。     

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。     

富Fe红壤中管线钢的硫酸盐还原菌腐蚀行为

采用电化学阻抗谱(EIS)、极化扫描和循环伏安(CV)等电化学技术,结合SEM表面形貌分析技术,研究高强度低合金X80管线钢在富Fe酸性红壤环境中的硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀行为及电化学过程。结果表明,酸性红壤环境中,环境适应期(前7 d)SRB对腐蚀电化学过程没有明显影响;SRB生长期的呼吸代谢活动导致X80钢的自然腐蚀电位降低,显著促进了管线钢的腐蚀过程;SRB通过胞外铁呼吸可与红壤颗粒表层FeOOH/Fe_2O_3等铁氧化物发生作用,引起FeOOH/Fe_2O_3的微生物异化还原,该过程中,SRB作为电子传输媒介,参与Fe和氧化铁间的电子转移,该机制是SRB促进局部腐蚀电化学过程的主要原因。提出了SRB促进红壤中管线钢微生物腐蚀(MIC)与胞外铁呼吸机制之间的联系。     

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。     

交流电和微生物共同作用下Q235钢的腐蚀行为

采用微生物分析方法研究了交流电(均方根电流密度50 A/m~2,频率50 Hz)对土壤浸出液中硫酸盐还原菌(sulfate reducing bacteria,SRB)的生理影响;通过开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱等方法研究了交流电和微生物共同作用对Q235钢的电化学行为的影响;利用SEM观测了试样表面腐蚀产物和腐蚀微观形貌.结果表明,均方根电流密度为50A/m~2,频率为50 Hz的正弦交流电对SRB的生理未造成很大影响,但交流电的交变电场降低了微生物膜的吸附性,促进了微生物膜的脱附.实验前期,活性生物膜抑制金属腐蚀,实验后期,微生物代谢产物促进金属腐蚀.金属在交流电作用下,由于整流效应、交变电场作用以及点蚀的自催化效应等,腐蚀速率加快,腐蚀产物疏松.     

酸性土壤环境中Q235钢的微生物腐蚀行为

采用电化学阻抗谱(EIS)、极化电位扫描等电化学技术和微观形貌观察方法研究含硫酸盐还原菌(SRB)的酸性红壤环境中Q235钢的微生物腐蚀(MIC)行为及对应电化学过程特征。结果表明:酸性红壤环境中,前4 d为环境适应期,期间SRB细菌数量减少,SRB对腐蚀电化学过程没有显著影响;生长期中SRB促使Q235钢的自腐蚀电位和极化电阻降低,腐蚀速率增大;EIS极化电阻测试结果表明,有菌红壤中腐蚀速率约为无菌红壤中的2倍。SRB呼吸代谢活动可与红壤颗粒表层Fe OOH等铁氧化物作用,引起Fe OOH的微生物异化还原,促进Q235钢的腐蚀电化学过程。     

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。     

Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^-2下降到244 cm^-2;当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^-2;含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu₂O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。     

弹塑性应力作用下X80管线钢的菌致开裂行为

目的 揭示硫酸盐还原菌（SRB）在管线钢表面裂纹萌生中的作用。方法 采用恒载荷实验装置施加弹性和塑性应力,通过XPS和EDS分析产物成分,利用SEM观察微生物膜形态、管线钢腐蚀形貌,研究弹性和塑性应力作用下管线钢的微生物致裂裂纹萌生和扩展行为。结果 弹性和塑性应力对SRB生长无明显影响。不管是在弹性应力还是塑性应力作用下,SRB生理活动均改变了腐蚀产物的结构,增加了腐蚀产物的硫含量,提高了管线钢局部腐蚀敏感性。与弹性应力作用相比,塑性应力和SRB协同作用对管线钢微裂纹萌生和扩展的影响更大。塑性应力作用下,灭菌和接菌环境中管线钢表面均产生了微裂纹分叉。结论 弹性应力和塑性应力均促进了管线钢的微生物腐蚀过程。塑性应力作用下管线钢菌致开裂更加剧烈,裂纹扩展过程与SRB生理活动有关。     

新型含Cu管线钢的微生物腐蚀行为研究

通过对商用X80管线钢进行适当的Cu合金化功能性改进,制备出不同Cu含量(1.06Cu、1.46Cu、2.00Cu,质量分数,%)的新型管线钢。利用抗菌性能检测、电化学测试、腐蚀产物分析、激光共聚焦显微镜(CLSM)等方法研究了含Cu管线钢的抗菌性能和微生物腐蚀行为。研究表明,含Cu管线钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有强烈的杀灭作用,以多边形铁素体为特征的1.0Cu管线钢能够保证在X80钢强韧性的水平下具有优异的抗微生物腐蚀性能。含Cu管线钢中富Cu相对抗微生物腐蚀性能起到了关键作用。1.0Cu钢和X80钢的线性极化电阻RLPR在含有硫酸盐还原菌(SRB)的土壤浸出液中浸泡2 d后均急剧下降,导致X80钢的腐蚀电流密度明显大于1.0Cu钢。显微观察表明,大量生物膜的生成导致在SRB环境中的X80钢的点蚀数量和最大点蚀坑深度均高于1.0Cu钢。     

X70管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂行为

目的油气管输中X70钢的应力腐蚀开裂问题日趋严重,而且土壤环境中微生物腐蚀现象备受关注,因此拟通过实验室模拟土壤环境下X70管线钢的腐蚀,获得高强度管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂规律。方法采用自制的应力电化学测试装置,通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)对材料的应力腐蚀敏感性进行分析,利用交流阻抗以及扫描电镜(SEM)对断口形貌以及生物膜的成分进行研究。结果当应变速率为5×10~(-7)s~(-1)时,无菌模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性远大于含SRB模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性,SRB的存在对X70管线钢应力腐蚀起到很大程度的促进作用。当应变速率为1×10~(-6)s~(-1)时,SRB对于X70管线钢应力腐蚀敏感性的影响较小,断裂主要由力学因素主导,SRB起辅助作用。结论 X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性。SRB对于X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中的应力腐蚀起到一定程度的促进作用。     

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.     

A study on bacteria-assisted cracking of X80 pipeline steel in soil environment

In the paper, bacteria-assisted cracking by sulphate-reducing bacteria (SRB) of X80 pipeline steel in a meadow soil solution was studied under different applied stresses by electrochemical impedance spectroscopy, linear polarisation resistance and scanning electron microscope. The obtained results indicated that the physiological activity of SRB and the applied stresses not only play individual roles in corrosion of the steel, but also had intense synergistic effects in promoting the corrosion process. In the SRB-inoculated soil solution, the number, average length and width of micro-cracks increase to a certain extent. Under the combined actions of SRB and plastic stress, localised corrosion may not only extend to steel matrix but also to lateral direction. The generation processes of bacteria-assisted cracking were discussed in the paper.     

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.     

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。     

Enhanced Bio-corrosion Resistance by Cu Alloying in a Micro-alloyed Pipeline Steel

On the composition base of commercial X65 grade pipeline steels, a Cu modified pipeline steel was designed to show improved resistance to microbially induced corrosion (MIC). The mechanical properties of the Cu-added steel and its corrosion behavior in a soil solution inoculated with sulfate-reducing bacteria (SRB) were investigated in this work. The results demonstrated that Cu-added steel exhibits a good combination of strength and toughness. Cu ions released from the Cu-added steel could effectively kill the SRB attaching on the steel surface, thus evidently decreased the pit depth and diameter of Cu-added steel. Furthermore, during the long-term immersion, the Cu-rich film formed by the enrichment of Cu in the corrosion product layer on the steel surface could also contribute to the improvement of the bio-corrosion resistance of Cu-added steel.     

SRB 对 X70 钢在土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用失重法、SEM、EDS微观分析方法和电化学阻抗技术研究了X70钢在有/无SRB的侵蚀性土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明,在无菌介质中,X70钢表面生成不具有保护性的腐蚀产物,其腐蚀速率随浸泡时间的延长而增大;在有菌介质中,钢表面形成致密的生物膜,对界面传质有一定的阻碍作用,从而减轻X70钢的腐蚀。腐蚀产物的吸附及S含量随浸泡时间的延长而增加,使得腐蚀产物膜疏松易脱落,促进了基体的腐蚀。无菌介质中腐蚀产物内层的稳定性与腐蚀产物的沉积及分布有关;而在有菌介质中,多孔的胞外聚合物对活化过程中的质量传输过程有一定阻碍作用。