油田污水中碳钢表面生物膜的生长监测与控制

金属表面硫酸盐还原菌微生物膜内的反应影响金属腐蚀的机理和速度,杀灭膜内微生物是控制微生物膜腐蚀金属的重要措施。采用丝束电极技术,研究了油田污水中生物膜在Q345碳钢表面的生长规律;通过投加3种杀菌剂来灭杀生物膜内细菌,并对其杀菌效果进行了比较,获得了杀菌剂对细菌的抑制周期及最低有效浓度。结果表明:油田污水中微生物首先在Q345碳钢表面大量附着、生长,至216 h时生长完整,至360 h时开始脱落;生物膜对Q345钢的腐蚀呈现不均匀性,微生物的存在可在局部范围内降低Q345碳钢表面的腐蚀电流密度,但有促进其腐蚀的倾向;杀菌剂HGY-B1的杀菌效果优于KD-24及LC-3,投添加量为300 mg/L时,对生物膜内细菌抑制周期可达8 d,最低杀菌浓度为40 mg/L。     

微生物与磁场作用下管线钢的腐蚀行为研究进展

随着埋地年限的推移,目前已被大量应用于实际管道工程的X80钢等高强度管线钢开始逐批面临着腐蚀的危害.工地常采用的漏磁检测等现代技术在施工后难免会残留剩余磁场,与土壤中微生物和腐蚀性离子等因素一起形成了复杂的腐蚀体系.微生物和磁场作为工地上常见的腐蚀因子,对管道的腐蚀行为有着不同程度的影响.土壤中不同类型的细菌对埋地管线钢的腐蚀机理和腐蚀程度不同,最常见的两种微生物——好氧菌铁细菌(IOB)及厌氧菌硫酸盐还原菌(SRB)对腐蚀影响较为突出,而目前研究学者对IOB的腐蚀机理认识趋于统一,对于SRB的腐蚀机理却有多种假设.人工磁场、漏磁检测等技术已成为新时代的产物,而当前却鲜有针对磁场在工程实际中的相关研究,磁场与微生物共存时的研究也仍处于初期阶段.学术界已通过大量实验研究了SRB与IOB对钢材的腐蚀行为,证实了微生物加速金属腐蚀的假设,同时SRB与IOB共存时,二者的协同作用进一步加剧了金属腐蚀.磁场不仅单方面对金属腐蚀有影响,在微生物存在的情况下,亦对微生物的活性有抑制作用,但在一定的磁场范围内又可通过钢材表面电化学行为及介质内离子流动改变生物膜或钢材表面的特性,进而起到抑制腐蚀的作用.综合已有研究可知,磁场、微生物共存时的腐蚀体系极为复杂,对已有结果进行归纳并展望此领域的研究前景实有必要.本文归纳了两种主要微生物,即厌氧菌硫酸盐还原菌(SRB)、好氧菌铁细菌(IOB)分别与磁场共同作用时对金属腐蚀的机理,总结了学术界关于磁场与硫酸盐还原菌协同作用的研究现状,分析了现有研究尚存在争议的问题和缺陷,并对本领域的未来研究提出新的思路.     

SRB+IOB对X100管线钢在常熟土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

为了更好地研究管线钢在特定土壤模拟溶液中的应力腐蚀机理,证实MIC和SCC的协同性与相关性,采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究了 SRB+IOB对X100管线钢在常熟土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的影响.结果表明:X100管线钢母材和焊缝试样在无菌和有菌(SRB+IOB)环境下的宏观断口均为斜断口,断裂面与拉伸轴方向大致呈45°,无菌环境下的断口颈缩程度均明显小于有菌(SRB+IOB)环境.母材和焊缝断口在无菌环境下均为韧性+脆性混合型断口,呈现准解理形貌,具有较高的SCC敏感性;在有菌(SRB+IOB)环境下均为韧性断口,呈现韧窝形貌,具有较低的SCC敏感性,且低于无菌环境.无菌环境下断口侧面的SCC裂纹明显多于有菌(SRB+IOB)环境.SRB+IOB的存在抑制了 X100管线钢的脆变,导致X100管线钢的SCC敏感性降低,其影响作用主要集中在材料的塑性.     

高矿化度油田卤水中pH值对20碳钢在硫酸盐还原菌作用下腐蚀行为的影响

目前对含硫酸盐还原菌(SRB)高矿化度下油气田卤水的腐蚀行为报道较少.采用挂片腐蚀试验和电化学试验法研究了20碳钢在含硫酸盐还原菌的不同pH值高矿化度油田卤水中的腐蚀规律,采用扫描电镜观察试样形貌.结果表明:20碳钢在pH值为5.5的含SRB腐蚀液中的腐蚀较pH值为7.5时严重,是不含SRB腐蚀液中的6倍多;pH值为7.5时,20碳钢表面微生物膜较厚,碳钢的腐蚀速率有所下降,致密的SRB生物膜的形成对溶液中Cl-的迁移起到了阻碍作用,碳钢的腐蚀得到了一定的抑制.     

环境友好型溴类杀菌剂的合成及其抗菌防腐蚀性能研究

为了适应杀菌剂未来发展需要,合成了一种对硫酸盐还原菌(SRB)具有良好抗菌活性且对碳钢材料无腐蚀性的杀菌剂2,2-二溴-3-腈基丙胺(DBNPA).利用红外光谱对合成的目标产物进行了表征,此外通过四试管法测定了杀菌剂的最佳杀菌浓度,结合电化学方法如极化曲线以及交流阻抗等研究了其对碳钢材料的腐蚀特点.研究结果表明,DBNPA的最低杀菌浓度为30 mg/L,性能优于目前通用的杀菌剂1227(最低杀菌浓度为100 mg/L);电化学阻抗(EIS)和动电位扫描极化曲线研究表明,在API培养基中加入杀菌剂对碳钢腐蚀电流基本上没有改变,约为7.317×10-6A/cm2;且杀菌剂的加入能够在电极表面形成抗菌抑制层,体现在Nyquist图中低频区的容抗弧的半径明显变大.DBNPA是一种环境友好的高效SRB杀菌剂.     

应用于高矿化度油田回注水的高效杀菌缓蚀剂

西北地区高矿化度油田回注水管道结垢严重,多种细菌滋生,存在严重的垢下腐蚀.为了减少细菌对输水管道的腐蚀,研制出了一种高效杀菌缓蚀剂.通过将杀菌剂双癸基二甲基氯化铵与多种D-氨基酸复配,实现了对附着在垢层中腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌的杀菌率均超过96％的目标.研究了时间、温度等对复配杀菌剂杀菌率的影响,结果表明:该复配杀菌剂的杀菌率随时间的延长而升高,在12 h后杀菌率接近100％;在40～70 ℃盐溶液中杀菌率均超过97.5％,表现出对温度良好的稳定性.同时,复配的杀菌缓蚀剂由于D-氨基酸的加入也具备了一定的缓蚀能力.因此,该杀菌缓蚀剂还可以作为缓解高矿化度油田回注水水管腐蚀的添加剂使用.     

脱氮硫杆菌对碳钢微生物腐蚀的影响

将实验室分离纯化所得的脱氮硫杆菌(简称T．denitrificans)用于硫酸盐还原菌(简称SRB)引起的微生物腐蚀的防治。采用静态挂片、交流阻抗法(EIS)等方法，研究了Q235钢在接种SRB以及SRB和T．denitrificans共存培养基介质中的腐蚀行为；并借助扫描隧道显微镜、电子探针等表面分析手段，研究了碳钢腐蚀过程中生物膜的形貌及致密程度的变化以及生物膜中细菌的新陈代谢产物。研究结果表明：SRB的存在加速了Q235钢的腐蚀，若该体系中有T．denitrificans共存，可明显降低碳钢微生物腐蚀的程度，且共生生物膜较SRB单独存在时的生物膜更为致密，该生物膜中硫化物含量远比SRB生物膜中的含量低。     

SRB对AZgl镁合金在两种培养基中腐蚀行为的影响

采用浸泡法、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了硫酸盐还原菌(SRB)在两种培养基中,对AZ91镁合金腐蚀行为的影响及其腐蚀机理.结果表明:在培养温度为(30±1)℃的条件下,SRB可以在AZ91表面附着、生长并形成生物膜,生物膜的存在抑制了AZ91的腐蚀.AZ91在含硫酸亚铁铵和维生素C的培养基中所形成的...     

海滨盐碱土壤中硫酸盐还原菌对X100管线钢腐蚀行为的影响

为了进一步明确X100管线钢在含硫酸盐还原菌(SRB)海滨盐碱土壤中的耐蚀性,采用表面分析技术、电化学技术和失重法,研究了SRB对X100管线钢腐蚀过程与行为的影响。结果表明:X100管线钢在有无SRB海滨盐碱土壤中的腐蚀均属于中度腐蚀,无SRB时腐蚀产物主要为Fe_2O_3,Fe_3O_4和γ-Fe O(OH),有SRB时腐蚀产物主要为Fe_2O_3,Fe_3O_4,α-Fe O(OH)和Fe7S8;SRB代谢形成的活性生物膜影响了X100管线钢的腐蚀行为,随着腐蚀时间的增加,SRB可在X100管线钢表面形成由微生物膜与腐蚀产物结合的膜,其更加致密,对腐蚀传质具有物理阻碍作用,可以减缓X100管线钢的腐蚀;无SRB菌时X100管线钢表面的腐蚀产物疏松多孔并分布有裂纹,且对基体的保护作用差,其腐蚀速率大于有SRB时的值;SRB的代谢活动抑制了X100管线钢的腐蚀。     

硫酸盐还原菌生物膜在不锈钢腐蚀过程中的作用

为了进一步了解不锈钢在硫酸盐还原菌(SRB)介质中的腐蚀过程,利用原子力显微镜(AFM)探测了海水介质中18-8SS不锈钢表面SRB生物膜的形貌特征以及生物膜下不锈钢表面状态的变化。结果表明:SRB生物膜呈"鳞片"状,并且生长时间越长,膜层越紧密;不锈钢在SRB介质中很容易发生点蚀,但SRB生物膜能为点蚀以外的完好表面提供一定的保护能力。     

铁氧化菌作用下316L不锈钢点蚀电化学特性的研究

采用电化学测量、交流阻抗技术、扫描电镜观察和能谱分析等实验方法,研究了316L不锈钢在铁氧化菌(IOB)溶液中的腐蚀电化学行为,分析了炼油厂冷却水系统微生物腐蚀的特征及机制,结果表明,在含有IOB溶液中的自腐蚀电位(Ecorr)、点蚀电位(Epit)和极化电阻(Rp)均随浸泡时间的增加呈现出降-升-降的变化趋势;在含有IOB溶液中的腐蚀速率均大于在无菌溶液中;IOB的生长代谢活动及其生物膜的完整性和致密性影响了316L不锈钢表面的腐蚀过程,使不锈钢表面的钝化膜层腐蚀破坏程度增加,加速了316L不锈钢的点蚀.     

新型硫酸盐还原菌杀菌剂的性能评价

采用绝迹稀释法研究了新型杀菌剂B对硫酸盐还原菌(SRB)的杀菌性能。结果表明,新型杀菌剂B相对于同类杀菌剂A具有起效快、用量少、时效长的优势,对SRB的最低抑制浓度为30mg·L-1,加60mg·L-1作用72h杀菌率为100%,药效可持续14d。     

海洋硫酸盐还原菌对Q235钢腐蚀行为的影响

采用失重法、开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线等方法,通过在海洋环境中浸泡不同时间对比分析有无硫酸盐还原菌(SRB)条件下Q235钢的腐蚀电化学特征,研究SRB对Q235钢的腐蚀行为的影响。结果表明,在含SRB的海水中,随着浸泡时间延长,Q235钢的腐蚀电流密度先从7.49mA·cm~(-2)增加至9.77mA·cm~(-2),然后逐渐减小至5.01mA·cm~(-2),最终增加至12.6mA·cm~(-2),且始终小于相同时间下无SRB海水中的腐蚀电流密度,表明SRB的存在抑制了Q235的腐蚀。在含SRB的海水中,Q235钢的腐蚀行为主要由Cl~-和生物膜共同影响。在SRB稳定生长阶段,腐蚀以生物膜抑制为主;在SRB指数生长阶段和衰亡阶段,生物膜抑制作用较弱,以Cl~-促进金属腐蚀为主。     

Cl~-浓度对硫酸盐还原菌体系中316L不锈钢腐蚀行为的影响

油田采出水中Cl-含量是影响材料微生物腐蚀的重要因素,以往对此研究较少。通过电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及荧光显微镜等研究了Cl-浓度分别为200,150,100,30,6 g/L的模拟油田采出水介质中硫酸盐还原菌(SRB)对316L不锈钢腐蚀行为的影响。结果表明:在30 g/L Cl-时316L不锈钢表面细菌附着量明显高于其他盐度,Cl-浓度高于100 g/L时不锈钢表面基本无细菌附着;在低盐度含SRB介质中,试样电荷转移电阻(Rct)较小,耐腐蚀性能较低;在低盐度下试样表面生物膜疏松多孔,有胞外聚合物、腐蚀产物和代谢产物形成,表面的Fe含量明显低于高盐度介质,而C含量较高,SRB的存在增大了试样的腐蚀溶解速度。     

X100管线钢在含SRB的盐碱土壤溶液中的SCC行为

为证实SRB对X100管线钢在土壤中应力腐蚀行为的影响,采用慢应变速率拉神(SSRT)实验和SEM研究了X100管线钢在含有SRB的海滨模拟盐碱土壤溶液的应力腐蚀开裂行为.结果表明:X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶+沿晶SCC混合断裂,而在有菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶SCC断裂;且X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液中的SCC敏感性高于有菌时的,说明SRB的存在抑制了X100钢的脆变,导致X100钢的SCC敏感性降低.     

A3钢在庆氧环境中的微生物腐蚀电化学特性研究

用交流阻抗法、动电位扫描法研究了A3钢在无菌培养液和培养液加硫酸盐还原菌的厌氧体系中的腐蚀行为。实验结果表明：硫酸盐还原菌(简称SRB)参与了A3钢的电化学行为，在SRB参与的腐蚀过程中，SRB加速A3钢的腐蚀，它对A3钢的阳极极化过程影响很大，而对阴极过程影响很小     

硫酸盐还原菌对海底泥中Al-Zn-In-Mg-Ti阳极的腐蚀影响

通过电化学交流阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)和表面能谱(EDS)等方法测试A1-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极在不含和含硫酸盐还原菌(Sulphate Reducing Bacteria,SRB)两种海泥中的腐蚀行为,研究海泥中SRB对其腐蚀行为的影响.电化学研究表明:试样在不含SRB海泥中的腐蚀电位一直高于在含S...     

阴离子和硫酸盐还原菌作用下管线钢腐蚀行为的研究进展

近年来,在油气输送过程中,管线泄漏事故屡次发生,这不仅会威胁管线的安全运行,而且会造成环境的污染和巨大的经济损失。腐蚀是造成管线泄漏事故的主要原因。管线钢被广泛地铺设于土壤或海底等环境中,而这些环境通常具有十分复杂的腐蚀特性,如腐蚀性阴离子、微生物、温度、溶解氧、pH值等多种因素都会对管线钢的腐蚀造成影响。因此,在这些因素的共同作用下,管线钢的腐蚀问题不可避免。其中阴离子和硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,SRB)是造成管线钢腐蚀最主要的因素。在管线钢服役环境中,可能存在Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_3~-、S~(2-)等腐蚀性阴离子,其中Cl~-与SO_4~(2-)最为普遍,相关研究较为充分。有关Cl~-对管线钢腐蚀影响规律的研究结果较统一,即随着Cl~-浓度的升高,管线钢的腐蚀速率加快。而有关SO_2-4对管线钢腐蚀的影响规律,目前的观点尚不统一。此外,研究者们在SRB对管线钢腐蚀行为影响方面也做了大量的研究工作。部分研究结果表明,SRB的新陈代谢会加速管线钢腐蚀,还有研究认为SRB会在管线钢表面生成生物膜保护金属,减缓管线钢腐蚀的发生。如今,研究者们意识到管线钢腐蚀的影响因素是多种环境因素共同作用的结果,不能取决于单一环境因素。因此,阴离子与SRB的协同作用对管线钢腐蚀行为的影响成为了目前学术界的研究焦点。研究发现,当阴离子与SRB共同存在时,阴离子会改变SRB的活性,进而影响管线钢的腐蚀行为。目前研究主要集中于Cl~-与SRB共存时,Cl~-浓度反映介质中的盐度,盐类可以通过改变微生物水中的渗透压,影响细菌物质运输,从而改变微生物活性。当腐蚀介质中Cl~-含量较高时,SRB的生长繁殖会被抑制,大部分SRB细胞脱水死亡,不会发生明显的微生物腐蚀,但在Cl~-含量不高且适宜SRB生长的环境中,SRB会与Cl~-共同作用,导致金属发生明显的微生物腐蚀。本文分别综述了阴离子与SRB对管线钢腐蚀行为的影响,总结了SRB与阴离子的协同作用对管线钢腐蚀行为影响的研究现状,提出了当前研究的缺陷与不足并对未来的研究进行了展望。     

海泥中SRB对纯锌阳极腐蚀行为的影响

测量锌阳极在海泥和含硫酸盐还原菌(SRB)海泥中构成的宏电池中的腐蚀,研究了SRB对海泥中纯锌阳极材料的腐蚀行为的影响.结果表明,SRB能快速破坏纯锌的表面钝化膜,提高锌阳极在海泥中的自腐蚀速率。在含SRB和无SRB海泥构成的宏电池体系中,含菌海泥中的锌试样为电偶对的阳极,腐蚀增大;无菌海泥中的试样为电偶对的阴极,腐蚀受到抑制。     

铜绿假单胞菌对2205双相不锈钢腐蚀行为的影响

将具有(111)择优取向的岛状奥氏体相嵌入连续铁素体的2205双相不锈钢(2205 DSS)工作面浸泡在铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)中进行电化学测试,研究浸泡时间对2205 DSS 微生物腐蚀行为的影响。开路电位(OCP)、线性极化电阻(LPR)以及电化学阻抗谱(EIS)表明,在7 d浸泡期的无菌溶液中测得的E_OCP、极化电阻(R_p)和电荷转移电阻(R_ct)均比在有菌溶液中的大,表明铜绿假单胞菌加速了2205 DSS的腐蚀。动电位极化曲线表明,2205 DSS在无菌和有菌溶液中的维钝电流密度(i_p)都随着浸泡时间的延长而不断增大,且在浸泡1 d、3 d、7 d的每个时间点有菌溶液的i_p均比无菌环境的大,进一步证明铜绿假单胞菌加速了2205 DSS的腐蚀进程。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,在有菌溶液中随着浸泡时间的延长表面粘附的细菌量逐渐增多,浸泡3 d后样品表面的细菌聚集成一个个小团簇,浸泡7 d菌落进一步聚集形成细菌生物膜。对腐蚀后样品表面局部腐蚀形貌的观察发现,细菌生物膜的形成加速了表面局部腐蚀的发生,导致严重的局部腐蚀。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,在存在铜绿假单胞菌的条件下2205 DSS表面形成溶于水的CrO₃,使MIC点蚀发生。