微生物对碳钢海水腐蚀影响的电化学研究

通过在现场海水中暴露制备带微生物的试样,用电化学测量技术研究了微生物对碳钢海水腐蚀速度和腐蚀机制的影响。碳钢在海水中的腐蚀速度经历下降-稳定-上升的变化趋势。微生物主要是内锈层中的硫酸盐还原菌(SRB),其可加速碳钢的腐蚀。当内锈层中SRB的加速腐蚀作用大于锈层的缓蚀作用时,碳钢的腐蚀速度出现上升趋势。碳钢在海水中的腐蚀可分为氧扩散控制、过渡和SRB活性控制3个阶段。     

实海环境碳钢的微生物腐蚀浅析

通过90天碳钢实海暴露试验,观察碳钢在不同腐蚀阶段的腐蚀形貌,检测了青岛海水环境中实海暴露的碳钢内锈层中的硫酸盐还原菌数量,对腐蚀机理进行了浅析。     

生物污损对碳钢海水腐蚀的影响

采用现场挂样,观测了在青岛、厦门海水中暴露0.25～4年的碳钢表面的污损生物和沉积锈层的外观、特性及其与腐蚀形貌的对应关系,用MPN法(最大可能数法)检测了污损生物和沉积锈层下的内锈层中的硫酸盐还原菌(SRB),讨论了生物污损与碳钢局部腐蚀的关系.结果显示,硬壳生物和锈层下的内锈层中均有SRB存在,大型生物污损、锈层外观和碳钢的腐蚀形貌有较好的对应关系:大型硬壳生物下腐蚀轻微,表面较平整,因为SRB活性和氧含量均很低,腐蚀速率低;而疏松的橘红色锈层覆盖下的钢/锈面,SRB活性高且有一定的氧含量,腐蚀速率较高.     

碳钢在富集硫酸盐还原菌海水中的腐蚀行为研究

用交流阻抗技术、场发射扫描电镜和电子能谱等手段研究了在富集硫酸盐还原细菌海水作用下的Q235钢的腐蚀行为和锈层转化,比较了铁氧化物锈层对厌氧微生物腐蚀的影响.结果表明：表面已经存在铁氧化物锈层的碳钢,接种SRB菌液后,由于细菌的代谢产物（主要是硫化氢）与致密的铁氧化物发生反应,生成疏松的铁硫化物,最初使碳钢的腐蚀加速,随着细菌的生长,细菌代谢产生的胞外聚合物渗透到内层腐蚀产物上并粘连在一起,形成致密的保护层,腐蚀得到抑制.     

热带海洋环境下海水中微生物对45钢腐蚀行为的单因素影响

通过在热带海洋环境下对比45钢在自然海水和无菌海水中的腐蚀行为, 研究了微生物单因素对碳钢腐蚀行为的影响. 实验结果表明, 微生物对45钢平均腐蚀速率的影响与微生物种类和含量密切相关. 锈层中的微生物主要由假单胞菌、弧菌、铁细菌、硫杆菌、硫酸盐还原菌组成. 其中好氧菌、兼性厌氧菌、厌氧菌的含量均随浸泡时间呈规律性变化, 这也导致在不同浸泡时间下, 微生物的作用及作用机理的不同.     

硫酸盐还原菌对钢材腐蚀行为的研究进展

综述了硫酸盐还原菌(SRB)微生物腐蚀与防护的研究现状,总结了厌氧生物膜的形成过程及对钢材腐蚀的影响,并在此基础上介绍了SRB对金属材料的腐蚀机理,包括阴极去极化机理、代谢产物腐蚀机理、Fe/FeS微电池作用机理等.分析了SRB代谢产生的胞外聚合物(EPS)在金属腐蚀过程中起到的作用,并详细介绍了SRB与好氧型铁氧化菌...     

碳含量和浸泡时间对碳钢热带自然海水腐蚀产物中细菌组成的影响

为了深入探讨海洋微生物对碳钢的腐蚀机理,通过细菌的分离鉴定方法,研究了不同碳含量碳钢在自然海水中浸泡不同时问后腐蚀产物中的细菌组成。结果表明不同碳钢每克表面刮取物中需氧菌及兼性厌氧菌的数量均在浸泡时间为91d时达最大值,而硫酸盐还原菌的数量在浸泡时间为184d时达最大值。铁细菌和硫细菌的变化不明显。不同碳钢,除7d实验周期外,随碳含量增加,腐蚀产物中需氧菌及兼性厌氧菌有增加趋势,而硫酸盐还原菌却存在降低趋势。需氧菌及兼性厌氧菌主要由两个菌属的细菌组成,即假单胞菌属和弧菌属,当浸泡时间达1a时,还出现大量黄杆菌。从各个菌属所占比例可见,碳钢腐蚀产物中菌群初期主要由需氧菌组成,随着浸泡时间延长,兼性厌氧菌开始占据主要地位。铁细菌主要是由瑙曼氏菌属和鞘铁菌属组成。不同细菌在生长过程中对氧的需求与消耗及代谢产物的差异,会对碳钢的腐蚀过程产生不同的影响。     

含铬低合金钢在海水中耐蚀性"逆转"原因分析

经16年实海暴露腐蚀试验，在国内首次发现92l等含铬低合金钢在榆林和青岛站海水中出现了耐蚀性“逆转”现象。用金相法、SEM／EDS法、细菌鉴定法、化学分析方法，以榆林站的92l钢海水锈层为重点研究对象，对试验钢的锈层进行了综合性分析研究了“逆转”的原因。初步查明，某些含铬钢耐蚀性“逆转”的主要原因是，经较长时间的海水腐蚀，由于麻点腐蚀的深入发展，产生了比碳钢、无铬钢严重得多的金属小颗粒的“脱落”，对腐蚀速率作了较大贡献。并认为，在实海腐蚀1年左右，碳钢和低合金钢的腐蚀动力，可能由氧扩散控制逐渐变为硫酸盐还原菌(SRB)等细菌腐蚀控制。     

316L不锈钢在硫酸盐还原菌和铁氧化菌共同作用下的腐蚀行为

采用微生物分析、电化学测试、扫描电镜观察及表面能谱分析等方法,研究了316L不锈钢在硫酸盐还原菌（Sulfate—Reducing Bacteria,SRB）与铁氧化菌（Iron—Oxidizing Bacteria,IOB）共同作用的溶液中的腐蚀电化学行为,分析了炼油厂冷却水系统中微生物腐蚀的特征及机制。结果表明,不锈钢电极在SRB与IOB相结合的溶液中的自腐蚀电位、点蚀电位和再钝化电位均随浸泡时间的增加而负移,其滞后环增大;在SRB与IOB共同作用的溶液中的腐蚀速率大于在无菌溶液中;显微观察表明生物膜疏松多孔,生物膜内细菌的生长代谢活动促使不锈钢表面的钝化膜层腐蚀破坏程度增加,在SRB与IOB共同作用下316L不锈钢电极发生了严重的点蚀。     

碳钢和不锈钢在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀研究现状

微生物腐蚀(Microbiological Induced Corrosion,MIC)带来的危害占海洋腐蚀危害的20%。微生物腐蚀是指由于微生物的生命活动及其代谢产物与金属材料相互作用,影响腐蚀反应的阴极和阳极过程所引发的腐蚀现象,已成为海运业面临的重大技术难题,研究海洋微生物腐蚀对推进我国海洋事业的发展有重要意义。金属材料微生物腐蚀包括全面腐蚀和局部腐蚀,局部腐蚀的危害更大,而点蚀被认为是危害最大的局部腐蚀形式。海洋微生物种类繁多,本文聚焦于硫元素的参与者硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing Bacteria,SRB)、铁元素的参与者铁还原细菌(Iron-reducing Bacteria,IRB)和铁氧化细菌(Iron-oxidizing Bacteria,IOB)所引发的微生物点蚀问题,包括由细菌不均匀的生物膜与腐蚀产物膜以及细菌本身的特性引起的点蚀。以广泛应用于海洋平台和船舶的碳钢和不锈钢为对象,分析其在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀状况,从腐蚀形貌和腐蚀产物两方面对比了碳钢、不锈钢在不同细菌体系中的腐蚀差异,腐蚀形貌分析包括腐蚀产物形貌和去除腐蚀产物后金属表面形貌的分析,腐蚀产物分析主要聚焦于金属材料表面不同成分与含量的变化。从代谢产物理论、氧浓差电池作用理论阐释了碳钢和不锈钢的点蚀机理,指出微生物点蚀研究需要综合考虑多种因素,包括多菌种的相互作用和多种环境因素对金属材料的点蚀影响,以及微生物对耐蚀金属材料的点蚀影响等。     

南海榆林海域环境因素对钢局部腐蚀的影响

采用典型钢宏观海生物实海验征腐蚀试验，测试分析钢样锈层中主要腐蚀细菌、FeS和钙盐沉淀物．结果表明，由于南海榆林海域水温较高，海生物一年四季生长旺盛，在钢样表面呈不均匀附着，使钢样表面电化学不均匀性增大；榆林站钢样锈层中几种好氧菌及厌氧的硫酸盐还原菌比温度较低的青岛站的高几倍至3个数量级，并呈聚集分布；几种钢样腐蚀产物中的Fes含量榆林比青岛高0．1～1倍左右，南海榆林海域细菌局部腐蚀效应较大，这是加剧钢的局部腐蚀的两个重要因素．     

SRB-biofilm influence in active corrosion sites formed at the steel-electrolyte interface when exposed to artificial seawater conditions

Electrochemical evolution of the interface formed by carbon steel exposed to artificial seawater with nutrients in the presence and absence of mixed cultures that contain sulfate-reducing bacteria (SRB) is characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The artificial seawater in sterile conditions progressively covered the surface of the steel sample with two different layers after 30 days of exposure. An outer layer is formed by a mixture of chlorides and phosphorus-based iron corrosion products with organic compounds from the culture media, and an inner layer is formed by corrosion products mixture constituted mainly by phosphorus-base products. Alternatively, under biotic conditions there was one heterogeneous layer composed by a mixture of phosphorous and sulfur-based corrosion products and biofilm. Three time constants were observed with EIS for sterile conditions. At low frequencies one constant is associated with the charge transfer resistance related to the iron dissolution reaction and inversely proportional to the active area; the porous resistance magnitudes at medium frequencies characterized the physicochemical properties of the inner layer, and high frequency described the electrical properties of the outer mixture layer. Low carbon steel in the presence of SRB (halophilic hydrogenotrophic) showed the impedance distribution after the formation of a corrosion product thick black layer mixed with organic composites and bio-entities. The SRB-biofilm enhanced the corrosion rate and influenced the appearance of diffusion controlled mechanism process. Electrical passive analogs in terms of constant phase elements characterized the evolution of the cover films formed and the impedance of the layers with time. The mechanisms are characterized based on the impedance response for three time constants in the absence of SRB and one time constant with a finite Warburg element when SRB are present in the electrolyte. The validation of the theoretical approximation with electrical analogs was in good agreement with the experimental results.     

海水中硫酸盐还原菌作用下Q235钢表面腐蚀产物的形成和转化

用扫描电镜、电子探针、透射电镜及能谱仪等分析手段,研究了Q235钢在含有硫酸盐还原菌的海水中表面腐蚀产物的形成和转化。研究表明,硫酸盐还原菌首先在钢表面附着,随着细菌生命代谢活动的进行,最初的腐蚀产物由球形的（水合）氧化铁转化为海绵状的球形铁硫化物。腐蚀产物中存在FeS单晶。     

Formation of the Fe(II-III) hydroxysulphate green rust during marine corrosion of steel associated to molecular detection of dissimilatory sulphite-reductase

Accelerated corrosion phenomena of carbon steel constantly immersed in seawater could be simulated in situ via a galvanic coupling of the samples with steel port structures. Three harbours located on different seas and various conditions of immersion were considered so as to study the eventual correlation between dissimilatory sulphite-reductase genes and sulphate-containing corrosion products. In each case, after 6 or 12 months, the rust layers proved to be made of an inner black layer, close to steel surface, and an orange outer layer. Scanning electron microscopy, chemical analyses by inductively coupled plasma/atomic emission spectroscopy, X-ray diffraction and micro-Raman spectroscopy were used to obtain a detailed characterisation of these layers. The inner one proved to be mainly composed of iron sulphides FeS and Fe(II-III) hydroxysulphate green rust , the outer one of Fe(III) oxyhydroxides, with lepidocrocite γ-FeOOH as a major component. The molecular detection of dissimilatory sulphite-reductase, the key enzyme in dissimilatory sulphate reduction by micro-organisms, was applied for the first time to rust layers. This detection was positive in most cases, especially for the inner part of the rust layers. This demonstrates that sulphate reducing bacteria are associated to inside the rust layers, more likely playing the role of a source of sulphate. The systematic presence of iron sulphides also testifies the activity of sulphate reducing bacteria and/or thiosulphate reducing bacteria.     

Fe^2＋对碳钢的微生物腐蚀作用的影响

硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）对碳钢的腐蚀与其腐蚀产物ＦｅＳ膜的状态有关。实验表明,当介质中的Ｆｅ＾２离子浓度低于５０ｍｇ／Ｌ时,ＳＲＢ的存在对碳钢起保护作用,其腐蚀产物膜致密,阻碍了介质与铁的作用,而且生物膜（ｂｉｏｆｉｌｍ）＾［１］中的细菌数当于介质中的菌量;当介质中Ｆｅ＾２浓度高于５０ｍｇ／Ｌ时,ＳＢＲ的腐蚀产物膜厚且疏松,ＦｅＳ成为腐蚀微电池的阴极,对碳钢的腐蚀起促进作用,生物膜的存在影响了杀菌剂     

滨海电厂水系统碳钢管道的腐蚀控制

针对某滨海电厂海水及海水反渗透产水管道的腐蚀现象,采用失重法、扫描电镜、X射线衍射及电化学测试,对比研究了碳钢在其中的腐蚀差异。结果表明:在海水中锈层抑制氧的传递,对碳钢起保护作用;在反渗透产水中锈层起大阴极作用,加速基体腐蚀。实际工程中,海水反渗透产水比海水对碳钢管道更具侵蚀性。重新矿化反渗透产水是降低其腐蚀性的有效方法;另外,可考虑采用更耐蚀的不锈钢、碳钢衬塑管等作为管材。     

Q235钢在含硫酸盐还原菌的有氧环境中腐蚀行为的研究

硫酸盐还原菌(SRB)并非严格的厌氧菌,其可以耐受一定的溶解氧,但在有氧条件下SRB所引起的腐蚀研究较少。通过用电化学阻抗谱和动电位扫描极化曲线法研究了Q235钢电极在有氧的含SRB溶液中的腐蚀行为。结果表明:在SRB的生长初期和衰减期,Q235钢电极的腐蚀为微生物腐蚀和氧腐蚀协同作用,而在增殖期以微生物腐蚀为主;在SRB的整个生长过程中,Q235钢电极的腐蚀速度呈现先增大后减小然后趋于稳定的趋势。