微生物致裂的热力学和动力学分析

现场调查和实验研究均证实了微生物致裂的存在并提出了合理的机理模型,但是缺乏微生物致裂的热力学和动力学理论分析。基于Gutman的力学-化学交互作用理论、微生物能量学和腐蚀电化学理论,本文尝试给出SRB/NRB致裂的热力学和动力学解释。热力学计算结果表明,应力和SRB/NRB共同作用下金属材料腐蚀反应的摩尔Gibbs自由能下降,腐蚀反应向环境释放出更多的热量,从热力学上来说具有更高的腐蚀趋势。与SRB腐蚀和SRB致裂相比,铁基金属材料NRB腐蚀和NRB致裂具有更强的热力学倾向。动力学分析表明,外加应力和微生物共同作用下金属材料腐蚀速率和微裂纹扩展速率加快。本工作的研究结果能丰富人们对金属材料菌致开裂行为的认识。     

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。     

不同阴极极化条件对L245的SRB腐蚀行为影响

目的 通过模拟试验研究SRB环境中不同极化电位下L245管线钢微生物腐蚀(MIC)行为差异,探索极化电位对MIC过程的影响规律和微观机理。方法 采用静态浸泡法研究了施加4种不同极化电位条件下的L245电极试样在SRB环境中浸泡腐蚀7 d过程。利用细菌计数法分析微生物膜中固着细菌数量随极化电位的变化情况,通过开路电位测量、电化学交流阻抗(EIS)技术,分析微生物膜随电位的变化情况。利用扫描电镜(SEM & EDS)和聚焦离子束扫描电镜(FIB–SEM&EDS)分析膜表面和纵截面结构变化和元素成分分布。利用激光共聚焦显微镜(CLSM)对膜下点蚀坑随电位变化情况进行了统计分析。结果 弱阴极极化条件下,–0.75 V(vs. SCE)和–0.875 V(vs. SCE)明显促进了 SRB 的代谢活动,SRB细菌个体在材料表面的吸附和生长得到促进,膜中固着SRB数量大幅增加,细菌个体外围被硫化物和有机物覆盖,膜下点蚀程度随电位负移而加剧。–0.875 V(vs. SCE)条件下表现相对更明显。随着电位负移,膜厚逐渐增大,S、P等代谢活动元素含量随之增高。强阴极极化条件下,–1.05 V(vs. SCE)使SRB代谢活性得到抑制,固着细菌数目明显减少,点蚀现象基本消失。结论 弱阴极极化作用有助于增加SRB腐蚀的倾向,强极化电位则抑制了细菌的代谢活性,减缓了点蚀。揭示了阴极极化电位通过影响膜中SRB代谢活性和数量促使点蚀程度加剧的机理。SRB代谢活性的增强和膜下点蚀的发生是SRB从金属表面直接获取电子而导致的结果。     

阴极极化对微生物腐蚀的影响研究进展

海洋环境中的微生物腐蚀一直是人们关注的焦点,研究表明阴极极化可以起到抑制微生物腐蚀的效果,但对于抑制机理尚不明确;同时,生物膜的形成、存在状态对腐蚀有很大的影响,但是大部分的研究表明阴极极化可以有效抑制微生物附着,但对已经形成的生物膜却没有很好的抑制效果。阴极极化电位的选择也是一个不容忽视的问题,由于环境的复杂、微生物的多样性等,阴极极化电位的选择存在很大的差别。     

天然气集输管道微生物腐蚀规律及腐蚀速率模型

为了研究硫酸盐还原菌(SRB)对天然气集输管道腐蚀行为的影响,通过浸泡试验,研究了常压和高压条件下不同SRB含量时5种钢材的腐蚀速率及其耐SRB腐蚀性能。依据试验结果建立了微生物腐蚀速率预测模型,并利用PIPSIM软件模拟管道温度和压力变化对模型进行了修正。结果表明：在常压和高压环境中,钢材的腐蚀速率均随着SRB含量的增加而增大,其中N80钢的耐SRB腐蚀能力最强;根据预测模型计算的腐蚀速率与实际腐蚀速率存在0.06～0.07 mm/a的误差,修正后的模型能够更好地预测管道微生物腐蚀速率。     

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。     

pH值对X70钢在海泥模拟溶液中微生物腐蚀行为的影响

采用动电位极化、电化学阻抗技术研究了不同pH值对X70钢在含硫酸盐还原菌(SRB)的南海海泥模拟溶液中电化学行为的影响,分析了X70钢表面发生的电化学反应。结果表明,溶液的pH值能影响SRB的生长,进而影响X70钢在南海海泥模拟溶液中的腐蚀行为。SRB在pH值为8条件下生长情况最好,在pH值为6条件下次之,在pH值为10条件下最差。pH值为8时,SRB生长期分为3个阶段:对数增长期、稳定生长期和衰亡期;pH值为6和10时,SRB生长期分为两个阶段:对数增长期和衰亡期。在对数增长期,SRB数量较少,微生物腐蚀作用较弱,X70钢的Ecorr较高,但当SRB数量增多后,微生物腐蚀作用增强,生物膜疏松且易脱落,导致局部腐蚀现象严重,Ecorr逐渐降低,金属腐蚀热力学倾向增大。在pH值为8条件下,微生物腐蚀作用最强,金属腐蚀速率最快;在pH值为10条件下,金属表面易形成钝化膜,且微生物腐蚀作用较弱,腐蚀速率最慢。     

交变电场对不锈钢耐孔蚀性能的影响

<正> 一、前言交流电引起的腐蚀是一种十分普遍而且危害性极大的腐蚀形式。迄今为止,已有人对高频率、高幅值交流电对金属材料的影响进行了较多的研究,但低幅值交流电的影响研究较少。由于在高幅值交流电作用下,金属材料的电极电位,很容易从阴极极化区穿过阳极极化曲线的活化区进入钝化区或过钝化区,然后沿同样路径返回阴极极化区,这种瞬间电位的波动,在电极上引起了一个复杂的电流波动。这种波动的平均结果,     

抗微生物腐蚀管材在SRB/CO2环境中膜特征及其腐蚀行为

目的 通过试验观察硫酸盐还原菌(SRB)/饱和CO₂对抗微生物腐蚀管材的腐蚀特征,探究SRB对CO₂腐蚀的影响。方法 通过细菌计数得到有、无饱和CO₂环境中浮游SRB的生长曲线。通过浸泡试验,获得SRB、饱和CO₂、SRB+饱和CO₂(3种不同环境)对腐蚀速率的影响。采用SEM、EDS及XRD对试样在3种不同环境中腐蚀后的表面形貌、腐蚀产物的成分及物相组成进行分析。通过腐蚀电化学测试,研究3种不同环境中对抗微生物腐蚀管材腐蚀的影响。结果 CO₂腐蚀和SRB腐蚀相互抑制,同时CO₂作为SRB生长的迟效碳源,为SRB的二次生长提供能量。整个腐蚀过程受CO₂腐蚀、细菌正常生长代谢形成生物膜、膜层易开裂和脱落等影响。浸泡15 d后,极化电阻呈现R₍p(SRB))>R(p_{SRB+饱和CO2})>R₍p(CO₂     

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。     

杀菌剂/阻垢剂作用下硫酸盐还原菌对316L不锈钢电化学腐蚀行为的影响

采用生物化学和电化学技术研究了发电厂循环冷却系统常用化学药剂1227、PBTCA和HEDP对硫酸盐还原菌(SRB)生物活性(脱氢酶)的影响;同时研究了在有添加剂的条件下,SRB对316L不锈钢生物腐蚀行为的影响。结果表明:添加1227能够较好地抑制微生物生长,具有一定的缓蚀性;添加PBTCA或HEDP在一定程度上会增加SRB的脱氢酶含量,总体上可以缓解316L不锈钢的微生物腐蚀,而且PBTCA的缓蚀效果好于HEDP的。     

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。     

海水模拟溶液中Q235钢微生物腐蚀规律的实验研究

分析海水模拟溶液中硫酸盐还原菌(SRB)对Q235钢的腐蚀情况,研究不同浓度氯离子对微生物腐蚀的影响。结果表明:海水模拟溶液中微生物的存在促进了Q235钢的腐蚀;腐蚀速率随氯离子浓度的增加而减小,氯离子对Q235钢的微生物腐蚀具有抑制作用。     

铝合金在海洋微生物SRB作用下的腐蚀行为

采用电子扫描电镜(SEM)观察铝合金表面附着的细菌显微形貌,利用分光光度法和微生物平板计数法研究SRB细菌的生长规律,运用电化学工作站测试6063铝合金在海洋微生物SRB作用下的开路电位、阳极极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)的变化规律,采用间歇式培养细菌方式进行自然腐蚀,研究铝合金的腐蚀率和微生物腐蚀后的形貌特征。结果表明:与无菌介质条件相比,海洋微生物在SRB作用下的铝合金开路电位负移,钝化性能变差,使得铝合金腐蚀率变大,腐蚀形式以点蚀为主;铝合金表面附着的海洋微生物以球状细菌为主;在海洋微生物SRB作用下,铝合金的交流阻抗模值减小,降低了铝合金的极化电阻和表面膜的电阻,从而加速了铝合金的腐蚀进程。     

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。     

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。     

钙离子对碳钢微生物腐蚀的影响

利用原子力显微镜、电子探针和电化学测试等技术，研究了Ca^2 离子对碳钢表面生物膜的形成、微生物腐蚀程度以及杀菌剂杀菌效果的影响．结果表明：Ca^2 离子促进了硫酸盐还原菌(SRB)的生长，增加了生物膜的致密性，降低了碳钢微生物腐蚀的敏感性．但同时也增加了SRB对杀菌剂的敏感性，给防治SRB带来更大困难。     

硫酸盐还原菌引起的微生物腐蚀的研究进展

简述了由硫酸盐还原菌（SRB）引起的微生物腐蚀（MIC）的机理，环境因素与SRB的协同效应对MIC的影响及控制SRB的措施的研究进展。     

微生物生物膜下的钢铁材料腐蚀研究进展

综述了近年来有关SRB引起的钢铁腐蚀研究进展,分析了SRB生物膜的形成机制,介绍了传统SRB腐蚀机理、生物催化硫酸盐还原阴极反应腐蚀机理,以及SRB诱导生物矿化作用形成的沉淀垢膜下的碳钢腐蚀研究现状,着重介绍了生物能量学和生物电化学在推动SRB导致的微生物腐蚀机理研究中的重要作用,并在此基础上介绍了目前最新的对生物膜下SRB的控制技术和方法,为SRB腐蚀及控制提供参考。