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...     

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。     

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...     

流体冲刷作用对SRB的腐蚀行为影响研究

采用数值仿真与实验相结合研究了流体冲刷下SRB的腐蚀行为。基于计算流体动力学(CFD)得到的管道腐蚀区域预测云图和粒子运动轨迹图结果，预判管道腐蚀部位，结果表明管道底部较顶部腐蚀、管道出口处腐蚀较入口处严重；在预判管道腐蚀部位布置研究电极，运用电化学方法以及表面分析方法探究了流体冲刷下SRB的腐蚀规律。结果表明，SRB在金属表面未形成生物膜时(未进行预膜处理)，冲刷腐蚀占主导地位，金属表面有明显的冲刷腐蚀特点，腐蚀产物主要以Fe的氧化物为主。当SRB在金属表面预先形成致密生物膜时(进行预膜处理)，SRB腐蚀占主导地位，生物膜会减缓冲刷腐蚀，但膜下SRB的生命活动会与金属基体发生电子交换，从而发生SRB腐蚀，腐蚀产物主要以硫铁化合物为主。     

厌氧微生物对紫铜腐蚀行为的影响

采用开路电位、电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)研究了紫铜在海洋厌氧菌影响下的腐蚀行为。结果表明,扫描电子显微镜SEM形貌分析结果表明在紫铜上附着的SRB海洋微生物呈微弯杆状,材料表面形成较致密的半透明的生物细菌膜。电化学测试结果表明,紫铜在SRB细菌培养基海水中的腐蚀过程主要受活化极化控制,SRB微生物的存在导致紫铜的开路电位和活化极化率变小,从而加速了紫铜的腐蚀进程。     

硫酸盐还原菌对铜镍合金腐蚀的影响

利用电化学测试技术，在实验室条件下研究了硫酸盐还原菌(SRB)对铜镍合金腐蚀行为的影响。实验结果表明，SRB的存在使电极开路电位明显负移，极化电阻在细菌生长后期迅速降低。在含SRB的溶液中，铜镍合金表面会形成由腐蚀产物和SRB等组成的混合膜，腐蚀速度受到Cu通过混合膜向电极表面扩散速度的控制。     

H_2S环境中硫酸盐还原菌对碳钢点蚀行为的影响

采用API-RP38培养基培养了从油田污水中提取的硫酸盐还原菌(SRB),并观察了SRB的生长情况,采用扫描电镜(SEM)观察了试样表面SRB的吸附形貌。采用失重方法和电化学方法研究了SRB在高含H_2S和高矿化度条件下对碳钢的腐蚀作用。结果表明:SRB对碳钢腐蚀起到明显的加速作用,腐蚀形貌以点蚀为主。在高含H2S和矿化度的环境中,吸附在试样上的SRB可以存活,加速碳钢腐蚀。H_2S环境中,在含SRB条件下,随着浸泡时间的延长,试样的自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度上升,腐蚀产物膜阻抗及电荷转移阻抗均减小,腐蚀加速;在灭菌条件下,随着浸泡时间的延长,试样的自腐蚀电位增加,腐蚀电流密度减小,腐蚀产物膜阻抗及电荷转移阻抗增加,腐蚀减缓。     

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.     

X80管线钢表面SRB生物膜特征及腐蚀行为

采用SEM、Raman光谱、XPS等分析手段,结合扫描振动电极(SVET)、微区电化学测试和电化学阻抗谱(EIS)等电化学测量技术,研究含硫酸盐还原菌(SRB)的模拟海水中X80管线钢表面生物膜的形成、特征,生物膜与膜下金属的交互作用,以及管线钢腐蚀行为及电化学过程特征。结果表明:SRB微菌落及胞外聚合物(EPS)形成初期,EPS的屏障作用抑制X80钢的腐蚀过程;SRB生物膜形成后,X80钢的自然腐蚀电位降低约20 mV,SRB显著促进了管线钢的腐蚀过程;浸泡后期SRB及其生物膜使X80钢腐蚀速率较灭菌对照组高出约1个数量级。SRB生物膜与腐蚀产物Fe2+/Fe3+间存在络合、螯合作用,细胞及其代谢产物硫化物与金属间存在直接或间接电子交互作用,这些作用相互协同耦合,促使生物膜下局部腐蚀的发生和发展。     

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。     

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     

SRB生物膜与碳钢腐蚀的关系

利用间歇式方法培养硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）并制备ＳＲＢ生物膜,研究表明,随着细菌的生长,细菌代产物改变了介质的ＰＨ,生物膜百度增加,膜中含菌量升高。在３％ＮａＣｌ水溶液中,覆盖有不同生长期生物膜的碳钢试片的腐蚀速度有明显的差异;电子能谱对生物膜表面分析结果表明,不同生长期生物膜腐蚀产物的Ｆｅ／Ｓ比各不相同。为了验证生物膜中主要腐蚀因素,利用化学方法在试片表面沉积ＦｅＳ膜,利用细菌滤膜隔离ＳＲＢ,在度     

生物膜对碳钢腐蚀的影响

由江汉油由田采油厂污水中分离,提纯出来的硫酸盐还原菌菌株,采用ＡＰＩＲＰ－３８推荐使用的培养基生成生物膜,利用交流阻抗技术研究了生物膜与腐蚀之间的关系。细胞新陈代谢产物及腐蚀产生的分析借助于电子探针及气相色谱／质谱联用技术。     

脱硫弧菌引起的铝的微生物腐蚀机理研究

目的揭示培养周期内脱硫弧菌(一种硫酸盐还原菌)引起的铝的微生物腐蚀机理。方法采用细胞计数、荧光显微镜、电子显微镜、X射线能谱仪以及电化学测试等技术,测试并分析铝在硫酸盐还原菌(SRB)培养基中的腐蚀行为和机理。结果培养初期,SRB没有引起铝的腐蚀速率加速。铝电极的线性极化电阻在SRB培养基中的值甚至高于无菌培养基。这是因为生物膜的累积阻碍了基体与溶液介质界面的电子传输。随着培养时间的延长,铝在SRB培养基中的腐蚀速率明显提高。培养7天时,铝电极在SRB培养基中的腐蚀电流比无菌培养基中高3个数量级。结论随着时间的延长,培养基中有机碳源等营养成分消耗过多,导致SRB无法从培养基中获得足够的营养源,进而转向从铝中获取自身呼吸作用所需的能量。同时,由于生物膜的覆盖导致膜下微环境的改变,局部酸性可能较大,进而加速了点蚀的形成。     

含菌介质中MDOPD对SRB菌及生物膜腐蚀的抑制作用

用动电位扫描极化曲线、原子力显微镜和电子探针等方法研究了SRB生物膜在培养基介质中对于含咪唑杂环的双季铵盐化合物MDOPD的敏感性．结果表明：含菌介质中，MDOPD吸附在电极表面，形成完整致密的有机保护膜，对电极的腐蚀反应具有良好的抑制作用，SRB的代谢及腐蚀产物也难以在电极表面直接吸附和沉积，从而降低了SRB生长代谢的次生过程（包括酸浸蚀等）对腐蚀的促进作用；同时也降低了介质中的SRB参与碳钢腐蚀的机会．     

L245管线钢及焊缝在硫酸盐还原菌环境下的腐蚀行为研究

目的 通过实验模拟硫酸盐还原菌对L245钢及焊缝的腐蚀行为,探究硫酸盐还原菌对母材和焊缝的腐蚀过程及差异.方法 采用静态浸泡法研究了L245管线钢及焊缝在硫酸盐还原菌(SRB)条件下的3个不同浸泡时段的腐蚀行为.通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、聚焦离子束显微镜(FIB-SEM)和激光共聚焦显微镜(CLSM)等测试设备,对试样母材及焊缝区的膜生长过程和腐蚀特征差异进行了表征分析.结果 焊缝区和母材区的腐蚀特征均表现为微生物膜下的局部腐蚀,且点蚀程度随着浸泡时间延长而加重.在腐蚀初期(24 h),焊缝区胞外聚合物(EPS)生长速度要高于母材区,浸泡72 h后,微生物膜已完全覆盖试样表面.腐蚀末期(168 h)膜结构的研究结果表明,大量SRB个体存在于膜中,这是造成点蚀的关键原因.试样去除微生物膜后,经测量发现,焊缝区平均点蚀深度和最大点蚀坑深度均高于母材区,熔合线附近区域的点蚀尤为严重.结论 微生物膜生长对碳钢L245的腐蚀萌生及加速起到了关键作用,焊缝区对SRB引发的点蚀敏感性更高.初步揭示了细菌生长趋势、膜生长过程、点蚀发展这三者之间的对应关系.     

Specification of sulfate reducing bacteria biofilms accumulation effects on corrosion initiation

The accumulation process of sulfate reducing bacteria (SRB) biofilms established in anaerobic stagnant batch bioreactors on the surface of carbon steel and the nutrient transport and corrosion products distribution in it were characterized by X‐ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). In addition, the corrosion occurrence and development of carbon steel under SRB biofilm was investigated by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) in‐situ. The results show that the thickness of SRB biofilms increases exponentially with time in the beginning and after 14 days reaches a maximum. From then on, the accumulation rate decreases to zero. In mature biofilms, SRB dispersed throughout the biofilm. In the inner layer near the substrate, due to the high sulfate‐reducing activity of SRB, corrosion products such S^2?, H₂S and organic acid are present, which lead to corrosion occurrence and development. In the outer layer of the biofilm SRB can also reduce the SO^2?₄ to SO^2?₃ and S₂O^2?₃. This metabolism process enhances the Fe²⁺ transfer from the inner to the outer side. The activity of SRB in the biofilm plays a key role in the initial corrosion process.     

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.     

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.