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:(Ⅰ)电化学分析

利用微生物和电化学方法研究了X80管线钢在一种酸性土壤浸出液中的硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀电化学特征。结果表明,刚接种到酸性土壤浸出液中的SRB需要重新适应环境,该过程导致细菌数量大幅降低;接菌土壤浸出液中管线钢的开路电位低于灭菌土壤浸出液中的;实验前期活性生物膜对管线钢腐蚀起抑制作用,后期微生物代谢产物促进管线钢的腐蚀;SRB活动改变了金属/溶液的电介质性质,是实验后期促进管线钢腐蚀的重要原因。     

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。     

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。     

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...     

SRB对X70管线钢在近中性pH溶液中腐蚀行为的影响

采用电化学阻抗、动电位极化及微观观察法,对比了有、无硫酸盐还原菌(SRB)的情况下X70管线钢在近中性p H溶液(NS4)中的腐蚀行为,研究了SRB生长周期对X70钢腐蚀行为的影响。结果表明:X70钢在无菌溶液中腐蚀速率随时间增加呈单一增大的趋势。SRB在NS4溶液中的生长周期分为对数繁殖期(1~3 d),稳定生长期(4~7 d)和衰亡期(7~14 d)3个阶段。SRB对X70钢在NS4溶液中腐蚀速率的影响与其在溶液中生长规律有关:当SRB处于对数繁殖期和稳定期时,X70钢表面覆盖一层致密的生物膜,对钢起到了保护作用,此时X70钢的腐蚀速率比无菌条件下低;当SRB进入衰亡期,X70钢腐蚀的程度比无菌介质中严重,钢表面腐蚀产物逐渐增多,生物膜出现破裂,腐蚀速率增大。     

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。     

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。     

硫酸盐还原菌对X80钢应力腐蚀开裂行为的影响北大核心CSCD

利用动电位极化技术、慢应变速率拉伸试验(SSRT)以及扫描电镜(SEM)等方法研究了大港土壤环境中硫酸盐还原菌(SRB)对X80钢应力腐蚀开裂行为的影响及作用机理。结果表明:与无菌条件下相比,大港土壤模拟溶液中SRB的存在促进了X80管线钢的阳极溶解过程,诱发了金属的点蚀行为,增大了应力腐蚀开裂的机率。大港溶液中SRB数量越多,试样的点蚀电位越低,X80钢的应力腐蚀敏感性越大。当SRB生长4 d时,其菌量最大,此时试样断口形貌仍表现为韧性断裂特征;在SRB不同生长阶段下大港土壤模拟溶液中X80管线钢的应力腐蚀开裂机理为阳极溶解机制。     

硫酸盐还原菌对X80钢应力腐蚀开裂行为的影响

利用动电位极化技术、慢应变速率拉伸试验(SSRT)以及扫描电镜(SEM)等方法研究了大港土壤环境中硫酸盐还原菌(SRB)对X80钢应力腐蚀开裂行为的影响及作用机理。结果表明:与无菌条件下相比,大港土壤模拟溶液中SRB的存在促进了X80管线钢的阳极溶解过程,诱发了金属的点蚀行为,增大了应力腐蚀开裂的机率。大港溶液中SRB数量越多,试样的点蚀电位越低,X80钢的应力腐蚀敏感性越大。当SRB生长4 d时,其菌量最大,此时试样断口形貌仍表现为韧性断裂特征;在SRB不同生长阶段下大港土壤模拟溶液中X80管线钢的应力腐蚀开裂机理为阳极溶解机制。     

温度对X80管线钢酸性红壤腐蚀行为的影响

使用电化学阻抗谱(EIS)研究X80管线钢在不同温度酸性红壤中的腐蚀行为,应用动力学和过渡态理论分析X80管线钢腐蚀过程的反应动力学特征。结果表明,X80钢在红壤中的EIS由高频区的土壤容抗弧和低频区的界面过程容抗弧组成。环境温度对X80钢红壤腐蚀影响显著:随温度的升高,土壤电阻和电荷转移电阻均呈减小趋势,腐蚀速率增大。反应动力学分析表明,X80钢在酸性红壤中的腐蚀是体系混乱度减小的吸热反应。     

动态直流干扰和SRB共同作用下X80钢的腐蚀行为

目的 探究电气化铁路动态直流干扰和硫酸盐还原菌(SRB)及其协同作用对X80钢腐蚀行为的影响。方法 通过构建动态杂散电流室内模拟试验装置,对浸泡在灭菌和接菌(SRB)NS4溶液中的X80钢施加周期性阴极保护和方形脉冲动态杂散电流干扰。采用MPN计数法和活/死细胞染色方法分析了X80钢表面SRB的数量和活性,通过SEM、EDS、XPS和CLSM等表面分析技术,结合失重测试对灭菌和接菌环境下X80钢的腐蚀产物、腐蚀速率及腐蚀后形貌进行了表征。结果 动态直流干扰对溶液中SRB的生长未产生明显影响,但对SRB及生物膜在试样表面的附着产生较大影响。阴极保护会抑制SRB在X80钢表面的附着,通过抑制SRB的呼吸作用降低金属表面SRB活性,从而降低X80钢的微生物腐蚀。阳极干扰电流促进SRB在X80钢表面的附着,金属表面生物膜内的SRB活性增强。X80钢在灭菌环境下–400、0、500 mV试样的腐蚀速率分别为0.086 35、0.219 2、0.458 3 mm/a,分别为自然腐蚀速率的0.97、2.46、5.15倍。接菌环境下X80钢的腐蚀速率反而下降,但X80钢表面的最大点蚀坑深度明显增大。结论 在动态直流干扰下,X80钢的腐蚀速率大幅增加,单次短时直流干扰的累积对X80钢产生了十分严重的破坏。同时动态直流干扰通过促进X80钢表面SRB的活性,从而加速其微生物腐蚀,SRB生物膜在一定程度上减缓了X80钢的动态直流干扰腐蚀,但其与动态直流干扰共同作用加剧了X80钢表面的点蚀。     

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。     

再生水生物膜作用下Q235B钢的电化学腐蚀特性研究

采用微生物计数法(MPN)、扫描电镜(SEM)、电化学测试技术探究了再生水环境中铁细菌和硫酸盐还原菌生物膜对Q235B钢的电化学腐蚀机理。结果表明,铁细菌(IOB)和硫酸盐还原菌(SRB)生物膜在整个实验过程中抑制了Q235B钢腐蚀过程的发生,然而具体的腐蚀机理随着细菌生长周期的变化而不同;与无菌体系相比,前20 d,Q235B钢电极表面的铁细菌和硫酸盐还原菌及其新陈代谢产物与腐蚀产物络合在一起的混合膜层的物理阻隔作用要比单纯Fe的腐蚀产物要大,使得其在有菌体系中腐蚀电位正移,腐蚀电流密度降低,阻抗值较大,腐蚀过程被抑制;20 d后,由于新陈代谢产物的粘性较大导致无局部腐蚀产物脱落现象,且处于衰亡期的SRB的阴极去极化作用减弱,进而使得阴极Tafel斜率βc较大,电荷转移电阻仍高于无菌体系的值,腐蚀过程继续被抑制。     

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。     

温度与SRB协同作用下X70钢在海泥模拟溶液中应力腐蚀行为研究

研究了温度对硫酸盐还原菌(SRB)活性的影响,并采用慢应变速率拉伸实验研究了不同温度下X70钢在含SRB的海泥模拟溶液中应力腐蚀行为及其开裂机理。结果表明,SRB在海泥模拟溶液中生存温度范围为20～40℃,且随温度增加,SRB活性增加,数量增大。X70钢表面生物膜保护性与SRB活性和数量密切相关。20℃时,由于SRB数量最少,X70钢在含SRB海泥中应力腐蚀开裂(SCC)敏感性最小;30℃时,X70钢表面的生物膜与基体金属构成大阴极小阳极面积比的腐蚀原电池,耐蚀性最低,此时SCC机理为阳极溶解和氢致开裂共同作用下的混合断裂;40℃时SRB活性最好,X70钢表面形成较为完整生物膜,耐蚀性最好,但SCC敏感性最高,其开裂机理为氢致开裂。     

X80管线钢在东南酸性土壤环境中的电化学腐蚀特征研究

采用电化学测试、扫描电镜观察、表而能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在东南酸性土壤模拟溶液中的电化学腐蚀特征与机理,分析了热处理工艺和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响.结果表明,退火态X80钢耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢组织因热处理发生改变有关;随着浸泡时间的延长,原始态与退火态的X80钢在东南酸性土壤模拟溶液中腐蚀趋势均减小,而腐蚀速率先增大后减小;其阴极过程受析氢腐蚀和吸氧腐蚀联合控制;腐蚀产生的锈层主要由FeOOH(表层)和Fe_3O_4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀过程,使管线钢表面的腐蚀破坏程度增加.研究还发现,氯离子含量是影响腐蚀的主导因素.     

X100管线钢鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的研究

采用失重法、线性极化曲线和阻抗谱电化学技术,结合SEM、EDS和XRD研究了SRB+IOB对X100管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:X100管线钢在无菌环境下的腐蚀为中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加先减小,后缓慢增大,腐蚀产物主要为Fe_2O_3。有菌(SRB+IOB)环境下浸泡5 d后的腐蚀为严重腐蚀,浸泡17和40 d后的腐蚀为中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加不断减小,腐蚀产物主要为FeS和Fe_2O_3。X100管线钢在无菌环境下的腐蚀倾向为随浸泡时间的增加不断增大,在有菌(SRB+IOB)环境下为不断减小。腐蚀速率在无菌环境下为先迅速减小后缓慢增大,在有菌(SRB+IOB)环境下为不断迅速减小。SRB+IOB的存在加剧了X100管线钢的腐蚀。     

SRB对X70钢及其焊缝在近中性pH溶液中SCC行为的影响北大核心CSCD

采用动电位极化技术、慢应变速率拉伸试验和扫描电镜观察研究了有、无硫酸盐还原菌(SRB)情况下X70管线钢及焊缝在近中性p H溶液(NS4)中的应力腐蚀行为。电化学实验结果表明:X70管线钢母材和焊缝在NS4溶液中的极化曲线都表现出典型的活性溶解特征,且有菌介质中管线钢表面能生成一层具有保护性的生物膜。SSRT曲线和SEM结果表明:在无菌NS4溶液中,X70钢母材和焊缝的SCC机理为氢致开裂机理。在有SRB的NS4溶液中,由于SRB生命代谢释放大量代谢产物H2S,促进H原子进入管线钢,将破坏其基体的连续性,从而导致氢损伤,使X70钢母材和焊缝的SCC敏感性都大于其在无菌介质中,其开裂机理表现为硫化物应力开裂和氢致开裂共同作用。在有菌和无菌介质中,焊缝的应力腐蚀敏感性均高于母材,这是由于焊缝处组织不均匀、存在残余应力造成的。