硫酸鹽還原菌生物膜下鋼鐵材料腐蝕行為的研究.pdf

1、隨著人們對海洋資源的深入開發(fā)和有效利用，海洋環(huán)境中金屬結構建筑物的微生物腐蝕（microbiologically influenced corrosion, MIC）已引起了人們的高度重視和廣泛研究。在眾多的微生物中，硫酸鹽還原菌(sulfate-reducing bacteria, SRB)是最主要的腐蝕性細菌之一。
　　本文從青島附近海域的海泥中分離純化得到SRB菌株，采用調整過的Postgate’s C培養(yǎng)基培育細菌并以此作

2、為腐蝕介質。監(jiān)測了SRB的生長過程對海水介質性質的影響，并重點利用電化學方法（如腐蝕電位Ecorr~t曲線，電化學阻抗譜以及極化曲線）和表面分析手段（如掃描電鏡，原子力顯微鏡以及光電子能譜等）研究了海水介質中SRB對碳素結構鋼（Q235）、低鎳合金高強度鋼（簡稱“高強鋼”）以及18-8不銹鋼（18-8SS）腐蝕行為的影響，探討了SRB介質中鐵的陽極活性溶出機制和不銹鋼鈍化層表面點蝕萌發(fā)與生長機制。
　　研究表明，對于SRB介質中的

3、碳鋼，在浸泡初期碳鋼表面會生成一層保護性硫化亞鐵層（FeS），它使腐蝕速度大大降低；隨著浸泡時間的延長，保護性FeS層會出現(xiàn)局部破裂，此后，局部破裂處將以很快的活性溶出速度發(fā)生腐蝕。而浸泡在 SRB介質中的高強鋼，雖然在腐蝕形貌上與碳鋼有所差異，但腐蝕電化學特征幾乎相同，表明腐蝕機制與碳鋼一致。進一步研究表明，SRB的含硫代謝產物是加速碳鋼陽極活性溶解的主要因素，據(jù)此，本文提出“SRB的含硫代謝產物通過對鐵的吸附加速了碳鋼/高強鋼陽極活

4、性溶解”的腐蝕機制，并在理論上依據(jù)吸附態(tài)E—pH圖判斷：在很寬泛的pH值和電位范圍內，硫在鐵上都能以穩(wěn)定的吸附態(tài)存在。
　　SRB介質中18-8SS的點蝕過程則異常復雜，很多因素都會影響到點蝕的萌發(fā)與生長。18-8SS在SRB介質中很快就會萌發(fā)點蝕，由不銹鋼表面鈍化層在 SRB介質中發(fā)生硫化轉變所形成的局部自由氧是導致鈍化層發(fā)生破壞而萌發(fā)點蝕的主要因素，因為18-8SS在SRB介質中的點蝕電位Epit比SRB介質的氧化-還原電位

5、Eh正；微觀腐蝕孔的擴展深度隨浸泡時間大致呈線性增加。從腐蝕過程的陰極去極化行為看，很多因素都會影響18-8SS點蝕的生長，然而受18-8SS再鈍化行為的影響（18-8SS在SRB介質中的再鈍化電位Erep比氫電極的平衡電位正），SRB介質中的單質硫或多態(tài)硫的還原是促使點蝕生長的主要因素。此外，由于 SRB的代謝活動能明顯改變介質的性質，所以它不僅隨時會影響18-8SS點蝕的萌發(fā)與生長，還會改變處于SRB介質中的18-8SS表面鈍化層的

6、結構與性能，進而影響18-8SS的點蝕行為。
　　本文就SRB介質中鈍化層的硫化轉變及其對18-8SS點蝕行為的影響進行了詳細的研究。研究表明，鈍化層的硫化轉變降低了18-8SS的鈍化性能，而短期硫化對鈍化層的危害比長期硫化更大；但是，硫化轉變卻在一定程度上增大了陰極極化，從而也能阻礙點蝕的生長。18-8SS表面鈍化層的性質分析表明，主要是鐵的氧化物發(fā)生了硫化轉變，轉變后主要以FeS和FeS2的形態(tài)存在，而元素Cr和Ni則仍然以氧