海洋微生物腐蝕316不銹鋼行為的研究.pdf

1、海洋環(huán)境中金屬材料的微生物腐蝕(MIC)是一個(gè)嚴(yán)重的問題，涉及到巨大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)效益。隨著人們對(duì)海洋的廣泛開發(fā)和利用，海洋環(huán)境海底輸送管線、海上采油平臺(tái)、海底采礦設(shè)備等金屬材料構(gòu)建物的MIC引起了人們廣泛的關(guān)注。海洋環(huán)境下金屬材料的MIC是一個(gè)復(fù)雜的過程，其腐蝕發(fā)生機(jī)制及對(duì)金屬材料腐蝕的影響程度仍然不確定，因而，研究涉海材料表面微生物膜的成膜規(guī)律、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及生物膜和電化學(xué)行為之間的關(guān)系，對(duì)于理解微生物腐蝕特殊機(jī)制，發(fā)展金屬材料在海

2、洋環(huán)境中的應(yīng)用至關(guān)重要。 本文采用微生物學(xué)方法、表面分析技術(shù)和電化學(xué)方法對(duì)316不銹鋼材料在海洋混合微生物培養(yǎng)基介質(zhì)和無(wú)微生物培養(yǎng)基介質(zhì)中不同培養(yǎng)周期的腐蝕行為進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究了316不銹鋼表面附著微生物膜的形成規(guī)律、微生物膜和膜內(nèi)微生物的生理活動(dòng)對(duì)金屬電化學(xué)行為的影響。 用最大可能菌數(shù)法(MPN)測(cè)定了培養(yǎng)基中細(xì)菌數(shù)量，繪制細(xì)菌生長(zhǎng)曲線，得到了海水混合微生物的生長(zhǎng)規(guī)律(分為四個(gè)生長(zhǎng)周期：遲緩期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定生長(zhǎng)期

3、、衰亡期)。TEM結(jié)果顯示培養(yǎng)基中的微生物以二元式分裂法生長(zhǎng)繁殖，得到四種形態(tài)細(xì)菌。AFM研究了在有菌介質(zhì)中浸泡不同時(shí)間的不銹鋼表面生物膜的形成及分布，隨著時(shí)間的增加，微生物膜增厚但分布不均且不完整，易形成腐蝕微電池，裸露金屬作為陽(yáng)極而發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕。SEM觀察到316不銹鋼在有菌培養(yǎng)基介質(zhì)中浸泡60d后形成疏松的生物膜，生物膜下出現(xiàn)了局部腐蝕坑且向縱深發(fā)展。 金屬表面生物膜產(chǎn)生的生物膜/金屬之間的環(huán)境和溶液介質(zhì)中的環(huán)境是根

4、本上不同的，用自腐蝕電位，極化曲線和電化學(xué)阻抗譜的電化學(xué)特征有效的評(píng)測(cè)了316不銹鋼海洋微生物作用下的腐蝕行為和腐蝕機(jī)制的變化。自腐蝕電位表明，不銹鋼在有菌和無(wú)菌情況下的自腐蝕電位變化規(guī)律不同，有菌介質(zhì)中的自腐蝕電位經(jīng)歷了先負(fù)移后正移最后趨于穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。極化曲線表明了微生物膜沒有改變電極陰極的極化類型和控制步驟，氧擴(kuò)散控制陰極過程。對(duì)比無(wú)菌環(huán)境，有菌環(huán)境中不銹鋼電極陰極電流密度增大，陰極去極化作用明顯，腐蝕電位負(fù)移。微生物的存在使鈍