的影响试验研究硫酸盐还原菌Disbonded涂层下金属腐蚀行为

文摘

一个矩形disbonded涂层模拟装置是用于研究硫酸盐还原菌(SRB)的影响在disbonded涂层下金属腐蚀行为的电化学方法。结果表明,在同一测试点金属局部腐蚀电位几乎没有改变最初的实验阶段,是否没有与SRB或解决方案。SRB的解决方案的潜在的振幅比,如果没有后来的SRB腐蚀。金属的腐蚀电流密度在同一测试点逐渐增加随着时间的解决方案有或没有SRB和SRB会加速金属的腐蚀disbonded裂隙。裂隙中的金属局部腐蚀电位几乎没有改变在国储局解决方案环境在添加杀菌剂之后,但腐蚀电流密度显著降低。这意味着SRB的生长和繁殖抑制在添加杀菌剂之后,因此,金属腐蚀速率减慢。三种方案之间的环境,增加涂层disbonded厚度可能会加速金属的腐蚀裂缝,它与SRB最大的解决方案。

1。介绍

埋管道建设的快速发展,越来越多的注意力已经支付给管道腐蚀的问题(1- - - - - -5]。埋地管道在交错排列模式,这将导致火灾和爆炸一旦他们开始腐蚀和泄漏;这将威胁到人身安全,造成环境污染。埋地管道的防腐涂层往往disbonded区域破开假期由于机械损伤,衰老和退化,阴极disbondment和其他原因的过程中,管道的安装和使用6- - - - - -8]。防腐涂层之间形成的特殊腐蚀环境和管道表面,与水分、可溶性离子像有限公司₂和O₂和其他腐蚀性土壤中的媒体通过假期进入disbonded区域;导致disbonded涂层下金属的腐蚀(9- - - - - -11]。大量的研究表明,回填土的水分含量和细菌多,在最初的不文明的土壤,这将导致微生物腐蚀(MIC)由于微生物活动在disbonded涂料(12- - - - - -14]。硫酸盐还原菌(SRB)作为一种微生物广泛存在于土壤、海洋、河流水、地下管道、石油天然气井,等等,他们使管道更容易穿孔与SRB的解决方案。所以SRB引起的金属腐蚀近年来正在越来越多的关注;已经有大量的研究对SRB腐蚀出现(15- - - - - -18)和一些报告关于解散涂层下金属腐蚀19,20.),但到目前为止,没有任何研究disbonded涂层下的SRB腐蚀行为。因此,我们构建了一个矩形缝隙disbonded涂层下金属腐蚀设备,研究了SRB的规律性在disbonded涂层下金属腐蚀的电化学方法。它是有意义的安全运行和长期服务管道在土壤环境中。

2。实验内容

2.1。实验设备

实验装置如图1;我们使用的环氧树脂板和有机玻璃板30厘米×10厘米×0.5厘米模拟涂层disbonded的情况时,我们也放一个0.5毫米厚度的垫片的厚度调节模拟它们之间剥离差距。我们钻一个直径1厘米的圆孔点1模拟涂层损坏点有机玻璃板的结尾处7厘米的圆孔钻0.5厘米直径80毫米和160毫米从损坏的角度,分别作为电化学参数测试点2和第3点。我们设置一个有机玻璃框点1的有机玻璃板包含模拟土壤溶液和组的工作电极,分别在环氧树脂板分1 ~ 3在有机玻璃板模拟disbonded涂层下的金属管道。

2.2。实验材料

工作电极是由X80钢,化学成分见表1。样本由小圆柱标本,10毫米直径,和电极表面抛光先后与60 # ~ 2000 #砂纸MP-2金相样品pregrinding机器,直到金属表面光滑,没有明显的迹象;然后我们冲走表面与丙酮和石油冲走表面残留水和丙酮和无水乙醇,然后把它放到干燥箱使用。参比电极是饱和甘汞电极(在本文中,如果没有特殊说明,可能被定义相对饱和甘汞参比电极)。辅助电极铂电极。解决方案的组成如下:0.1712 g ,0.1600克 ,0.0865克0.5125克 ,和1 L蒸馏水。

SRB被选为实验菌株。SRB菌株的培养基成分如下:0.5 g KH₂阿宝₄,0.06 g CaCl₂,0.06 g MgSO₄h·7₂啊,1.0 g NH₄Cl, 0.3 g C₆H₅Na₃O₇h·2₂啊,6.0 g CH₃CH (OH) COONa, 1.0克酵母粉,1 L蒸馏水。我们把有人介质在高温蒸汽灭菌锅(120°C)消毒在实验开始前30分钟。我们使用戊二醛(C₅H₈O₂)作为杀菌剂。

2.3。实验内容

矩形缝隙装置是用于研究金属的SRB腐蚀行为下的裂隙disbonded厚度0.5毫米和1.0毫米,分别。实验周期是14天,我们测试电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线的电化学工作站测试周期。

3所示。实验结果和讨论

3.1。国储局不同的溶液环境中金属的腐蚀行为

如图2和表2金属的局部腐蚀电位裂隙在同一测试点有一个小的变化与SRB在初始阶段解决方案没有或disbonded厚度0.5毫米时,它往往是稳定的。但是有明显的潜在的局部腐蚀电位振幅在后期阶段,与SRB和振幅影响没有SRB比这大得多。金属没有SRB的局部腐蚀电位与SRB比这更消极。随着时间的延长,腐蚀电流密度的金属裂隙逐渐增加在同一测试点在两个解决方案,和金属的腐蚀电流密度与SRB的影响明显大于没有SRB;这意味着SRB会加速金属的腐蚀速率的缝隙。放大的腐蚀电流密度在初始阶段还不到,在后期与SRB在溶液环境中。这是因为金属表面的裂缝会生成一个完整的微生物膜解决方案与SRB腐蚀的初期,它提供保护裂隙和抑制金属的腐蚀。但随着时间的推移,SRB的新陈代谢产生的腐蚀性物质破坏了微生物膜和使它破裂,脱落。同时,SRB的去极化作用逐渐减弱;的缝隙中金属的腐蚀速率加快。一句话,金属的腐蚀电流密度仍然裂隙逐渐增加与SRB的解决方案。 At the same experimental time, the self-corrosion potential of the metal in the crevice had negative trend whether the solution is with or without SRB as the deep crack extension. The corrosion current density decreased with the increase of the stripping depths in the simulated solution without SRB. But for the solution with SRB, the corrosion current density decreased with the increase of the stripping depths in the initial stage and midstage and increased with the increase of the stripping depths in the later stage of the experiment. In addition, because the ratio of anode Tafel slope and cathode Tafel slope was bigger than 1, we could see that when the disbonded thickness was 0.5 mm, the control factor was anode control.

如图3和表2disbonded厚度0.5毫米时,模拟解决方案与SRB编号为2号和模拟解决方案与SRB和杀菌剂被编号为3号。3号方案,局部腐蚀电位相比并无太大的变动,在2号的解决方案,但腐蚀电流密度显著下降。这意味着将抑制SRB的生长和繁殖后添加杀菌剂然后减缓金属的腐蚀速率的缝隙。随着实验时间的推移,局部腐蚀电位在相同的测试点转向-转向积极,和腐蚀电流密度增加。这是因为杀菌剂,虽然抑制SRB的生长和繁殖,同时破坏金属表面microbiofilm的完整性和减少微生物膜保护,腐蚀速度还是非常快的。在相同的测试时,局部腐蚀电位的增加并无太大的变动剥离深度,但腐蚀电流密度增加;这是不同于只与SRB的解决方案。此外,我们还可以看到,当disbonded厚度是0.5毫米,3号的腐蚀的控制因素的解决方案是阳极控制裂隙在不同的测试点。在整个实验期间,这个比率呈现不规则的变化明显;表示,国储局溶液中带电粒子的运动是不规则在添加杀菌剂之后,和变速比以前更大,所以阳极控制的转换趋势在整个腐蚀过程是不明显的。

为了准确分析的电化学阻抗谱图所示4在不同条件下,电化学阻抗谱在本文通过ZSimpWin软件安装。我们使用电化学等效电路C (CR (CR))组成的阻力和电容代表了电极过程。等效电路图如图5。

解决方案是参比电极和工作电极之间的电阻在裂隙。的电容腐蚀金属表面形成吸附膜。是吸附膜电阻上形成腐蚀金属表面由于微生物附件。金属表面之间的双层电容,电解液的解决方案。极化电阻;它与法拉第过程和阳极反应有关;因此,能反映腐蚀,所以我们将使用描述腐蚀速率。

如图5disbonded厚度0.5毫米时,每一个点的EIS的裂隙在不同的模拟解决方案环境实验第七天是单一高频电容和单一低频电容组成。高频部分对应的阻抗信号腐蚀产品,和低频部分是金属基体的腐蚀反应。在同一剥离深度,在溶液中金属的电容弧半径2号是最小,和电容解决方案3号位居第二;解决方案的电容没有SRB是最大的。这意味着disbonded涂层下的金属的耐蚀性与SRB的解决方案是最严重的,最严重的腐蚀。与SRB在溶液环境中,添加杀菌剂,disbonded涂层下的金属的耐蚀性增强,但仍非常严重的腐蚀,电容弧半径远小于没有SRB在解决方案。此外,根据不同的极化电阻表的裂隙在不同的溶液环境3,我们可以看到,极化电阻的金属缝隙在SRB的解决方案是最低,解决方案与SRB和杀菌剂位居第二,他们没有SRB远远不到。因此,SRB在解决方案的存在会降低金属腐蚀过程的阻力在disbonded裂隙,这意味着SRB会加速金属的腐蚀速率disbonded裂隙。上面的结果一致的结论是通过极化曲线分析的方法获得。

3.2。金属的SRB对腐蚀行为的影响在不同Disbonded厚度

根据电化学参数表4,在上述三种模拟解决方案,与涂层disbonded厚度的增加,金属的局部腐蚀电位裂缝转向消极和腐蚀电流密度明显增加。如图6当涂层disbonded厚度增加模拟解决方案没有SRB,裂隙空间变得更大了,和溶解氧含量增加,加速金属的腐蚀速率的缝隙。在同一实验,金属腐蚀电流密度的增加幅度在缝隙的距离160 mm显著高于80毫米,受损的时候;这意味着裂隙厚度增加,在长途的金属缝隙也曾补充氧气。与SRB模拟解决方案,如图7,增加涂层disbonded厚度、振幅金属腐蚀电流密度的缝隙明显大于其他两种;这意味着更大的孔径空间适合SRB的生长和繁殖,改善活动SRB的裂隙,从而大大加速金属的腐蚀速率的缝隙。如图8杀菌剂时,添加到模拟SRB的解决方案,金属腐蚀电流密度的振幅在最初的实验阶段的后期显著高于disbonded腐蚀的增加涂层厚度。此外,阳极塔费尔斜率的比值和阴极塔费尔斜率仍超过1后增加涂层disbonded厚度在这三种模拟解决方案,所以腐蚀的控制因素是阳极控制,但随着涂层disbonded厚度增加这个比例有减少的趋势,没有SRB。阳极控制趋势逐渐减弱,但这个比例有增加的趋势在溶液环境中SRB和添加杀菌剂和阳极控制趋势逐渐增强。

EIS ZSimpWin软件用于拟合。电化学等效电路C (CR (CR))是一个电阻组成的和一个电容代表电极过程的等效电路图是一样的人物5,不再是一个详细的介绍。

如图9剥离深度80 mm时,电容弧的半径disbonded厚度大于0.5毫米,1.0毫米的三种模拟解决方案在第七天。这意味着的耐腐蚀金属的缝隙disbonded厚度是1.0毫米;更严重的腐蚀。此外,根据金属的极化电阻表5,我们可以看到,极化电阻的金属缝隙在0.5毫米的厚度大于1.0毫米的这三种模拟解决方案,和极化电阻的差异与SRB的金属溶液中是最大的。因此,增加涂层disbonded厚度会提高金属腐蚀过程的阻力,也会加速金属的腐蚀速率disbonded裂隙。disbonded涂层厚度的变化有一个更大的对金属的腐蚀速率的影响与SRB模拟解决方案。上面的结果一致的结论是通过极化曲线分析的方法获得。

4所示。结论

模拟解决方案是否没有或与SRB,局部腐蚀电位的金属缝隙在同样disbonded距离几乎没有改变最初的实验阶段。在以后的阶段,局部腐蚀电位的金属缝隙振幅明显,振幅在国储局环境比没有SRB的解决方案。与实验时间的延长,溶液是否没有或与SRB,金属的腐蚀电流密度在同一disbonded距离下的裂隙逐渐增加,金属的腐蚀电流密度与SRB的裂缝模拟解决方案明显大于没有SRB;这意味着SRB会加速金属的腐蚀disbonded裂隙。

(2)在国储局的解决方案添加杀菌剂是同时,局部腐蚀电位的金属disbonded裂隙并没有改变太多,但是,腐蚀电流密度显著下降;这意味着SRB的生长和繁殖抑制后添加的杀菌剂,以减缓金属的腐蚀速率的缝隙。随着实验时间的延长,局部腐蚀电位的金属缝隙之前消极转向积极的方向在同一深度,但腐蚀电流密度增加。当实验时间是相同的,与涂层disbonded深度的增加,局部腐蚀电位的金属缝隙并没有改变太多,但是,腐蚀电流密度增加。

(3)在三种模拟解决方案,与涂层disbonded厚度的增加,金属的局部腐蚀电位disbonded裂缝转向负面,腐蚀电流密度显著增加。它表明,增加涂层disbonded厚度可能会加速金属的腐蚀裂缝,并与SRB在模拟解决方案,金属的腐蚀电流密度的振幅的裂缝大于其他两种解决方案。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

研究工作得到了中央大学的基础CAUC(3122017038),广西高校重点实验室开放项目北部湾的石油和天然气资源有效利用(2016 klog21)和美国国家科学基金会(U1633111)。

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