硝酸盐还原菌对X80管线钢在沈阳土壤浸出液中腐蚀行为的影响

【作者】 付琦； 许进； 韦博鑫； 覃清钰； 高立群； 白云龙； 于长坤； 孙成；

【机构】 中国科学院金属研究所； 中国科学技术大学材料科学与工程学院； 辽宁沈阳土壤大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站；

【摘要】 腐蚀是金属材料与周围环境相互作用而破坏其性能的一种现象。它给人类社会造成了巨大的经济损失和安全隐患。根据NACE在2016年的调查,全球腐蚀成本约占全球产品的3.4%。微生物腐蚀(MIC)约占腐蚀总成本的20%。MIC是指微生物在金属表面形成生物膜,产生腐蚀性代谢物和胞外聚合物,导致金属腐蚀。MIC可发生在多种环境中,包括埋地管道、冷却系统、污水设施和电力传输。其中MIC是威胁埋地管道使用寿命的重要因素之一。MIC的点蚀效应可能比正常的均匀腐蚀更严重,因为点蚀会导致材料局部区域快速穿孔,从而导致结构失效。引起土壤中管道腐蚀的微生物有很多,其中常见的两种微生物是硫酸盐还原菌(SRB)和硝酸盐还原菌(NRB)。关于SRB的腐蚀已有大量研究,但关于NRB对管道腐蚀的研究较少,其腐蚀机理需要进一步去研究。本文采用失重试验、线性极化电阻(LPR)、电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线,结合扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)、能量色散X射线分析(EDXA)和原子力显微镜(AFM)研究了NRB在沈阳土壤环境下对X80管线钢的腐蚀行为的影响。失重结果表明,14天后X80钢在NRB接种溶液中的腐蚀速率为无菌溶液中的3倍左右。从SEM和AFM腐蚀形貌能看出,NRB的存在导致了X80钢严重的局部腐蚀。X80钢样品表面出现了大量的点蚀孔,它们相互融合成更大更深的孔洞。电化学测量结果与点蚀形貌和失重数据是一致的,Rct和Rp的降低表明NRB的存在促进了X80钢的腐蚀过程,其耐蚀性大大降低。更多还原