海洋微生物对不锈钢的腐蚀影响分析文献综述
2020-05-02 17:59:08
不锈钢作为一种具有高耐蚀、高强高韧和高耐磨等性能特点的工程材料,已经广泛应用于船舶、钻井平台、海底管道等海洋工程中。然而,海洋中存在多种微生物,其中一部分能够附着于工程材料表面,形成生物膜,生物膜会产生电化学反应,对不锈钢等工程材料产生腐蚀作用,从而造成巨大的安全隐患。
例如1980年,因海洋微生物腐蚀,英国北海“亚历山大基定德”号钻井平台桩腿被腐蚀,导致倾倒,123人遇难。2010年4月20日,位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台海底阀门因微生物腐蚀失效导致爆炸,11人遇难,并造成了400万桶海底原油的泄露。
另一方面,海洋腐蚀会造成巨大的经济损失,据2016年美国腐蚀工程师协会统计,微生物腐蚀在金属和建筑材料的腐蚀破坏中占20%,当年全世界因微生物腐蚀造成的腐蚀成本达2.5万亿亿美元,据中科院国内腐蚀状况和控制战略报道,2014年我国的腐蚀总成本达21278.2亿人民币,约占当年GDP的3.34%。根据国内外研究及经验,对不锈钢等海洋工程材料提供有效的保护措施,可以避免20%-40%的腐蚀损失。
鉴于微生物腐蚀产生的巨大安全隐患和经济损失,需要对微生物腐蚀不锈钢的机理、规律进行系统的研究,从而针对性的提出防止海洋微生物腐蚀不锈钢的具体措施,进而有效避免海洋微生物腐蚀产生的严重后果及经济损失。因此,开展海洋微生物对不锈钢的腐蚀影响分析具有巨大的经济意义和重要的社会意义。
目前,国内外已经广泛开展了海洋微生物对不锈钢腐蚀性研究,刘斌等运用电化学分析测试手段研究天然海水中的微生物对316L不锈钢的腐蚀行为,实验结果表明,海洋微生物膜使不锈钢阻抗增大,抑制不锈钢腐蚀,并且抑制作用先变大后变小;顾彩香研究了微生物菌种对304不锈钢热影响区的腐蚀机理,并建立腐蚀模型,实验分析得出不同菌种群落叠错和腐蚀产物聚集改变了敏感区表面的小环境,进一步形成闭塞电池加速腐蚀。凌云等人的研究表明,不锈钢材料的微观组织和表面结构与其微生物腐蚀性能密切相关,特别是钝化膜的性质对耐微生物腐蚀性能有较大的影响。近年来,国外方面,RAILKIN建立了海洋微生物在金属表面的附着量随时间变化的数学模型,反映了海洋环境中微生物在金属表面随着时间变化的集聚程度,但没有考虑附着过程中海水冲刷等导致微生物脱落及附着到一定阶段达到附着和脱落的动态平衡等。EASHWAR等研究S30400不锈钢合金表面钝化膜在微生物影响下的作用,研究表明,在实际海洋环境中,不锈钢钝化膜的形成是一个内在过程,且微生物的持续分解和新陈代谢对钝化膜的形成发展有重要的影响作用;Sha Cheng等研究了海洋微生物对不锈钢的腐蚀影响作用,研究结果表明,生物膜在不锈钢表面会附着和分离,生物膜去除后不锈钢表面会产生微孔腐蚀,电化学结果表明,随着电荷的电阻的减小,在微生物的存在下,不锈钢会加速腐蚀。B. Little等人已经表明了不锈钢的 MIC 有许多形式的局部腐蚀,包括点蚀、缝隙腐蚀、沉淀物腐蚀及裂纹应力腐蚀等。近年来人们对微生物腐蚀不锈钢的研究也越来越成熟,然而现有的一些理论并没有清晰确切地论述微生物与不锈钢表面发生相互作用并影响其腐蚀产生膜的形成和破坏机制。此外,大多数研究多集中于单一菌种,而实际条件下,微生物膜内存在着多种微生物,不同种类的微生物腐蚀机制,行为不同,多种微生物复合必定使腐蚀过程变得更加复杂。因此,开展多种海洋微生物对不锈钢的腐蚀影响分析具有一定的创新性和巨大的社会意义。
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2. 研究的基本内容与方案
{title} 2.1研究的基本内容1.通过查阅文献资料的方式,归纳总结出易导致不锈钢腐蚀的微生物种类,特征;
2.采用微生物学分离、培养、观察海水中易导致不锈钢腐蚀的菌种,作好记录;3.每天对无菌、不同菌种培养基中的不锈钢进行电化学试验,研究腐蚀电位、电化学交流阻抗和动电位极化曲线三种电化学分析方法,并分析数据;
4. 结合显微镜观察到的不锈钢表面腐蚀情况,推断单一菌种和复合菌种对不锈钢的腐蚀规律和腐蚀机制。
如图1,为研究内容框架图:
图1 研究内容框架图
2.2研究目标
1.归纳总结出易导致不锈钢腐蚀的微生物种类,特征;