Desulfovibrio Bizertensis SY-1在陰極極化條件下對X70 管線鋼的腐蝕行為研究

裴瑩瑩^1,2, 管方^1,3, 董續成^1,2, 張瑞永¹, 段繼周¹, 侯保榮¹

1.中國科學院海洋研究所 海洋環境腐蝕與生物污損重點實驗室 青島 266071

2.中國科學院大學 北京 100049

3.南通中科海洋科學與技術研究發展中心 南通 226333

中國腐蝕與防護學報  2024, Vol. 44  Issue (2): 345-354

CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.074

DOI: 10.11902/1005.4537.2023.074

摘要: 

研究了從浸泡在中國南海的鋼鐵銹層中分離的腐蝕性硫酸鹽還原菌Desulfovibrio bizertensis SY-1在-0.85和-1.05 V vs. SCE陰極極化電位下對X70管線鋼腐蝕行為的影響。結果表明，-0.85 V vs. SCE電位尚不能有效抑制Desulfovibrio bizertensis SY-1細胞的生長與附著，同時試片表面也檢測到了特征的四方硫鐵礦和針鐵礦的Raman峰。-1.05 V vs. SCE陰極極化電位能夠有效抑制浮游Desulfovibrio bizertensis SY-1細胞的生長和代謝過程，腐蝕產物以磁鐵礦為主。失重數據也表明，在-1.05 V vs. SCE電位下試片失重與無菌條件基本一致，且在該電位下最大點蝕坑深度與無極化條件相比減少了75%。該研究為含有Desulfovibrio bizertensis SY-1環境的陰極保護電位選擇和微生物與極化電位的相互作用研究提供了參考。

關鍵詞：硫酸鹽還原菌,  陰極極化,  X70管線鋼,  微生物腐蝕

結論：

(1) SRB計數與生理代謝研究表明，在-0.85 V的極化電位下SRB浮游細胞的生長和代謝過程在前5 d受到抑制，隨后浮游細胞濃度上升，在-1.05 V電位下SRB浮游細胞濃度受到顯著抑制。此外，陰極極化電位下X70管線鋼表面附著細胞數量減少，在-1.05 V電位下X70管線鋼表面幾乎無細胞附著和生長。

(2) 腐蝕產物的拉曼光譜分析表明，在-0.85 V電位與自然腐蝕電位下，試片表面腐蝕產物組成相似，均為四方硫鐵礦和針鐵礦，而在-1.05 V電位下主要為磁鐵礦。

(3) 腐蝕失重分析證明，在-1.05 V電位下失重與無菌條件下基本一致，且最大點蝕坑深度較自然腐蝕電位下減少了75%。

因此，建議在實施陰極保護控制技術之前，應對鋼鐵所在腐蝕環境中的微生物腐蝕性進行研究和評估，以有利于陰極保護電位的合適選擇。

圖1   X70鋼在SRB培養液中施加不同陰極保護電位的I-t圖，浮游細胞計數以及溶液乳酸和醋酸的變化趨勢

Fig.1   I-t plot (a), planktonic cell count (b), and the trend of solution lactate (c) and acetate (d) of X70 steel with different cathode potentials applied in SRB culture medium

圖5   X70管線鋼在OCP、-0.85 V和-1.05 V vs. SCE電位條件下的SRB培養液中浸泡10 d后的透射電鏡形貌

Fig.5   TEM images of X70 coupons in the SRB culture medium at OCP (a), -0.85 V (b, c), and -1.05 V (d) potentials after 10 d incubation

圖8   X70試片在無菌和不同電位條件下的SRB培養液中浸泡10 d后的最大點蝕坑深度

Fig.8   Maximum pitting depth of X70 coupons in sterile (a) and SRB culture medium at OCP (b), -0.85 V (c), and -1.05 V (d) potentials after 10 d incubation

本文引用格式：

裴瑩瑩, 管方, 董續成, 張瑞永, 段繼周, 侯保榮. Desulfovibrio Bizertensis SY-1在陰極極化條件下對X70 管線鋼的腐蝕行為研究. 中國腐蝕與防護學報[J], 2024, 44(2): 345-354

DOI:10.11902/1005.4537.2023.074

PEI Yingying, GUAN Fang, DONG Xucheng, ZHANG Ruiyong, DUAN Jizhou, HOU Baorong. Effect of Desulfovibrio Bizertensis SY-1 on Corrosive Behavior of Metal Materials Under Cathodic Polarization. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection[J], 2024, 44(2): 345-354

DOI:10.11902/1005.4537.2023.074

通訊作者1: 管方，研究方向為微生物腐蝕機理

E-mail: guanfang@qdio.ac.cn

通訊作者2:段繼周，研究方向為海洋腐蝕機制與防護技術

E-mail：duanjz@qdio.ac.cn

作者簡介: 裴瑩瑩，女，1997年生，碩士生