＊劉潔瑩 同航

（榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院 陜西 719000）

管道鋼在含有硫酸鹽還原菌的模擬海水中腐蝕速率探究

＊劉潔瑩 同航

（榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院 陜西 719000）

隨著現(xiàn)代人們對海洋資源的大量開發(fā)和廣泛利用，海泥環(huán)境下鋼鐵管道的腐蝕和防護(hù)問題越來越引起關(guān)注。本文通過在室內(nèi)模擬海洋環(huán)境對A3鋼進(jìn)行電化學(xué)實驗，用此方法來研究海洋中溫度和SRB（硫酸鹽還原菌）對海底管道腐蝕行為和速率的影響。

A3鋼；海泥；SRB；腐蝕

海洋環(huán)境十分復(fù)雜與特殊，目前人們對于在厭氧或貧氧的環(huán)境下的硫酸鹽還原菌存在的海泥的腐蝕規(guī)律和輸油管線的主要成分鋼在其環(huán)境下的腐蝕行為還沒有很深入和系統(tǒng)的了解和認(rèn)識，因此在已經(jīng)有的研究成果基礎(chǔ)上，本文通過室內(nèi)模擬海洋環(huán)境對A3鋼進(jìn)行了電化學(xué)實驗，以溫度不同及硫酸鹽還原菌的含量不同來設(shè)置參照組，以此來研究海洋中海底輸油管道的腐蝕速率。

1.實驗部分

(1)模擬海泥的制備和配制模擬海水

①將泥樣放入烘干箱中，將溫度設(shè)定在80℃，連續(xù)工作至泥樣完全干燥為止。

②將干泥樣碾成粉末狀。

③用模擬海水浸泡粉末狀干泥，并進(jìn)行調(diào)和。用10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)其PH值至7.0～7.6。

表1 海水配方

將上述試劑加入1000ml蒸餾水中，充分?jǐn)嚢?，并按上述殺菌方法殺菌，放在無菌操作臺上。

(2)實驗過程

①實驗介質(zhì)

將A3鋼管線鋼加工成Φ10mm×10mm的柱狀試樣，在試樣一圓底面焊接電極引線，另一面作為工作面，采用銅導(dǎo)線硬連接，非工作面采用環(huán)氧樹脂密封。腐蝕介質(zhì)為模擬海泥，有菌海泥就需要在配制的海泥中加入硫酸鹽還原菌，模擬海泥的量及硫酸鉀要與電解池中模擬海泥的量及硫酸鉀成對比，菌量成對比。如下表：

表2 電化學(xué)實驗介質(zhì)

電化學(xué)測試在PS-268電化學(xué)測量儀上進(jìn)行。實驗采用三電極體系：工作電極為管線鋼試樣，工作面積1cm2，對電極鉑電極，參比電極為飽和甘汞電(SCE)。(根據(jù)實驗的需要，用乳膠滴管燒制了毛細(xì)管，用瓊脂灌裝鹽橋。)電極在海泥中穩(wěn)定約30分鐘后開始測量。

2.結(jié)果與討論

(1)結(jié)果分析

①A3鋼在兩種不同類型海泥的腐蝕速率

圖1 電化學(xué)實驗A3鋼在兩種不同類型海泥的腐蝕速率

由上圖可知，在5～35℃之間，A3鋼在有菌海泥中的腐蝕速度明顯高于無菌海泥，平均速度要高一倍，這也較符合預(yù)期結(jié)果，因為絕大部分海泥中的溶解氧含量是相當(dāng)有限的，在該狀態(tài)下的金屬腐蝕速度受氧去極化的擴(kuò)散步驟控制。如果不考慮微生物腐蝕的影響，由于氧含量低，去極化能力弱，電阻率較大等原因，通常海泥腐蝕較輕，腐蝕速度是相當(dāng)?shù)偷摹?/p>

②A3鋼在菌量不同海泥的中的腐蝕速率

圖2 A3鋼在菌量不同海泥中的腐蝕速率

由于實驗條件所限，菌量是指單位重量的濕海泥中的細(xì)菌數(shù)，應(yīng)該用專門的儀器或器材才能測出或估算出，本實驗就定性地研究一下鋼樣在菌量逐漸增加的海泥中的腐蝕速率。由上圖可知，隨菌量的增加，腐蝕速率顯著增加。

(2)管線鋼在不同類型海泥中的極化曲線

圖3 （在不同溫度下）A3鋼在無菌海泥中的極化曲線

圖4 （在不同溫度下）A3鋼有菌海泥中的極化曲線

由圖3可知，在陰極極化區(qū)，管線鋼在海泥中的陰極極化曲線都沒有出現(xiàn)典型的塔菲爾直線，而是都出現(xiàn)了不同程度的彎曲，說明陰極極化反應(yīng)都受到了一定程度的擴(kuò)散控制。且隨溫度升高，氧的擴(kuò)散速度越快，故腐蝕速率增大。由圖4可知，管線鋼在有菌海泥中的陽極Tafel斜率均差不多，而陰極Tafel斜率有差別，且隨溫度升高，Tafel斜率增大，Tafel曲線逐步正移腐蝕電流增大，故腐蝕速率增加。SRB的存在可使管線鋼表面的氧化膜破壞，加速管線鋼的腐蝕，隨著SRB量的增加，管線鋼的腐蝕速率增加。

3.結(jié)論

通過研究得到了如下結(jié)論：

(1)管線鋼隨菌量、溫度的增加在有菌海泥中的腐蝕速率增加。(2)管線鋼在無菌海泥中的腐蝕受到陰極去極化劑溶解氧的擴(kuò)散控制。隨溫度的升高，腐蝕加快。在結(jié)構(gòu)松散，含水率高的海泥中腐蝕速度大。(3)不考慮成本等因素，海底管線鋪設(shè)最優(yōu)組合是在溫度低，含水率低，性質(zhì)均勻、結(jié)構(gòu)緊密的深層海泥環(huán)境中使用鋼管。這樣能保證管線的最長使用壽命。

腐蝕電位最易受海泥腐蝕因子變化影響，但它不能像極化電阻、腐蝕電流那樣用來衡量腐蝕速度。

[1]Ma ShiDe,Huang YanLiang．Effects of anaerobe in sea bottom sediment on the corrosion of carbon steel[J]． Oceanologia et linnologia Sinica,2010, 16(3):253-257．

[2]H．Tributsch et al． Role of transient iron sulfide films in microbial corrosion of steel[J]．Corrosion,2008,54(3):216-227．

[3]T．R．Jack et al． Corrosion consequences of secondary oxidation of aricrobial corrosion[J]．Corrosion,2013,54(3):246-252．

[4]林海潮,趙吉翔,李瑛等．元素硫?qū)Ωg電化學(xué)過程的影響[A]．中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會．中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會建會十五周年學(xué)術(shù)年會論文集[C]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994:101-102．

[5]H．Tributsch,J．A．Rojas-Chapana, C．C．Bartels, et al．[J]． Corrosion, 1998, 54(3): 216．

[6]馬士德,朱素蘭,孫家瑞．海底泥溫度對API 5L X60管線鋼腐蝕影響研究[J]．海洋科學(xué),1995,12(4):20-22．

[7]Jia Wang． Corrosion behavior of steel in sand-asimulation study on the corrosion of reinforced steel in concrete， Amri Corrosion Control．

劉潔瑩（1983～），女，榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，研究方向：石油化工。

(責(zé)任編輯 李田田)

Corrosion rate of pipeline steel in simulated seawater containing sulfate reducing bacteria

Liu Jieying, Tong Hang

（School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi,719000）

Along with the development of modern people on marine resources and extensive use, and corrosion and protection problems of steel pipeline under sea environment more attention. In this paper, through the indoor simulated marine environment electrochemical experiments of A3 steel, using this method to study the ocean temperature and SRB (sulfate reducing bacteria) on Corrosion Behavior of submarine pipeline and rate.

A3 steel；mud；SRB；corrosion

T

A