微生物电活性及其腐蚀影响机理研究
微生物电活性及其腐蚀影响机理研究
微生物与金属间的氧化还原反应其本质上是由微生物代谢活动引起的金属与微生物间的电子传递。微生物具有电活性与否将对腐蚀过程产生重大的影响。
因此研究微生物电活性及其对腐蚀的影响,对深入认识金属的微生物腐蚀,探索防腐蚀策略具有重要意义。本文在研究大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌电活性的基础上,利用电化学方法、表面分析技术和微生物学方法,对再生水中微生物电活性对碳钢腐蚀影响机理进行了研究。
主要得出如下结论:（1）采用循环伏安法研究了大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌的微生物电活性,结果表明,大肠埃希氏菌在培养基和PBS缓冲液中未表现出电活性,荧光假单胞菌出现还原峰,可能是由于其分泌的黄色色素引起的。大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌在厌氧状态下电活性无明显变化。
大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌都可以利用AQS作为电子穿梭体进行胞外电子传递,10ppm浓度下可逆性较好。同浓度AQS下,微生物浓度越大,电位越正,电子转移速率越快。
（2）以AQS为电子穿梭体,研究了大肠埃希氏菌电活性对碳钢的腐蚀影响机理。结果表明,AQS进一步抑制了大肠埃希氏菌对碳钢的腐蚀,平均腐蚀速率降低了17.24%。
大肠埃希氏菌代谢产生的电子在AQS作用下促进了Fe OOH向Fe3O4转化,加速腐蚀层分层,由Fe3O4和菌体组成致密的腐蚀内层阻隔了DO扩
散,Fe2+在腐蚀内层附近起到了替代阳极的作用。（3）以AQS为电子穿梭体,研究了荧光假单胞菌电活性对碳钢的腐蚀影响机理。
结果表明,AQS进一步促进了荧光假单胞菌对碳钢的腐蚀,平均腐蚀速率升
高了23%。AQS对荧光假单胞菌有较强的生物毒性,同时,荧光假单胞菌自身分泌的铁载体可与铁离子螯合,减少了Fe2+数量,降低了Fe3O4的含量,使由Fe3O4和菌体组成的腐蚀内层不够致密,并减弱了Fe2+的阳极替代作用。
金属的电化学腐蚀与防腐
金属的电化学腐蚀与防腐 李泽升 宁夏大学资源环境学院 12级环境科学1班 摘要：腐蚀现象都是由于金属与一种电解质（水溶液或熔盐）接触，因此有可能在金属／电解质界面发生阳极溶解过程（氧化）。这时如果界面上有相应的阴极还原过程配合，则电解质起离子导体的作用，金属本身则为电子导体，因此就构成了一种自发电池，使金属的阳极溶解持续进行，产生腐蚀现象。 关键词：电化学腐蚀原理晶间腐蚀均匀腐蚀应力腐蚀防护与应用镀层阳极保护 一、引言 随着社会生产力的发展，人民生活水平的提高，金属的使用在日常生活中应用的越来越普遍，由金属腐蚀所带来的损失也越来越严重，这样研究金属的腐蚀与防护便显得非常的重要，本论文主要综合讲述了金属的电化学腐蚀的基本原理和分类，以及讨论了有关现实生产生活中具体的防护措施，以更好的指导现实实践。 二、电化学腐蚀原理 金属表面由于外界介质的化学或电化学作用而造成的变质及损坏的现象或过程称为腐蚀。介质中被还原物质的粒子在与金属表面碰撞时取得金属原子的价电子而被还原，与失去价电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物覆盖在金属表面上，这样一种腐蚀过程称为化学腐蚀。由于金属是电子的良导体，如果介质是离子导体的话，金属被氧化与介质中被还原的物质获得电子这两个过程可以同时在金属表面的不同部位进行。金属被氧化成为正价离子（包括配合离子）进入介质或成为难溶化合物（一般是金属的氧化物或含水氧化物或金属盐）留在金属表面。这个过程是一个电极反应过程，叫做阳极反应过程。被氧化的金属所失去的电子通过作为电子良导体的金属材料本身流向金属表面的另一部位，在那里由介质中被还原的物质所接受，使它的价态降低，这是阴极反应过程。在金属腐蚀学中，习惯地把介质中接受金属材料中的电子而被还原的物质叫做去极化剂。经
硫化氢腐蚀的机理及影响因素..
硫化氢腐蚀的机理及影响因素 作者：安全管理网来源：安全管理网 1. H2S腐蚀机理 自20世纪50年代以来，含有H2S气体的油气田中，钢在H2S介质中的腐蚀破坏现象即被看成开发过程中的重大安全隐患，各国学者为此进行了大量的研究工作。虽然现已普遍承认H2S不仅对钢材具有很强的腐蚀性，而且H2S本身还是一种很强的渗氢介质，H2S腐蚀破裂是由氢引起的；但是，关于H2S促进渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态、运行过程以及氢脆本质等至今看法仍不统一。关于这方面的文献资料虽然不少，但以假说推论占多，而真正的试验依据却仍显不足。 因此，在开发含H2S酸性油气田过程中，为了防止H2S腐蚀，了解H2S腐蚀的基本机理是非常必要的。 (1) 硫化氢电化学腐蚀过程 硫化氢(H2S)的相对分子质量为34.08，密度为1.539kg/m3。硫化氢在水中的溶解度随着温度升高而降低。在760mmHg，30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度大约3580mg/L。 1
在油气工业中，含H2S溶液中钢材的各种腐蚀(包括硫化氢腐蚀、应力腐蚀开裂、氢致开裂)已引起了足够重视，并展开了众多的研究。其中包括Armstrong和Henderson对电极反应分两步进行的理论描述；Keddamt等提出的H2S04中铁溶解的反应模型；Bai和Conway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究。研究表明，阳极反应是铁作为离子铁进入溶液的，而阴极反应，特别是无氧环境中的阴极反应是源于H2S中的H+的还原反应。总的腐蚀速率随着pH的降低而增加，这归于金属表面硫化铁活性的不同而产生。Sardisco，Wright和Greco研究了30℃时H2S-C02-H20系统中碳钢的腐蚀，结果表明，在H2S分压低于0.1Pa时，金属表面会形成包括FeS2，FeS，Fe1-X S在内的具有保护性的硫化物膜。然而，当H2S分压介于0.1～4Pa时，会形成以Fe1-X S为主的包括FeS，FeS2在内的非保护性膜。此时，腐蚀速率随H2S浓度的增加而迅速增长，同时腐蚀速率也表现出随pH降低而上升的趋势。Sardisco和Pitts发现，在pH处于6.5～8.8时，表面只形成了非保护性的Fe1-X S；当pH处于4～6.3时，观察到有FeS2，FeS，Fe1-X S形成。而FeS保护膜形成之前，首先是形成Fe S1-X；因此，即使在低H2S浓度下，当pH在3～5时，在铁刚浸入溶液的初期，H2S也只起加速腐蚀的作用，而非抑制作用。只有在电极浸入溶液足够长的时间后，随着FeS1-X逐渐转变为FeS2和FeS，抑制腐蚀的效果才表现出来。根据Hausler等人的研究结果，尽管界面反应的重 2
金属材料的电化学腐蚀与防护
金属材料的电化学腐蚀与防护 一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。 二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 ①差异充气腐蚀 同一种金属在中性条件下，如果不同部位溶解氧气浓度不同，则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极，金属失去电子受到腐蚀；而氧气浓度较大的部位作为阴极，氧气得电子生成氢氧根离子。如果也有K3[Fe(CN)6]和酚酞存在，则阳极金属亚铁离子进一步与K3[Fe(CN)6]反应，生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀；在阴极，由于氢氧根离子的不断生成使得酚酞变红（亦属于吸氧腐蚀）。两极反应式如下： 阳极(氧气浓度小的部位)反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(氧气浓度大的部位)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ ②析氢腐蚀 金属铁浸在含有K3[Fe(CN)6]2的盐酸溶液中，铁作为阳极失去电子，受腐蚀，杂质作为阴极，在其表面H＋得电子被还原析出氢气。两极反应式为： 阳极：Fe = Fe2＋＋2e－ 阴极：2H＋+2e－= H2↑ 在其中加入K3[Fe(CN)6]，则阳极附近的Fe2＋进一步反应： 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) （2）宏电池腐蚀 ①金属铁和铜直接接触，置于含有NaCl、K3[Fe(CN)6]、酚酞的混合溶液里，由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下： 阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。
金属腐蚀研究报告方法
金属腐蚀研究方法 院（系）：材料科学与工程学院专业班级：金材1101班 学生姓名：卢阳 学号：9 完成日期：2014年11月16日
金属腐蚀研究方法 ——缝隙腐蚀的研究 缝隙腐蚀是在电解质溶液(特别是含有卤族离子的介质)中，在金属与金属或金属与非金属表面之间狭窄的缝隙内，溶液的移动受到阻滞，当缝隙内溶液中的氧耗竭后，氯离子从缝隙外向缝隙内迁移，金属氯化物的水解酸化过程发生，导致钝化膜的破裂而产生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。缝隙腐蚀现象非常普遍，对一些耐蚀金属材料的危害尤其明显[1]。 1、缝隙腐蚀的机理[2] 缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初期阶段，发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧离子的反应： 阳极：M→M++e 阴极：O2+2H2O+4e→4OH- 阳极阴极此时金属和溶液之间电荷是守恒的，金属溶解产生的电子立即被氧还原消耗掉。在经过一段时间后，缝内的氧消耗完后，氧的还原反应不再进行。这时缝内缺氧，缝外富氧，形成了氧浓差电池，金属M在缝内继续溶解，缝内溶液中M+过剩，为了保持电荷平衡，缝隙外部迁移性大的阴离子（如氯离子）迁移到缝内，同时阴极过程转到缝外。缝内已形成金属的盐类(包括氯化物和硫酸盐)发生水解： M+CI+H2O→MOH↓+H+CI- 结果使缝内pH值下降，可达2至3，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属的腐蚀。 而Myer等人认为，至少还有氢离子、中性盐和缓蚀剂的浓差电池存在于缝隙腐蚀过程中，Brown以水解后局部酸化引起局部腐蚀的依据，提出了闭塞腐蚀电池（occluded corrosion cell）的概念。另外，Fontana和Rosefeld等人，指出了蚀孔或缝隙闭塞电池的自催化理论。 缝内外溶液的对流和扩散受阻，导致闭塞区贫氧，缝隙外仍然富氧，造成的氧浓差电池使缝隙内金属的电位低于缝隙外金属的电位，pH值的降低以及H+和Cl-的作用（HCl）使金属处于活化状态，促进闭塞区内金属的溶解，形成二次腐蚀产物Fe(OH)3在缝口，造成正电荷过剩，Cl-迁入。而氯化物在水中发生水解，使缝隙内介质（H+离浓度增加）酸化，pH值下降，因此，加速了阳极的溶解。阳极的加速溶解，又引起更多的Cl-离子迁入，氯化物浓度又增加，氯化物的水解又使介质进一步酸化，如此反复循环，形成了一个闭塞电池内的自催化效应。 2、缝隙腐蚀试验方法 在相对闭塞的狭小缝隙中存留的溶液容量甚微，因此必须设计一些特殊的研究方法
微生物电活性及其腐蚀影响机理研究
微生物电活性及其腐蚀影响机理研究 微生物与金属间的氧化还原反应其本质上是由微生物代谢活动引起的金属与微生物间的电子传递。微生物具有电活性与否将对腐蚀过程产生重大的影响。 因此研究微生物电活性及其对腐蚀的影响,对深入认识金属的微生物腐蚀,探索防腐蚀策略具有重要意义。本文在研究大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌电活性的基础上,利用电化学方法、表面分析技术和微生物学方法,对再生水中微生物电活性对碳钢腐蚀影响机理进行了研究。 主要得出如下结论:（1）采用循环伏安法研究了大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌的微生物电活性,结果表明,大肠埃希氏菌在培养基和PBS缓冲液中未表现出电活性,荧光假单胞菌出现还原峰,可能是由于其分泌的黄色色素引起的。大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌在厌氧状态下电活性无明显变化。 大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌都可以利用AQS作为电子穿梭体进行胞外电子传递,10ppm浓度下可逆性较好。同浓度AQS下,微生物浓度越大,电位越正,电子转移速率越快。 （2）以AQS为电子穿梭体,研究了大肠埃希氏菌电活性对碳钢的腐蚀影响机理。结果表明,AQS进一步抑制了大肠埃希氏菌对碳钢的腐蚀,平均腐蚀速率降低了17.24%。 大肠埃希氏菌代谢产生的电子在AQS作用下促进了Fe OOH向Fe3O4转化,加速腐蚀层分层,由Fe3O4和菌体组成致密的腐蚀内层阻隔了DO扩 散,Fe2+在腐蚀内层附近起到了替代阳极的作用。（3）以AQS为电子穿梭体,研究了荧光假单胞菌电活性对碳钢的腐蚀影响机理。 结果表明,AQS进一步促进了荧光假单胞菌对碳钢的腐蚀,平均腐蚀速率升
高了23%。AQS对荧光假单胞菌有较强的生物毒性,同时,荧光假单胞菌自身分泌的铁载体可与铁离子螯合,减少了Fe2+数量,降低了Fe3O4的含量,使由Fe3O4和菌体组成的腐蚀内层不够致密,并减弱了Fe2+的阳极替代作用。
极化曲线在电化学腐蚀中的应用
极化曲线在电化学腐蚀中的应用 娄浩 (班级：材料化学13-1 学号：120133202059) 关键词：电化学腐蚀；极化；极化曲线；极化腐蚀图 据工业发达国家统计，每年由于腐蚀造成的损失约占国民生产总值的l～4％，世界钢铁年产量约有十分之一因腐蚀而报废，因此研究金属腐蚀对于国民经济发展和能源的合理利用具有重大意义。其中电化学腐蚀是金属腐蚀的一种最普遍的形式。论文分析了电化学腐蚀的机理以及极化曲线的理论基础。利用测量极化曲线的方法，研究金属腐蚀过程，已经得到广泛的应用。 1.金属腐蚀的电化学原理 金属腐蚀学是研究金属材料在其周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这种破坏的一门科学[1]。通常把金属腐蚀定义为：金属与周围环境(介质)之间发生化学或电化学而引起的破坏或变质。所以，可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀[2]。 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物[3]。腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，因而没有电流产生。 电化学腐蚀是指金属表面与电子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路[4]。阳极反应是氧化过程，即金属离子从金属转移到介质中并放出电子；阴极反应为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子的过程。例如，碳钢[5]在酸中腐蚀，在阳极区Fe被氧化成Fe2+所放出的电子自阳极Fe流至钢表面的阴极区(如Fe3C)上，与H+作用而还原成氢气，即 阳极反应：Fe - 2e →Fe2+ 阴极反应：2H+ + 2e →H2 总反应：Fe + 2H+ →Fe2+ + H2 与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于，它的腐蚀历程可分为两个相对独立并可
土壤中的微生物腐蚀与防护
微生物腐蚀与防护 摘要：本文概括介绍了微生物腐蚀的常见菌种，如硫酸盐还原菌、铁细菌等，其中主要介绍了硫酸盐还原菌的腐蚀机理。针对微生物腐蚀，目前国内外的防腐技术分为物理方法、化学方法和生物方法，文章对主要的防腐技术进行了介绍。 关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌防腐技术 Abstract: This paper presents the bacteria species involved in micro-biologically influenced corrosion, such assulfate-reducingbacteria and iron bacteria.The corrosion mechanisms by sulfate-reducing bacteria (SRB) was mainlyreviewed.Anti-corrosion techniques,including physical method,chemical method and biological method, were also introduced in thispaper. Keywords: Micro-biologically influenced corrosion; sulfate-reducing bacteria; anti-corrosion technique 1.前言 微生物腐蚀(Micro-biologically Influenced Corrosion，简称MIC)是指微生物引起的腐蚀或受微生物影响的腐蚀。其本质是微生物新陈代谢的产物通过影响腐蚀反应的阴极过程或阳极过程，从而影响腐蚀速率和类型。为了找到针对 MIC 的既环保又有效的防腐措施，必须首先了解腐蚀微生物的种类及作用机理，了解当今国内外防腐技术的研究现状。
腐蚀机理
混凝土盐渍土腐蚀机理及影响因素 [摘要]通过对盐渍土地区混凝土腐蚀的机理分析, 指出了西部盐渍区富含的硫酸盐是造成混凝土物耐久性差的主要原因; 并详细阐述了国内外关于混凝土硫酸盐侵蚀影响因素的现状研究。 [关键词]盐渍土耐久性硫酸盐侵蚀 盐渍土就是指含盐分较高的土壤, 一般超过3% 的盐含量就可归结到盐渍 土的范围。我国西部地区盐渍土分布广泛, 新疆、青海、西藏、甘肃、宁夏以及内蒙古等地均有大面积的盐渍区。我国正在实施西部大开发战略, 因此大量基础设施就要建于盐渍土之上。以往的资料和调查表明, 一些道路、桥梁、建筑物、地下管道乃至电线杆等, 仅使用几年就遭受严重的腐蚀破坏, 不得不进行工程修复, 造成巨大经济损失。因此, 研究抗腐蚀混凝土在盐渍地区的耐久性问题, 具有非常重要的现实意义和深远的社会影响。 1、盐渍土对混凝土结构的腐蚀机理 盐渍土含盐量及含盐种类有很大差别, 其腐蚀性也有差异。氯盐主要腐蚀混凝土中的钢筋从而引起结构破坏; 硫酸盐主要是通过物理、化学作用破坏水泥水化产物, 使混凝土分化、脱落和丧失强度。1. 1 硫酸盐的化学腐蚀机理实际上硫酸盐侵蚀是一个比较复杂的过程。硫酸盐侵蚀引起的危害性包括混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆体的软化和分解。不同的Ca、N a、K、M g 和Fe 的阳离子会产生不同的侵蚀机理和破坏原因, 如硫酸钠和硫酸镁的侵蚀机理就截然不同。1) 硫酸钠侵蚀首先是N a2SO 4 和水泥水化产物Ca (OH) 2 的反应, 生成的石膏(CaSO4·2H2O ) , 再与单硫型硫铝酸钙和含铝的胶体反应生成次生的钙矾石, 由于钙矾石具有膨胀性, 所以钙矾石膨胀破坏的特点是混凝土试件表面出现少数较粗大的裂缝。当侵蚀溶液中SO 2-4 浓度大于1000mg?L 时, 水泥石的毛细孔若为饱和石灰溶液所填充, 不仅有钙矾石生成, 而且在水泥石内部还会有二水石膏结晶析出。从氢氧化钙转变为石膏, 体积增大为原来的两倍, 使混凝土因内应力过大而导致膨胀破坏。石膏膨胀破坏的特点是试件没有粗大裂纹但遍体溃散。B iczok 认为: 侵蚀溶液浓度改变, 反应机理也发生变化。以N a2SO 4 侵蚀为例, 低SO 2-4 浓度(< 1000mg?L SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 而在高浓度下(> 8000mg?L SO 2-4 ) , 主要产物是石膏; 在中等程度浓度下(1000mg? L～8000mg?L SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成。在M gSO4 侵蚀情况下, 在低SO 2-4 浓度(< 4000mg?L SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 在中等程度浓度下(4000mg? L～7500mg?L SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成; 而在高浓度下(> 7500mg?L SO 2-4 ) , 镁离子腐蚀占主导地位。2) 硫酸镁与水化水泥产物的反应方程式如下:Ca (OH) 2+ M gSO4+ 2H2O→CaSO4·2H2O + M g (OH) 2 (3)硫酸镁侵蚀首先发生上式的反应, 然而上式生成的M g(OH) 2 与N aOH 不同, 它的溶解度很低(0. 01g?L , 而Ca (OH ) 2是1. 37g?L ) , 饱和溶液的PH 值是10. 5 (Ca (OH) 2 是12. 4,N aOH是13. 5) , 在此PH 值下钙矾石和C- S- H 均不稳定, 低的PH 值环境将产生以下结果: (1) 次生钙矾石不能生
点蚀腐蚀机理
点蚀的理论模型 M M e +→+ 22244O H O e OH -++→ 点蚀研究方法： 1) 电化学方法 2) 氯化铁试验法： 试验溶液为10%FeCl ·6H2O 溶液，其中稍许加入1/20NHCl 溶液以进行酸化，根据试样的孔蚀数量、大小、深度或是重量的改变来评定。 2 应力腐蚀测试方法 1) 四点弯曲法： δ=12Ety/（3L 2-4A 2） L ：外侧支点间的距离； A ：内外支点间的距离。 2) C 形环法 Δ=d 0-d 外径=δπD 2/4EtZ ； 3) WOL 试样 3/2(3.46 2.38)I Pa H K BH a =+ Δ应力加载前后的外径变化，δ应力值，t 厚度，D 平均直径，Z 修正项，E 弹性系数。 环境脆化机理主要包括活性通道腐蚀机理（APC ）和氢脆开裂（HE ）。不足处是没有与裂纹内溶液化学性质的研究结合起来。 不锈钢的开裂主要理论有： 1) 吸附理论 B 原子吸附于裂纹尖端，造成A-A0之间的结合力下降和破坏。这个理论能很好的解释SC C 对环境物质的依赖关系以及很好的解释缓蚀剂的作用。 2) 电化学理论 应力腐蚀开裂是一种因金属表面阳极溶解而产生的现象，应力有加速阳极溶解的作用。 3) 膜破裂理论 应力作用导致膜破裂形成新鲜表面，促进阳极溶解。 4) 隧道腐蚀理论 腐蚀从(111)面上生成的蚀孔底部和缝隙部分开始发展，与此同时，在应力的作用下产生塑性破裂，左右隧道相互连接，在应力作用下产生塑性破裂，左右隧道相互连接，最后造成断裂。 5) 腐蚀产物楔入理论 裂纹内产生的腐蚀产物的楔入作用造成裂纹的扩展。 6) 氢脆理论 奥氏体主要是阳极溶解，但是马氏体容易形成氢脆。在裂纹尖端有与阳极反应相应的阴极反应，所生成的氢进入钢中。
腐蚀现象与研究
腐蚀现象与研究 腐蚀现象非常普遍，从天上（飞机）到地上（火车，汽车，各种用具――），从地上到地下（地下管道，设施），无不存在腐蚀问题。有些是我们可直接观察到的――宏观腐蚀，有些是我们眼睛观察不到的微观腐蚀。 目前，广泛理解和接受的材料腐蚀定义是“材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象”。 腐蚀对于各种材料都可能发生，金属腐蚀现象我们经常见到，其它非金属材料的腐蚀也是普遍存在的， 由于时间所限，这里我们还是以金属的腐蚀为讨论对象。 所谓金属腐蚀指金属与周围环境发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，多数情况下，金属腐蚀后失去金属特性，往往变成某种化合物。如金属构件在大气、酸、碱、盐水种的腐蚀，金属在热加工时氧化皮的形成。 一金属腐蚀与防护科学在发展国民经济中的意义 1．金属腐蚀问题遍及国民经济各个领域 从发展历程来看，人们首先并且仍在广泛地研究金属腐蚀。这种趋向是由于两方面因素引起的：一方面，从性能和经济两方面考虑，由于“物美价廉”，金属材料仍是人类广泛而大量使用的材料；另一方面，在地球上，绝大多数金属是以化合态——定义(1—37)中的腐蚀态——存在的，金属腐蚀是一种自然趋势，这种趋势可用热力学第二定律(熵增原理，0 G ?<过程可自 ?>时，过程可自发进行)及自由能变化（0 S 发进行）来定量地表述。 19世纪的赫胥黎在介绍达尔文的进化论时，对于宇宙过程(即自然过程)得到如下的精辟而富于哲理的看法：… “大自然常常有这样一种倾向，就是讨回她的儿子——人——从她那儿借去而加以安排结合的、那些不为普遍的宇宙过程所赞同的东西”。(1—48) 在金属界，确是如此。人类从大自然通过采掘“借来”矿石，耗费能量将矿石还 1
微生物腐蚀机理及对埋地管道腐蚀防护的影响_夏双辉
全面腐蚀控制２００５年第１９卷第３期１ 引言 微生物腐蚀（ＭＩＣ）是由细菌和真菌的存在及其活动所引起的腐蚀。据相关调查研究表明，管道外部的腐蚀沉积有２７％与ＭＩＣ有关。下面是有关微生物的一般描述： （１ ） 个体微生物很小（从０．２微米长到几百微米，宽２～３微米），该特性使它们很容易进入缝隙及其它地方。细菌和真菌可以生长成为宏观规模。 （２ ） 菌是可移动的，他可以移居到适合其生存的环境或者离开不利于其生存的环境，也就是说移向食物表面而离开有毒的材料。 （３ ） 菌具有对某种化学物质特定的接收功能，该功能使他们能够找到大量的食物源。 营养物质、尤其是有机营养物通常在大多数水环境中很短缺，但是表面包括金属，吸收这些物质后，会使这些营养物相对增加。 （４ ） 微生物能够承受较大范围的温度变化（至少－１０～９９℃）、ｐＨ值变化（０～１０．５）及氧浓度的变化（０～１００％标准大气压）。 （５ ） 它们以群体方式生长，这有助于个体间食物交叉供给，并使它们更可能在不利的环境中生存。 （６ ） 它们繁殖得很快（据报告繁殖期约１８分钟）。 （７ ） 个体细胞能够由水、风、动物、飞行物或其他手段广泛而迅速地扩散，因而在该群体中的某些细胞到达有利于其生存环境的可能性很大。 （８ ） 许多微生物能够很快适应大量的不同营养源。例如：荧光假单胞菌能够利用１００多种不同的化合物作为单一的碳源和能量，这些化合物包括糖脂类、乙醇、甲醇、有机酸及其它化合物。 （９ ） 许多微生物形成胞外多糖物质（胶囊或黏物质层）。产生的黏泥具有黏性，能捕捉有机物及垃圾（食物），阻止某些有毒物质（如：杀菌剂）或其他物质（缓蚀剂）的渗透，以及把细胞保持在营养液（大量流体）和这些物质扩散的界面之间。 （１０ ） 许多细菌和真菌产生孢子，这些孢子对温度（有些甚至可以在沸点温度生存一小时以上）、酸、乙醇、杀虫剂、干燥、冷冻及许多其他不利的因素具有很强的抵抗能力。这些孢子可以存活上百年并在遇到合适环境时迅速成长。在自然环境中，存活与生长之间存在着不同。微生物能够抵抗长期的饥饿和干燥，如果环境在潮湿与干燥之间交替变化，微生物可以在干旱期存活，在潮湿期生长。 （１１ ） 微生物依靠对化学物质的降解能力或通过利用黏泥、细胞壁和细胞膜的防渗透能力的特性而具 微生物腐蚀机理及对埋地管道腐蚀防护的影响 夏双辉１ 戚明友１ 李建秀２ （１、 合肥钢铁公司动力厂，合肥２３００１１； ２、西施兰联合企业有限公司，河南南阳４７３１００） 摘 要：本文简要叙述了产生微生物腐蚀的几类菌落及相应腐蚀的机理，并叙述了微生物腐蚀与埋地管道所处的环境、表面涂层及辅加的阴极保护的相互影响关系，这对于从事埋地管道的防腐蚀研究和实施保护有一定的参考作用。 关键词：微生物腐蚀 埋地管道 沉积 阴极保护 C o r r o s i o n M e c h a n i s m o f M I C a n d I n f l u e n c e s o n C o r r o s i o n a n d P r o t e c t i o n o f U n d e r g r o u n d P i p e l i n e Ｘｉａ Ｓｈｕａｎｇｈｕｉ１ Ｑｉ Ｍｉｎｇｙｏｕ１ Ｌｉ Ｊｉａｎｘｉｕ２ （１． Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｈｅｆｅｉ Ｓｔｅｅｌ ａｎｄ Ｉｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｈｅｆｅｉ ２３００１１；２． Ｓｉｓｌａｎ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ， Ｎａｎｙａｎｇ４７３１００，Ｈｅｎａｎ ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ， ｔｈｅｎ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄ ｃａｔｈｏｄｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ａｎｄ ＭＩＣ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｔｏ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ＭＩＣ； ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅ； ｄｅｐｏｓｉｔｓ； ｃａｔｈｏｄｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 全 面 腐 蚀 控 制 T O T A L C O R R O S I O N C O N T R O L 第１９卷第３期２００５年６月 Ｖｏｌ．１９ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ． ２００５
一种汽车典型部件腐蚀当量研究方法-
Method of Equivalent Research of Typical Automotive Parts Chunbin Wang, Zaiqi Yao, Zhihua Li, Li Li, Fangwu Ma, Qiang Liu, Fuquan Zhao NVH and Materials Engineering Division Geely Automobile Research Institute Hangzhou, People’s Republic of China lion-21@https://www.360docs.net/doc/6311992061.html, Abstract—The sample corrosion shape and appearance are compared between vehicle accelerated corrosion test and laboratory accelerated corrosion test. An equivalent relationship between laboratory accelerated corrosion and actual service condition is obtained on the basis of the research of distribution characteristics for two corrosion damage. The calculation indicates that this relationship of typical component: y = 32.86 e0.5x (where, y is time of laboratory accelerated corrosion, x is time of actual service condition), thereby laying a foundation for anti-corrosion design and coating selection. Keywords-Automobile; Accelerated Corrosion; Equivalent; Coating I引言 随着近年来我国汽车产业的快速发展，人们对汽车品质 的要求也越来越高，各汽车生产厂把汽车的可靠性、安全性、舒适性等作为考核项目，而汽车各零部件的抗腐蚀性 能明显影响这些性能，因此对汽车的抗腐蚀性能的开发显 得越来越重要。调查表明，除交通事故和零部件磨损外， 汽车腐蚀是汽车损坏报废的最重要原因，不仅直接影响汽 车的质量和使用寿命，还会导致环境污染和严重的交通事故。 实际腐蚀过程如何用试验室加速腐蚀来再现，现在航空 航天方面已有研究[1～7]。而在汽车行业还没有相关的进展，本文探讨汽车典型零部件在试验室加速腐蚀与实际服役腐 蚀之间的当量关系，从而简化到用试验室的静态试验来模 拟汽车在实际行驶中零部件的腐蚀行为。 II实验方法 本文主要研究汽车零部件在腐蚀较严重区域--底盘位置的腐蚀，为了较好的观察分析，制作如图1的样件12个，试验件材料为宝钢生产的冷轧钢板DC01，尺寸为60×60×1 mm2，为了研究方便，使其短期出现锈蚀，选用镀锌蓝白钝化处理，其中非实验区域的一侧和边缘用防水胶涂好，以防被腐蚀。 试验分为两组，选第一组6件样件放到整车底盘做挂片试验，挂片试验按照汽车行业标准QC/T 732-2005《乘用车强化腐蚀试验方法》进行试验，强化腐蚀在海南试验所完成，海南所整车强化腐蚀试验由下列几部分组成[8]：试验车预处理、正式强化腐蚀试验、试后的全面检查及腐蚀结果评价。每个试验循环为24 h，道路行驶时间约为160 min,其余的时间均在室内或环境试验室内进行，所以外界环境条件的变化不会对试验结果造成太大影响，重复性较好。每个试验循环过程中各流程时间分配表及示意图见表1和图2。 图1 镀蓝白锌的试验件 表1 腐蚀试验循环中各流程时间分配表 路行驶湿热试验自然干燥盐雾喷射试车检验总计160 min16 h 270 min 20 min 30 min 24 h
微生物腐蚀的防护
微生物腐蚀的防护 由于微生物的多样性和复杂性，很难完全消除微生物腐蚀。目前在微生物腐蚀的控制方面还没有一种尽善尽美的方法，通常采用杀菌，抑菌，覆盖层，电化学保护和生物控制等的联用措施。 ①杀菌或抑菌利用抑制剂使微生物不活动或活性降低，如加入量约2×106 的铬酸盐能有效抑制硫酸盐还原菌生长，硫酸铜等铜盐能抑制藻类生长，采用紫外线，超声波和辐射等物理手段来杀死腐蚀微生物。利用杀菌剂消灭腐蚀微生物，根据微生物的种类，特点和生存环境选择针对性的杀菌剂，要求杀菌剂有高效，低毒，稳定，自身无腐蚀性。杀菌后易处理和价廉等特点，这种方法现在应用较多，如通氯或电解海水产生氯能杀死铁细菌等细菌，季胺盐杀硫酸盐还原菌，剥离黏泥，有机锡化合物杀藻类，毒菌和侵蚀木材的微生物。有机硫化合物能有效杀死真菌，黏泥形成菌，硫酸盐还原菌等。在密闭或半密闭的系统，涂料或保护层中，通常将杀菌剂，缓蚀剂，剥蚀剂，防腐剂或去垢剂等组合起来使用，提高防蚀效果。不同杀菌剂之间也会产生协同效应，这些在冷却水或循环水系统应用较广，有些杀菌剂在杀菌的同时也会带来其他副作用，如尽管氯是广泛应用的一种强氧化性杀菌剂，但是氯也会带来腐蚀和不同程度地破坏冷却水中的某些有机阻垢剂或缓蚀剂。 ②抑制微生物生长环境微生物生长繁殖都需要一个适宜的环境条件，所以通过减少微生物营养源或破坏微生物的生存，新陈代谢过程及其产物等改善环境条件的措施可以有效的减少微生物腐蚀的危害，限制金属构件周围的微生物生长的营养物可以抑制微生物的生长。如尽量控制环境中的有机物（碳水化合物、烃类、腐蚀质、藻类）、铵盐、磷、铁、亚铁、硫及硫酸盐等可极大的降低微生物增长，改变微生物生存环境的温度、湿度、PH值、含盐量、含氧量等可以降低微生物的危害，例如控制PH值在5.5～9范围以外温度50℃以上能强烈抑制菌类生长，切断硫源能阻止硫杆菌的破坏。湿润粘土地带加强排水或回填砂砾于埋管线周围有利于改善空气条件，可减少硫酸还原菌产生的厌氧腐蚀。 ③覆盖层保护采用镀层或涂层等覆盖层将金属与腐蚀环境隔开，而且，覆盖层使金属表面光滑以减少微生物附着，覆盖层中还可能含有某些杀菌的物质，如金属表面电镀铬、镀锌、衬水泥、涂环氧树脂、沥青、聚乙烯等防腐措施。 ④电化学保护将电位控制在使阴极表面附近呈碱性环境就可以有效抑制微生物的活动，如采用-0.95V(相当于Cu/CuSO4参比电极）以下的电位对钢铁构件进行保护。该方法与覆盖层方法联合使用效果更好。 ⑤生物控制微生物不全是有害的，现在也有利用微生物及技术进行防腐的研究，生物控制主要使采用生物防治、遗传工程和基因工程等方法改变危害菌的附着力，生存环境或新陈代谢过程及产物来达到防护的目的。譬如，日本研制开发的利用能吞食海水中腐蚀微生物的噬菌体清除金属管件表面的有害微生物来防止微生物腐蚀的效果就很好，而且这些细菌能选择性的杀死附着的有害微生物，而不会像其他方法那样影响其他生物。
腐蚀机理(上篇)
由于腐蚀的危害性十分大，为了搞好防腐蚀工作，作为防腐施工的技术人员和工人对材料受到腐蚀的起因、原理等应进一步加深了解，以便合理地选择防腐蚀的方法。 一、腐蚀 腐蚀是指材料在环境的作用下引起的破坏或变质。这里所说的材料包括金属材料和非金属材料。 金属的腐蚀是指金属和周围介质发生化学或电化学作用而引起的破坏。有时还伴随有机械、物理和生物作用。 非金属腐蚀是指非金属材料由于直接的化学作用（如氧化、溶解、溶胀、老化等）所引起的破坏。 这里应当指出，单纯的机械磨损和破坏不属于腐蚀的范畴。 二、腐蚀分类 腐蚀在这里指金属腐蚀，金属腐蚀的分类方法很多。通常是根据腐蚀机理、腐蚀破坏的形式和腐蚀环境等几个方面来进行分类。 （1）按腐蚀机理分类从腐蚀机理的角度来考虑，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。 1 化学腐蚀金属的化学腐蚀是指金属和纯的非电解质直接发生纯化学作用而引起的金属破坏，在腐蚀过程中没有电流产生。例如，铝在纯四氯化碳和甲烷中的腐蚀，镁、钛在纯甲醇中的腐蚀等等，都属于化学腐蚀。实际上单纯的化学腐蚀是很少见的，原因是在上述的介质中，往往都含有少量的水分，而使金属的化学腐蚀转变为电化学腐蚀。 2电化学腐蚀金属的电化学腐蚀是指金属和电解质发生电化学作用而引起金属的破坏。它的主要特点是：在腐蚀过程中同时存在两个相对独立的反应过程———阳极反应和阴极反应，并有电流产生。例如，钢铁在酸、碱、盐溶液中的腐蚀都属于电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀是最普遍的一种腐蚀现象，电化学腐蚀造成的破坏损失也是最严重的。 （2）按腐蚀破坏的形式分类金属腐蚀破坏的形式多种多样，但无论哪种形式，腐蚀一般都从金属表面开始，而且伴随着腐蚀的进行，总会在金属表面留下一定的痕迹，即腐蚀破坏的形式。可以通过肉眼、放大镜或显微镜等进行观察分析。根据腐蚀破坏的形式，可将金属腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。 1 全面腐蚀金属的全面腐蚀亦称为均匀腐蚀，是指腐蚀作用以基本相同的速度在整个金属表面同时进行。如碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀一般都是全面腐蚀。由于这种腐蚀可以根据各种材料和腐蚀介质的性质，测算出其腐蚀速度，这样就可以在设计时留出一定的腐蚀裕量。所以，全面腐蚀的危害一般是比较小的。
混凝土微生物腐蚀的作用机制和研究方法
混凝土微生物腐蚀的作用机制和研究方法 简要叙述了污水组成及其微生物代谢产物，介绍了商品混凝土微生物腐蚀的作用机制及其研究现状，并论述了当前关于商品混凝土微生物腐蚀研究的主要内容、采取的腐蚀实验方案和相关的微生物学方法，最后强调了国内开展商品混凝土微生物腐蚀研究的紧迫性。 1商品混凝土的微生物腐蚀与危害 工业和城市污水中常含有大量不同种类的微生物，由于微生物代谢造成商品混凝土的腐蚀称为商品混凝土的微生物腐蚀。微生物腐蚀可导致污水处理设施中商品混凝土结构表面砂浆脱落，骨料外露，严重时可产生开裂和钢筋锈蚀，从而使其服役寿命大大缩短。这不仅直接影响了城市的整体功能，而且重建或维修还将导致可观的经济损失。据统计，德国建筑材料的破坏中微生物腐蚀所占份额约为10 %～20 %。 20世纪70 年代，仅德国汉堡市污水管道系统因微生物腐蚀造成的维修费用就高达5 000 万马克；美国洛杉矶市1 条总长1 900 km 的商品混凝土污水管道，其中208 km 已遭到微生物腐蚀破坏，其修复更换费用高达4 亿美元，而整个美国现已有80 万km 的污水管道因商品混凝土遭受微生物腐蚀而需要修复或完全更换；其他如日本、德国、澳大利亚等国都面临着类似问题。国内近期进行的污水处理工程现场调查也表明：由于商品混凝土遭受微生物腐蚀，20 世纪80 年代中期投入运行的污水处理厂现已遭到严重的腐蚀破坏，难以达到设计使用年限；20 世纪90 年代后期新投入运行的污水处理设施，局部已可观察到明显的腐蚀现象。鉴于其严重危害性，商品混凝土的微生物腐蚀很早就引起西方国家的重视，至今一直在对其作用机理和控制措施进行广泛研究，
海洋环境下钢铁腐蚀影响因素及腐蚀机理研究进展
海洋环境下钢铁腐蚀的影响因素及腐蚀机理研究进展 [摘要] 本文阐述了海洋环境下钢铁腐蚀的研究意义及腐蚀影 响因素,综述了海洋环境五个不同区带的腐蚀机理的研究进展。[关键词]海洋腐蚀影响因素腐蚀机理 [abstract] in this paper, research significance of corrosion and influence factors of steels in marine environment were reviewed, and the corrosion mechanism of five different zones in marine environment was summarized. [key words]marine corrosioninfluence factorcorrosion mechanism 引言 海洋中蕴藏着巨大的资源财富,有着极为广阔的发展前景。海洋资源的开发和利用,离不开海上基础设施的建设。由于海洋环境是一个腐蚀性很强的环境,海洋大气中相对湿度都高于它的临界值, 海洋大气中的钢铁表面很容易形成有腐蚀性的水膜;海水中含有较高浓度的盐分,是一种容易导电的电解质溶液,是腐蚀性最强的天 然腐蚀剂之一。同时波、浪、潮、流又会对金属构件产生低频往复应力和冲击,加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都会对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。因此,在诸多工程领域广泛使用的钢结构等工程材料容易发生各种灾害性腐蚀破坏。这不仅仅涉及造成材料的浪费,更严重的是造成灾害性事故,引发油气泄漏,造成环境污染和人员伤亡等,导致巨大经济损失。
电化学腐蚀
电化学腐蚀 编辑 电化学腐蚀就就是金属与电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。例如铁与氧,因为铁的电极电位总比氧的电极电位低,所以铁就是阳极,遭到腐蚀。特征就是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包,次层就是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。 1基本介绍 2相关原理 3方程式 4现象危害 5解决办法 6电化学 7除氧方法 ?热力除氧 ?真空除氧 ?铁屑除氧 ?解吸除氧 ?树脂除氧 ?化学药剂除氧 基本介绍编辑 不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀就是电化学腐蚀最突出的例子。 我们知道,钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀,但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。原来,在潮湿的空气里,钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子,还溶解了氧气等气体,结果在钢铁表面形成了一层
电解质溶液,它跟钢铁里的铁与少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里,铁就是负极,碳就是正极。铁失去电子而被氧化、电化学腐蚀就是造成钢铁腐蚀的主要原因。 金属材料与电解质溶液接触, 通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应就是一种氧化还原反应。在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程,反应产物就是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物(或金属难溶盐);介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中,获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。 在均匀腐蚀时,金属表面上各处进行阳极反应与阴极反应的概率没有显著差别,进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应,其余表面区域主要进行阴极反应,则称前者为阳极区,后者为阴极区,阳极区与阴极区组成了腐蚀电池。 直接造成金属材料破坏的就是阳极反应,故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接,以使腐蚀发生在电位较低的金属上。 相关原理编辑 金属的腐蚀原理有多种,其中电化学腐蚀就是最为广泛的一种。当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气 电化学腐蚀 中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极,不叫正、负极)。 阳极上发生氧化反应,使阳极发生溶解,阴极上发生还原反应,一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要就是由于金属表面吸附了空气中的水分,形成一层水膜,因而使空气中 , , 等溶解在这层水膜中,形成电解质溶液,而浸泡在这层溶液中的金属又总就是不纯的,如工业用的钢铁,实际上就是合金,即除铁之外,还含有石墨、渗碳体( )以及其它金属与杂质,它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁,而阴极为杂质,又由于铁与杂质紧密接触,使得腐蚀不断进行。 方程式编辑
海洋微生物腐蚀研究进展
＊国家自然科学基金（５０２４２００８） 作者简介：杜建波（１９８１－），男，山东临沂人，中国海洋大学硕士研究生，主要从事海洋微生物腐蚀研究。 ?专论与综述? 海洋微生物腐蚀研究进展＊ 杜建波，尹衍升，滕少磊，常雪婷，程 莎 （中国海洋大学材料科学与工程研究院，山东青岛２６６００３） 摘 要：近年来，微生物腐蚀已经引起了广大研究者的关注，来自不同研究领域的研究者对其腐蚀机理和控制方法都作了 大量的研究；综述了微生物腐蚀的机理和研究方法，并介绍了微生物膜的形成及影响因素。关键词：微生物腐蚀机理；电化学方法；表面分析方法；生物膜中图分类号：ＴＧ１７２ 文献标识码：Ａ 第２９卷增刊 ２００７年３月 山东冶金 ＳｈａｎｄｏｎｇＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｖｏｌ．２９，ＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔＭａｒｃｈ２００７ １引言 海洋中存在着种类繁多的微生物，它们附着于工程材料表面，形成生物膜（Ｂｉｏｆｉｌｍ），在生物膜内部，ｐＨ值、溶解氧、有机物和无机物种类等因素都与海洋本体环境完全不同，生物膜内微生物的活性控制着电化学反应的速率和类型，这种受微生物影响的金属和合金的腐蚀称为微生物腐蚀 ［１，２］ （Ｍｉｃｒｏｂｉｏ－ ｌｏｇｉｃａｌｌｙＩｎｆｌｕｅｎｃｅｄＣｏｒｒｏｓｉｏｎ，简称ＭＩＣ）。 ２１世纪是海洋的世界，人类已经进入海洋开发 的新时代。然而用于的海洋的各种金属材料都会受到不同程度的侵蚀破坏，给人类造成了巨大的损失，金属材料在海水环境中的腐蚀是一个涉及物理、化学、生物、气象等因素的复杂电化学过程。其中，生物腐蚀造成的损失占总体腐蚀损失的２０％左右，因此，必须对生物腐蚀予以足够的重视。 ２微生物腐蚀 ２．１ 微生物腐蚀的发展 最早指出微生物参与金属腐蚀的是Ｇａｉｎｅｓ（１９１０），他从地下埋设的钢管腐蚀产物中分离出了铁嘉氏杆菌（ＧａｌｌｉｏｎｅｌｌａＦｅｒｒａｇｉｎｅａ），并发现有大量的硫，这表明有硫酸盐还原菌的存在；荷兰学者Ｖｏｎ． ＷｏｌｚｏｇｅｎＫｕｈｒ自１９２２年以来做了大量的工作，指 出了硫酸盐还原菌在金属腐蚀中起到非常重要的作用。在１９４９年，Ｂｕｔｌｉｎ和Ｖｅｒｎｏｎ［３］给出了这个领域的一些经典的基本概念。剑桥的Ｐｏｓｔｇａｔｅ［４］系统地研究了硫酸盐还原菌的生理、生态和生化特征及营养需求，为微生物腐蚀的研究奠定了基础。２０世纪６０年 代以来，许多学者如ＢｏｏｔｈＩｖｅｒｓｏｎ、 Ｈｏｒｖａｔｈ等人对微生物的腐蚀机理进行了大量的研究，欧洲各国及美国进行了一系列研究。但最初人们对微生物腐蚀的认识仅限于个别的微生物腐蚀失效事故的描述。到 ８０年代中期，随着表面分析技术（如环境扫描电镜、 原子力和激光共焦显微镜）的发展，人们可以测量生物膜的厚度和组成，使得精确确定微生物和腐蚀之间的空间关系成为可能，微生物腐蚀的研究也从失效事故的表面现象变为日益成熟的交叉学科。 ２．２生物膜的形成及影响因素 研究表明，微生物是极易附着在材料表面上的， 一般放入海水几个小时后就会形成一层薄薄的膜。当一个物体浸没海水中后，首先是有机碎片粘附在表面上，形成一层薄膜，这层膜改变了物体表面的性质，尤其是静电荷和润湿度，它是生物膜进一步发展的基础，然后细菌在表面上附着，并开始生长繁殖，数小时后便可形成菌落，然后硅藻、真菌、原生动物、微型藻类和其他微型生物在表面上附着，形成一层黏膜，称为微生物膜（Ｂｉｏｆｉｌｍｓ）［５］。微生物膜的成分 ７０％～９５％是水，它的基本性质仍是电化学的。生物 膜由细胞生物量和胞外聚合物（ＥＰＳ）组成，主要成分是蛋白质。从所有生物膜的胞外聚合物组分中可以提取出腐殖酸、多糖、糖醛酸和ＤＮＡ等［６～８］。 微生物在材料表面的附着经历了一系列过程：（１）材料表面上会在几秒钟形成一层有机物膜，其厚度仅为５～１０ｎｍ，这些有机物包括水溶性物、微生物分泌的体外多聚物和有机残体降解的中间产物；（２）部分微生物会有选择的运动并附着在材料的特定部位；（３）微生物的附着也可能是趋向性的或是随机运动造成的；（４）部分吸附着的微生物还会有于自身的运动或水体的动力学方面的因素而脱离附着点；（５）附着紧密的微生物则进行繁殖，合成多聚物，形成微生物膜及其结构。 微生物膜的形成是一个高度自发的动态过程，海洋细菌首先附着在物体表面上，很多因素都会影响细菌在表面的附着，ＢｒｅｎｄａＪＬｉｔｔｌｅ和ＰａｔｒｉｃｉａＷａｇ－ ｎｅｒ［９］报道了影响微生物表面附着的两种因素，即细 菌细胞的特性（如受营养条件、生长类型与碳源影响的细菌细胞的表面疏水性）和基底金属的性质（包括材料成分、表面膜的存在、组成与化学性质以及极化 １