1、金屬材料失效第1頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三前言 幾十年來，微生物對金屬材料腐蝕行為的影響越來越受到人們的關注,，特別是硫酸鹽還原菌(SRB)引起的腐蝕。SRB的生存能力強，廣泛地分布在土壤、海泥、海水、河水、淤泥、地下管道以及油氣輸送管道和冷卻塔等環境中。在厭氧或低溶解氧的環境中，S R B 以吸附在金屬表面上的有機物為碳源，將介質中的SO還原成S或HS，與金屬離子結合進一步形成金屬硫化物。這些包裹在金屬表面的生物膜中的代謝產物，是導致金屬腐蝕的最重要因素。SRB能促進幾乎所有常用金屬材料，如鐵、鋁、鋅、銅、鎳等及其合金的腐蝕。第2頁，共13頁，2022年，5月

2、20日，22點13分，星期三工作條件在許多特殊的工作環境下，例如湖底、海底、管道中需要用到金屬設施，而硫酸鹽還原菌(SRB)往往會在這些地方大量存在。海泥中會存在大量的SRB，這些細菌的存在會促使金屬設施的腐蝕破壞，嚴重的會使零件失效，影響設施的正常工作。第3頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三原電池原理氧化還原反應 （電子從還原劑轉移到氧化劑的過程 ）氧化還原反應 (oxidation-reduction reaction, )是在反應前后元素的化合價具有相應的升降變化的化學反應。在反應過程中有元素化合價變化的化學反應叫做氧化還原反應。第4頁，共13頁，2022年，5月

3、20日，22點13分，星期三 兩個溶液之間用鹽橋(氯化鉀飽和溶液)連接,銅棒和鋅棒之間用導線連接,這樣就構成了原電池.，那么電子就會從負極流向正極 。第5頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三材料制備 海泥（含SRB和不含SRB兩份） 實驗用菌種來源于海底泥,對SRB進行富集培養。培養基經高溫(112C) 高壓滅菌鍋滅菌30min冷卻后,加入經細菌過濾器抽濾滅菌的0.004g/L 。然后將1g海泥加入50mL培養基中，置于30生化培養箱內培養。培養1一3天后，培養基的顏色變黑并散發出臭雞蛋氣味。將液體培養基添加1.5%的瓊脂粉后高溫滅菌,冷卻至60后制成固體培養基。3-5天

4、后，培養基上出現黑色菌落，挑取單一菌落接種于液體培養基中，再次進行富集培養。通過這樣反復多次的培養后，分離出純種細菌。海泥經高溫(121)高壓滅菌鍋滅菌30min后，按4:1的體積比與培養基均勻混合,一部分用作無SRB實驗,另一部分用作含SRB實驗，加入富集培養5天后的SRB菌液,其體積按照與加入的培養基按體積比0. 08 :1 比例，均勻混合。第6頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三腐蝕實驗 將鋅試樣分別埋于廣口瓶(250mL)中的含菌和無菌海泥中,橡膠瓶蓋周圍用石蠟密封后置于室溫下，分別在密封7天和15天后，在潔凈工作臺中迅速取出無菌和有菌試樣各一個 。第7頁，共13

5、頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三掃描電鏡觀察 鋅陽極在含SRB海泥環境中7天(a)和15天(b)的SEM形貌圖 第8頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三 鋅陽極在無SRB海泥環境中7天(a)(b)和15天(c)(d) 的SEM形貌圖第9頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三原因分析 在含有SRB和不含有SRB海泥中，由于電位的不同鋅陽極形成一個宏觀電池。含菌海泥中的試樣因電位較低為陽極，無菌海泥中試樣因電位較高而為陰極。 第10頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三 在1一15 天內，電流值隨著時間的延長而越來越大，

6、其原因是，隨著實驗的進行，SR B的數量越來越多，非常活躍的代謝活動產生的大量產物加速了試樣的腐蝕，在15 一20天內，電流開始逐漸變小，其可能的原因是，含菌海泥中試樣表面的腐蝕產物越來越厚，阻礙了試樣與外界的物質交換，而腐蝕產物對材料的保護作用抑制了腐蝕速度 從第23天開始，電流又開始逐漸變大，可能是腐蝕產物膜的疏松和部分脫落使試樣再次暴露腐蝕介質中，加速了腐蝕的進行45天以后，海泥中的細菌開始大量死亡，SRB對試樣腐蝕行為的影響越來越小，因而電流逐漸變小并最終趨于穩定。 第11頁，共13頁，2022年，5月20日，22點13分，星期三保護措施 犧牲陽極的陰極保護法，又稱犧牲陽極保護法。具體方法為：將還原性較強的金屬作為保護極，與被保護金屬相連構成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發生氧化反應而消耗，被保護的金屬作為正極就可以避免腐蝕。在工程中，將