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海洋典型微生物对EH40/B10电偶腐蚀的影响

2020-12-08阅读(527)

海洋典型微生物对EH40/B10电偶腐蚀的影响

论文摘要

对海洋工程材料而言,海洋是复杂而苛刻的腐蚀环境,电偶腐蚀难以避免,但海洋微生物对电偶腐蚀影响的研究报道较少。本论文以船舶用材料EH40钢和B10铜合金为研究对象,主要采用电化学测量方法、表面分析技术等手段探究了假交替单胞菌（Pseudoalteromonas sp.,P.sp.）、硫酸盐还原菌（Sulfate-reducting bacteria,SRB）以及P.sp.与SRB的混合菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响机制。主要结果如下:（1）研究了P.sp.对EH40/B10电偶腐蚀的影响机制。结果发现,P.sp.的存在降低了EH40/B10的电偶腐蚀速率。在无菌体系中,电偶电流密度稳定在12μA/cm2左右;在P.sp.体系中,电偶电流密度稳定在0.1μA/cm2左右,比在无菌体系中的电偶电流密度降低约100倍。在P.sp.体系中EH40和B10表面都覆盖了一层生物膜,并且P.sp.体系中的溶解氧含量远低于无菌体系中的溶解氧含量。同时,P.sp.的生命活动使得溶液pH降低,偏酸性。P.sp.对EH40/B10电偶腐蚀的抑制作用与P.sp.的呼吸耗氧及生物膜的形成密切相关。尽管P.sp.的生命活动使得溶液pH降低,但其对腐蚀的促进作用要小于保护性生物膜和呼吸耗氧对腐蚀的抑制作用。（2）探讨了无氧环境中SRB对EH40/B10电偶腐蚀的影响。结果发现,SRB对EH40/B10电偶腐蚀效应影响微弱,但显著促进了EH40、B10的自腐蚀速率。EH40/B10的电偶电流密度在无菌和SRB体系中都维持在0.8μA/cm2以下,但相较于无菌体系中EH40和B10表面基本无腐蚀产物形成、Rct很大,SRB使得EH40、B10表面覆盖腐蚀产物,且去除腐蚀产物后出现点蚀坑,Rct降低超过2个数量级。并且SRB的存在使得电偶电流密度在第5天和第9天为负值,EH40/B10电偶对极性发生反转,这可能源自SRB对EH40和B10不同腐蚀作用机制的差异。（3）研究了P.sp.与SRB的混合菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响机制。结果发现,P.sp.与SRB的混合菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响可以划分为两个阶段,并且与两种菌的协同生长代谢密切相关。浸泡初期,电偶电位迅速负移、电偶电流密度急剧减小,与单独P.sp.体系中电偶电位、电偶电流密度随时间的变化趋势相似,该阶段P.sp.大量繁殖呼吸耗氧。浸泡后期,电偶电位逐渐正移直至稳定,且电偶电流先增大后减小,EH40钢的Rct一直维持在较低的水平,与单独SRB体系中的相似,该阶段P.sp.衰亡,其创造的缺氧环境有利于厌氧微生物SRB的生长。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 微生物腐蚀
  •     1.2.1 腐蚀性微生物
  •     1.2.2 微生物腐蚀机理
  •   1.3 电偶腐蚀
  •     1.3.1 电偶腐蚀影响因素
  •     1.3.2 微生物作用下电偶腐蚀研究技术
  •   1.4 选题依据与研究内容
  •     1.4.1 选题依据
  •     1.4.2 研究内容
  • 第二章 假交替单胞菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响
  •   2.1 研究背景
  •   2.2 材料与方法
  •     2.2.1 实验材料准备
  •     2.2.2 细菌培养
  •     2.2.3 实验介质
  •     2.2.4 电化学测试
  •     2.2.5 腐蚀形貌观察和生物膜表征
  •     2.2.6 环境参数测定
  •   2.3 实验结果
  •     2.3.1 假交替单胞菌对电偶电位和电偶电流的影响
  •     2.3.2 假交替单胞菌对开路电位的影响
  •     2.3.3 假交替单胞菌对表面形貌的影响
  •     2.3.4 假交替单胞菌对环境参数的影响
  •   2.4 分析与讨论
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 硫酸盐还原菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响
  •   3.1 研究背景
  •   3.2 材料与方法
  •     3.2.1 实验材料准备
  •     3.2.2 细菌培养
  •     3.2.3 实验介质
  •     3.2.4 电化学测试
  •     3.2.5 腐蚀形貌观察和生物膜表征
  •   3.3 实验结果
  •     3.3.1 硫酸盐还原菌对电偶电位和电偶电流的影响
  •     3.3.2 硫酸盐还原菌对开路电位的影响
  •     3.3.3 硫酸盐还原菌对电化学阻抗的影响
  •     3.3.4 硫酸盐还原菌对表面形貌的影响
  •   3.4 分析与讨论
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 混合菌（P.sp.+SRB）对EH40/B10电偶腐蚀的影响
  •   4.1 研究背景
  •   4.2 材料与方法
  •     4.2.1 实验材料准备
  •     4.2.2 细菌培养
  •     4.2.3 实验体系
  •     4.2.4 电化学测试
  •     4.2.5 腐蚀形貌观察和生物膜表征
  •     4.2.6 失重测试
  •   4.3 实验结果
  •     4.3.1 混合菌对电偶电位和电偶电流的影响
  •     4.3.2 混合菌对开路电位的影响
  •     4.3.3 混合菌对电化学阻抗的影响
  •     4.3.4 混合菌对表面形貌的影响
  •     4.3.5 混合菌对腐蚀失重的影响
  •   4.4 分析与讨论
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 创新点
  •   5.3 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 高洁艳

    导师: 张盾

    关键词: 电偶腐蚀,海洋环境腐蚀,铜合金,硫酸盐还原菌,假交替单胞菌

    来源: 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 海洋学

    单位: 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

    基金: 国家重点研发计划课题(2016YFB0300604),国家自然科学基金项目(51771180,41806087)

    分类号: P755.3

    总页数: 94

    文件大小: 6722K

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