管道钢在含有硫酸盐还原菌的模拟海水中腐蚀速率探究

＊刘洁莹 同航

（榆林学院化学与化工学院 陕西 719000）

管道钢在含有硫酸盐还原菌的模拟海水中腐蚀速率探究

＊刘洁莹 同航

（榆林学院化学与化工学院 陕西 719000）

随着现代人们对海洋资源的大量开发和广泛利用，海泥环境下钢铁管道的腐蚀和防护问题越来越引起关注。本文通过在室内模拟海洋环境对A3钢进行电化学实验，用此方法来研究海洋中温度和SRB（硫酸盐还原菌）对海底管道腐蚀行为和速率的影响。

A3钢；海泥；SRB；腐蚀

海洋环境十分复杂与特殊，目前人们对于在厌氧或贫氧的环境下的硫酸盐还原菌存在的海泥的腐蚀规律和输油管线的主要成分钢在其环境下的腐蚀行为还没有很深入和系统的了解和认识，因此在已经有的研究成果基础上，本文通过室内模拟海洋环境对A3钢进行了电化学实验，以温度不同及硫酸盐还原菌的含量不同来设置参照组，以此来研究海洋中海底输油管道的腐蚀速率。

1.实验部分

(1)模拟海泥的制备和配制模拟海水

①将泥样放入烘干箱中，将温度设定在80℃，连续工作至泥样完全干燥为止。

②将干泥样碾成粉末状。

③用模拟海水浸泡粉末状干泥，并进行调和。用10%的NaOH溶液调节其PH值至7.0～7.6。

表1 海水配方

将上述试剂加入1000ml蒸馏水中，充分搅拌，并按上述杀菌方法杀菌，放在无菌操作台上。

(2)实验过程

①实验介质

将A3钢管线钢加工成Φ10mm×10mm的柱状试样，在试样一圆底面焊接电极引线，另一面作为工作面，采用铜导线硬连接，非工作面采用环氧树脂密封。腐蚀介质为模拟海泥，有菌海泥就需要在配制的海泥中加入硫酸盐还原菌，模拟海泥的量及硫酸钾要与电解池中模拟海泥的量及硫酸钾成对比，菌量成对比。如下表：

表2 电化学实验介质

电化学测试在PS-268电化学测量仪上进行。实验采用三电极体系：工作电极为管线钢试样，工作面积1cm2，对电极铂电极，参比电极为饱和甘汞电(SCE)。(根据实验的需要，用乳胶滴管烧制了毛细管，用琼脂灌装盐桥。)电极在海泥中稳定约30分钟后开始测量。

2.结果与讨论

(1)结果分析

①A3钢在两种不同类型海泥的腐蚀速率

图1 电化学实验A3钢在两种不同类型海泥的腐蚀速率

由上图可知，在5～35℃之间，A3钢在有菌海泥中的腐蚀速度明显高于无菌海泥，平均速度要高一倍，这也较符合预期结果，因为绝大部分海泥中的溶解氧含量是相当有限的，在该状态下的金属腐蚀速度受氧去极化的扩散步骤控制。如果不考虑微生物腐蚀的影响，由于氧含量低，去极化能力弱，电阻率较大等原因，通常海泥腐蚀较轻，腐蚀速度是相当低的。

②A3钢在菌量不同海泥的中的腐蚀速率

图2 A3钢在菌量不同海泥中的腐蚀速率

由于实验条件所限，菌量是指单位重量的湿海泥中的细菌数，应该用专门的仪器或器材才能测出或估算出，本实验就定性地研究一下钢样在菌量逐渐增加的海泥中的腐蚀速率。由上图可知，随菌量的增加，腐蚀速率显著增加。

(2)管线钢在不同类型海泥中的极化曲线

图3 （在不同温度下）A3钢在无菌海泥中的极化曲线

图4 （在不同温度下）A3钢有菌海泥中的极化曲线

由图3可知，在阴极极化区，管线钢在海泥中的阴极极化曲线都没有出现典型的塔菲尔直线，而是都出现了不同程度的弯曲，说明阴极极化反应都受到了一定程度的扩散控制。且随温度升高，氧的扩散速度越快，故腐蚀速率增大。由图4可知，管线钢在有菌海泥中的阳极Tafel斜率均差不多，而阴极Tafel斜率有差别，且随温度升高，Tafel斜率增大，Tafel曲线逐步正移腐蚀电流增大，故腐蚀速率增加。SRB的存在可使管线钢表面的氧化膜破坏，加速管线钢的腐蚀，随着SRB量的增加，管线钢的腐蚀速率增加。

3.结论

通过研究得到了如下结论：

(1)管线钢随菌量、温度的增加在有菌海泥中的腐蚀速率增加。(2)管线钢在无菌海泥中的腐蚀受到阴极去极化剂溶解氧的扩散控制。随温度的升高，腐蚀加快。在结构松散，含水率高的海泥中腐蚀速度大。(3)不考虑成本等因素，海底管线铺设最优组合是在温度低，含水率低，性质均匀、结构紧密的深层海泥环境中使用钢管。这样能保证管线的最长使用寿命。

腐蚀电位最易受海泥腐蚀因子变化影响，但它不能像极化电阻、腐蚀电流那样用来衡量腐蚀速度。

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

刘洁莹（1983～），女，榆林学院化学与化工学院，研究方向：石油化工。

(责任编辑 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

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