热带海洋气候下海水环境中弧菌及假单胞菌对45钢电化学腐蚀行为的影响

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热带海洋环境下海水中微生物种类繁多,微生物的存在显著影响金属的平均腐蚀速率和腐蚀行为,是导致金属局部腐蚀及力学性能下降的重要原因。微生物对金属腐蚀行为的影响与微生物种类及含量密切相关,假单胞菌和弧菌是挂样初期碳钢表面腐蚀产物层中含量最高的两种微生物,因此,研究海洋环境中,假单胞菌及弧菌对海洋设施建设工程中广泛应用的45钢腐蚀行为和电化学行为的影响及其作用机理具有重要意义。目前国内外针对微生物腐蚀的研究多数采取培养基挂样,但海水挂样可能更接近自然状态,因此,对比研究45钢在海水及培养基中腐蚀行为的差别也具有重要意义。本论文对弧菌及假单胞菌进行分离纯化,通过对比45钢在无菌海水及培养基、假单胞菌和弧菌单种细菌海水及培养基中的腐蚀行为和电化学行为,研究了单一假单胞菌及弧菌对45钢材料腐蚀行为和电化学行为的影响,并通过对比45钢在无菌海水、假单胞菌海水、弧菌海水以及假单胞菌与弧菌混菌海水中的腐蚀行为和电化学行为,研究了假单胞菌与弧菌混合细菌的协同作用对45钢材料腐蚀行为和电化学行为的影响。假单胞菌在腐蚀初期可对45钢产生缓蚀作用,随着浸泡时间延长其缓蚀作用有减弱的趋势:在海水中,7d及15d时在接种假单胞菌的环境中45钢的腐蚀速率分别为无菌环境下的39.2%及76.9%。其产生的原因为在腐蚀初期假单胞菌可降低环境中的溶解氧并在45钢表面形成一层结构致密的微生物膜减缓传质作用,而随着时间的推移由于其在45钢表面产生了氧浓差电池腐蚀且其代谢产物中的碱及含氨基铁载体堆积从而导致其缓蚀作用减弱且促进了45钢的局部腐蚀。假单胞菌的生命活动降低了45钢的自腐蚀电位,增加了其表面阻抗,降低了阴极及阳极腐蚀电流密度,改变了45钢腐蚀的电化学过程。2216E培养基可对45钢产生缓蚀作用,无菌环境下,7d及15d时在培养基环境中45钢的腐蚀速率分别为在海水环境中的27.8%和19%。因为该培养基中存在的有机物可吸附在45钢表面,这种作用减缓了传质过程且改变了45钢的电化学过程从而对45钢造成缓蚀作用。其对45钢腐蚀速率的影响大大超过了假单胞菌的影响。弧菌在腐蚀初期可对45钢产生缓蚀作用,在海水中,7d及15d时在接种弧菌的环境中45钢的腐蚀速率分别为无菌环境下的72.3%及77.5%,在培养基中,7d及15d时在接种弧菌的环境中45钢的腐蚀速率分别为无菌环境下的50%及82.6%。其产生的原因为弧菌在腐蚀初期可降低环境中的溶解氧并在45钢表而形成结构致密的微生物腊,因此对45钢产生了缓蚀作用,但随着浸泡时间的延长由于其在45钢表面产生了氧浓差腐蚀因此促进了局部腐蚀。弧菌的生命活动提高了45钢的自腐蚀电位,增加了其表面阻抗,降低了腐蚀电流密度,改变了45钢腐蚀的电化学过程。在腐蚀初期,假单胞菌与弧菌混合细菌环境下,由于两种菌均可降低环境中的溶解氧并在45钢表面形成微生物膜,阻碍了氧的传输,因此对45钢产生了缓蚀作用,在混菌环境下其腐蚀速率是无菌环境下的81.6%。但随着浸泡时间的延长,由于假单胞菌与弧菌的分布不均匀性,其在45钢表面产生了氧浓差腐蚀,且其代谢产物改变了其分布处微生物膜内的pH值从而导致45钢腐蚀速率增大且促进了局部腐蚀,在30d时混菌环境下45钢平均腐蚀速率为无菌环境下的121.5%。假单胞菌及弧菌混合细菌的交叉协同作用在腐蚀7d时能提高45钢的自腐蚀电位,增加其表面阻抗,降低电流密度,但随着浸泡时间的延长,其自腐蚀电位有下降趋势,且阻抗降低,电流密度明显增大。弧菌、假单胞菌以及弧菌与假单胞菌混合均可接种于海水中大量培养至高浓度,从而避免培养基成分的缓蚀作用,更接近自然状态。
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