S355J0W钢对脱硫弧菌和铜绿假单胞菌腐蚀的抑制机制

作     者：卢士航 张雪 窦雯雯 陈士强 刘光洲 LU Shihang;ZHANG Xue;DOU Wenwen;CHEN Shiqiang;LIU Guangzhou

作者机构：山东大学海洋研究院青岛266237 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2024年第37卷第2期

页      面：41-57页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(U2106206 42006042 42276212 42176043) 

主　　题：合金元素 微生物腐蚀(MIC) 脱硫弧菌 铜绿假单胞菌 胞外电子传递(EET) 

摘      要：微生物腐蚀(MIC)严重威胁着海洋工程设施的可靠性和安全性,制约着海洋经济的发展。钢中添加合金元素是进行海洋MIC防护的重要策略之一。采用表面分析、失重和电化学测试等方法,以EH36钢为对照,探究由多合金元素组成的S355J0W钢对典型海洋腐蚀性微生物(脱硫弧菌和铜绿假单胞菌)腐蚀的抑制机制。结果表明,S355J0W钢具有更优的耐MIC性能。在含脱硫弧菌的厌氧培养基和含铜绿假单胞菌的有氧培养基中,S355J0W钢的MIC速率均明显低于EH36钢。在脱硫弧菌培养基中,S355J0W钢的失重和最大点蚀深度是EH36钢的56%、70%。在铜绿假单胞菌培养基中,S355J0W钢的失重和最大点蚀深度是EH36钢的54%、47%。相较于EH36钢,S355J0W钢含有Cr、Ni、Nb元素和更多的Cu元素。一方面,S355J0W钢中的合金元素使其表面的产物膜更具有保护性(更高的膜电阻值);另一方面,合金元素导致S355J0W钢表面固着的脱硫弧菌和铜绿假单胞菌数量仅是EH36钢的22%、24%。更少的固着细菌数量直接导致更低的胞外电子传递速率,从而降低S355J0W钢的MIC速率。添加耐蚀和抑菌合金元素能够显著提高材料的耐MIC性能,研究结果为海洋MIC机理的探究提供了理论依据,为海洋结构钢MIC防护方法的设计与开发提供了新见解。