需钠弧菌和芽孢杆菌对海洋金属材料的腐蚀行为研究

作     者：董硕 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白秀琴

授予年度：2019年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：海洋微生物腐蚀 DH36钢 需钠弧菌 芽孢杆菌 多菌种腐蚀 

摘      要：微生物腐蚀(MIC)是海洋腐蚀的重要组成部分,材料浸入海洋之后,微生物会在表面附着生长,逐渐形成生物膜,不仅影响后续大型污损生物的附着,还改变材料表面的理化性质,与材料之间产生交互作用,参与腐蚀反应,进而加速或抑制腐蚀。在以往的微生物腐蚀研究中,多以研究铁细菌与硫细菌为主,且往往是研究单类细菌的腐蚀,而浸海材料同时受到多种微生物的腐蚀威胁,其对腐蚀的共同影响需要深入研究。需钠弧菌与芽孢杆菌均是海洋中大量存在的细菌,但对它们的腐蚀研究相对较少。选取海洋工程钢DH36作为实验材料,运用电化学与现代表征技术测量方法,对比无菌人工海水腐蚀体系,研究浸泡7d内需钠弧菌、芽孢杆菌以及两种菌混合时对DH36钢的腐蚀行为影响。得到的主要结论如下:(1)无菌人工海水腐蚀体系中,浸泡3 d时试样腐蚀速度最小,此时试样表面被致密的铁氧锈层覆盖,Fe向溶液中的扩散过程受到抑制,加强了阳极极化现象,使阳极溶解受到抑制,之后锈层在人工海水冲击下变疏松,逐渐难以充当溶解氧阻隔层的作用,腐蚀速度开始增大。(2)需钠弧菌与芽孢杆菌均代谢产生了酸性腐蚀产物,恶化腐蚀环境。在浸泡前3 d内,单菌种对试样的腐蚀影响效果相似,均为加速腐蚀,且腐蚀速度大于无菌人工海水腐蚀体系。(3)浸泡3 d后,芽孢杆菌显示出抑制腐蚀发生的效果,原因在于试样表面形成的生物膜与锈层的混合层相对致密厚实,不仅阻碍Fe向溶液中的扩散,还阻挡溶解氧对试样基体的侵蚀,增大腐蚀阻力。浸泡7 d时腐蚀速度小于无菌人工海水体系。需钠弧菌持续加速腐蚀,其生物膜与锈层的混合层存在较多的缝隙、裂纹,腐蚀阻力较弱,且易引发氧浓差电池,使得腐蚀速度维持在较高水平。(4)需钠弧菌和芽孢杆菌混合培养时,两种菌对培养基中的营养物质与溶解氧具有竞争关系,芽孢杆菌多附着在锈层外围,并且形态与单芽孢杆菌培养时不同,尺寸较小,形态为圆球形,生存状态不佳。生物膜最终影响了锈层的堆积状态,混合膜层的粘连性很差,松散的菌体与腐蚀产物结合在裂开的膜层之间,局部氧浓差电池的发生加快着腐蚀进行。试样的腐蚀发展状况更接近于需钠弧菌腐蚀体系,但腐蚀结果更为严重。