Desulfovibrio Bizertensis SY-1在阴极极化条件下对X70 管线钢的腐蚀行为研究

裴莹莹^1,2, 管方^1,3, 董续成^1,2, 张瑞永¹, 段继周¹, 侯保荣¹

1.中国科学院海洋研究所 海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室 青岛 266071

2.中国科学院大学 北京 100049

3.南通中科海洋科学与技术研究发展中心 南通 226333

中国腐蚀与防护学报  2024, Vol. 44  Issue (2): 345-354

CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.074

DOI: 10.11902/1005.4537.2023.074

摘要: 

研究了从浸泡在中国南海的钢铁锈层中分离的腐蚀性硫酸盐还原菌Desulfovibrio bizertensis SY-1在-0.85和-1.05 V vs. SCE阴极极化电位下对X70管线钢腐蚀行为的影响。结果表明，-0.85 V vs. SCE电位尚不能有效抑制Desulfovibrio bizertensis SY-1细胞的生长与附着，同时试片表面也检测到了特征的四方硫铁矿和针铁矿的Raman峰。-1.05 V vs. SCE阴极极化电位能够有效抑制浮游Desulfovibrio bizertensis SY-1细胞的生长和代谢过程，腐蚀产物以磁铁矿为主。失重数据也表明，在-1.05 V vs. SCE电位下试片失重与无菌条件基本一致，且在该电位下最大点蚀坑深度与无极化条件相比减少了75%。该研究为含有Desulfovibrio bizertensis SY-1环境的阴极保护电位选择和微生物与极化电位的相互作用研究提供了参考。

关键词：硫酸盐还原菌,  阴极极化,  X70管线钢,  微生物腐蚀

结论：

(1) SRB计数与生理代谢研究表明，在-0.85 V的极化电位下SRB浮游细胞的生长和代谢过程在前5 d受到抑制，随后浮游细胞浓度上升，在-1.05 V电位下SRB浮游细胞浓度受到显著抑制。此外，阴极极化电位下X70管线钢表面附着细胞数量减少，在-1.05 V电位下X70管线钢表面几乎无细胞附着和生长。

(2) 腐蚀产物的拉曼光谱分析表明，在-0.85 V电位与自然腐蚀电位下，试片表面腐蚀产物组成相似，均为四方硫铁矿和针铁矿，而在-1.05 V电位下主要为磁铁矿。

(3) 腐蚀失重分析证明，在-1.05 V电位下失重与无菌条件下基本一致，且最大点蚀坑深度较自然腐蚀电位下减少了75%。

因此，建议在实施阴极保护控制技术之前，应对钢铁所在腐蚀环境中的微生物腐蚀性进行研究和评估，以有利于阴极保护电位的合适选择。

图1   X70钢在SRB培养液中施加不同阴极保护电位的I-t图，浮游细胞计数以及溶液乳酸和醋酸的变化趋势

Fig.1   I-t plot (a), planktonic cell count (b), and the trend of solution lactate (c) and acetate (d) of X70 steel with different cathode potentials applied in SRB culture medium

图5   X70管线钢在OCP、-0.85 V和-1.05 V vs. SCE电位条件下的SRB培养液中浸泡10 d后的透射电镜形貌

Fig.5   TEM images of X70 coupons in the SRB culture medium at OCP (a), -0.85 V (b, c), and -1.05 V (d) potentials after 10 d incubation

图8   X70试片在无菌和不同电位条件下的SRB培养液中浸泡10 d后的最大点蚀坑深度

Fig.8   Maximum pitting depth of X70 coupons in sterile (a) and SRB culture medium at OCP (b), -0.85 V (c), and -1.05 V (d) potentials after 10 d incubation

本文引用格式：

裴莹莹, 管方, 董续成, 张瑞永, 段继周, 侯保荣. Desulfovibrio Bizertensis SY-1在阴极极化条件下对X70 管线钢的腐蚀行为研究. 中国腐蚀与防护学报[J], 2024, 44(2): 345-354

DOI:10.11902/1005.4537.2023.074

PEI Yingying, GUAN Fang, DONG Xucheng, ZHANG Ruiyong, DUAN Jizhou, HOU Baorong. Effect of Desulfovibrio Bizertensis SY-1 on Corrosive Behavior of Metal Materials Under Cathodic Polarization. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection[J], 2024, 44(2): 345-354

DOI:10.11902/1005.4537.2023.074

通讯作者1: 管方，研究方向为微生物腐蚀机理

E-mail: guanfang@qdio.ac.cn

通讯作者2:段继周，研究方向为海洋腐蚀机制与防护技术

E-mail：duanjz@qdio.ac.cn

作者简介: 裴莹莹，女，1997年生，硕士生