微生物腐蝕基礎

1、 材料腐蝕與防護微生物腐蝕主講人：主講人：唯真求新主要內(nèi)容 微生物腐蝕的定義 微生物腐蝕的分類 微生物腐蝕的機制主講人：指導老師：唯真求新一、一、微生物腐蝕是什么？微生物腐蝕是什么？微生物腐蝕微生物腐蝕(MIC)(MIC)是一種特殊類型的是一種特殊類型的腐蝕，腐蝕， 它是由于微生物的它是由于微生物的直接直接或或間接間接地參加了腐蝕過程所起的金屬毀壞作地參加了腐蝕過程所起的金屬毀壞作用。微生物腐蝕是一種用。微生物腐蝕是一種局部腐蝕局部腐蝕， 而而且?guī)缀醵加星規(guī)缀醵加悬c蝕點蝕的跡象，其危害是極的跡象，其危害是極其嚴重的。其嚴重的。 沖蝕破壞沖蝕破壞文物表面微生物霉菌著生文物表面微生物霉菌著生唯真求

2、新（1 1）由于）由于細菌繁殖細菌繁殖所形成的黏泥沉積在金屬表面，破壞了保護膜所形成的黏泥沉積在金屬表面，破壞了保護膜，構成局部電池。，構成局部電池。（2 2）由）由細菌代謝細菌代謝作用引作用引 起氧和其他化合物的消耗起氧和其他化合物的消耗 ，形成通氣差，形成通氣差電池和濃差電池，在局部電池中發(fā)生去極化作用。電池和濃差電池，在局部電池中發(fā)生去極化作用。（3 3）由）由細菌代謝產(chǎn)物細菌代謝產(chǎn)物的作用引起的；的作用引起的；（a a）影響）影響 pH pH 或或酸度酸度；（b b）影響）影響氧化還原氧化還原電位；電位；（c c）使環(huán)境的）使環(huán)境的化學狀況化學狀況發(fā)生變化（包括氨、硝酸鹽、亞硝酸鹽、發(fā)

3、生變化（包括氨、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、硫化物等其他離子，在反應中起催化作用）；硫酸鹽、硫化物等其他離子，在反應中起催化作用）；（d d）生成生成或或消耗氧消耗氧而影響氧的濃度。而影響氧的濃度。二、二、微生物腐蝕的分類微生物腐蝕的分類唯真求新硫酸鹽還原菌（硫酸鹽還原菌（SRBSRB）的腐性機理）的腐性機理1.1.陰極去極化理論陰極去極化理論: : KuhrKuhr提出了提出了硫硫酸鹽還原酸鹽還原菌腐蝕菌腐蝕的經(jīng)典理論的經(jīng)典理論陰極去極化作用陰極去極化作用。他認為硫酸鹽還原菌的作用是使氫原子從金。他認為硫酸鹽還原菌的作用是使氫原子從金屬表面除去屬表面除去, ,在在有氧有氧的環(huán)境中，碳鋼的腐蝕反

4、應為：的環(huán)境中，碳鋼的腐蝕反應為：FeFe-2e-2eFeFe2+ 2+ 陽極反應陽極反應O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e4OH4OH- - 陰極反應陰極反應在在缺氧缺氧環(huán)境中陰極反應為環(huán)境中陰極反應為 2H2H+ +2e+2eHH2 2三、三、微生物腐蝕的機制微生物腐蝕的機制唯真求新硫酸鹽還原菌（硫酸鹽還原菌（SRBSRB）的腐性機理）的腐性機理2 2、微生物腐蝕的機制微生物腐蝕的機制2.2.濃差電池濃差電池: :StarkeyStarkey認為當部分金屬表面有污垢或腐蝕產(chǎn)物認為當部分金屬表面有污垢或腐蝕產(chǎn)物( (如如鐵的水化物鐵的水化物) )被蓋時，會形成氣差或者濃差電池。在

5、很多情況下被蓋時，會形成氣差或者濃差電池。在很多情況下，這種類型的腐蝕伴隨著厭氧腐蝕，因為形成了適合，這種類型的腐蝕伴隨著厭氧腐蝕，因為形成了適合SRBSRB生存生存的環(huán)境。的環(huán)境。濃差電池示意圖濃差電池示意圖唯真求新硫酸鹽還原菌（硫酸鹽還原菌（SRBSRB）的腐性機理）的腐性機理2 2、微生物腐蝕的機制微生物腐蝕的機制3.3.沉積物下的酸腐蝕理論沉積物下的酸腐蝕理論: :這個理論的依據(jù)主要是絕大多數(shù)這個理論的依據(jù)主要是絕大多數(shù)MICMIC的最終產(chǎn)物是低碳鏈的的最終產(chǎn)物是低碳鏈的脂肪酸脂肪酸，其中較常見的是醋酸。，其中較常見的是醋酸。當醋酸在沉積物下當醋酸在沉積物下濃縮濃縮時，對碳鋼有很大的時

6、，對碳鋼有很大的侵蝕性侵蝕性。在含氧。在含氧環(huán)境中，緊靠沉積物下面的區(qū)域相對于周圍的大陰極成為小環(huán)境中，緊靠沉積物下面的區(qū)域相對于周圍的大陰極成為小陽極。氧的陰極還原反應導致金屬周圍溶液的陽極。氧的陰極還原反應導致金屬周圍溶液的pHpH值變大。金值變大。金屬在陽極區(qū)形成金屬陽離子。如果金屬氫氧化物在溶液中是屬在陽極區(qū)形成金屬陽離子。如果金屬氫氧化物在溶液中是熱力學穩(wěn)定相，金屬離子會被水解成熱力學穩(wěn)定相，金屬離子會被水解成HH令。如果陽極區(qū)和陰令。如果陽極區(qū)和陰極區(qū)是隔離的，陽極區(qū)的極區(qū)是隔離的，陽極區(qū)的pHpH值會下降，陰極區(qū)值會下降，陰極區(qū)pHpH值會上升值會上升。唯真求新硫酸鹽還原菌（硫酸

7、鹽還原菌（SRBSRB）的腐性機理）的腐性機理2 2、微生物腐蝕的機制微生物腐蝕的機制4.4.陽極區(qū)固定理論陽極區(qū)固定理論: :在金屬表面形成閉塞電池的過程中，細菌的在金屬表面形成閉塞電池的過程中，細菌的菌落最初形成的菌落最初形成的蝕坑蝕坑主要由細菌的主要由細菌的生命活動生命活動引起的。大部分的引起的。大部分的微生物都固定在菌落周圍，這使得微生物都固定在菌落周圍，這使得陽極區(qū)陽極區(qū)固定。此種理論用來固定。此種理論用來解釋約解釋約90%90%以上的以上的MICMIC以孔蝕為特征以孔蝕為特征。唯真求新硫酸鹽還原菌（硫酸鹽還原菌（SRBSRB）的腐性機理）的腐性機理2 2、微生物腐蝕的機制微生物腐蝕

8、的機制5.5.局部電池作用局部電池作用: :在細菌產(chǎn)生的在細菌產(chǎn)生的S S，一與，一與FeFe作用后，生成的部作用后，生成的部分分FeSFeS作為局部電池的作為局部電池的負極負極，附著在作為局部陽極的，附著在作為局部陽極的FeFe表面，表面，在鹽含在鹽含t t高的污水的作用下，相互高的污水的作用下，相互持續(xù)反應持續(xù)反應，使管材腐蝕得以進，使管材腐蝕得以進行行。6.6.代謝產(chǎn)物腐蝕代謝產(chǎn)物腐蝕: :培養(yǎng)基中培養(yǎng)基中FeFe2+2+對低碳鋼厭氧腐蝕有影響。對低碳鋼厭氧腐蝕有影響。SRBSRB的厭氧腐蝕也是由于其代謝產(chǎn)生了具有較高活性及揮發(fā)的厭氧腐蝕也是由于其代謝產(chǎn)生了具有較高活性及揮發(fā)性的磷性的磷

9、化化物的結(jié)果，代謝產(chǎn)物形成的物的結(jié)果，代謝產(chǎn)物形成的腐蝕產(chǎn)物膜腐蝕產(chǎn)物膜( (如如FeFe2+2+ , H , H2 2S S和磷化和磷化物等物等) )會加速金屬的局部腐蝕。會加速金屬的局部腐蝕。唯真求新海洋環(huán)境中的微生物腐蝕海洋環(huán)境中的微生物腐蝕2 2、微生物腐蝕的機制微生物腐蝕的機制特征：由于海水的生物活性所引起的微生物腐蝕，包括生物附特征：由于海水的生物活性所引起的微生物腐蝕，包括生物附著和生物污損。海水和海泥環(huán)境中腐蝕過程復雜，影響因素多著和生物污損。海水和海泥環(huán)境中腐蝕過程復雜，影響因素多。 微生物形成的膜具有保護作用，從時間和空間結(jié)構來看，微微生物形成的膜具有保護作用，從時間和空間結(jié)構來看，微生物膜是一個隨時間而變化的生物膜是一個隨時間而變化的多層結(jié)構多層結(jié)構，