金屬材料失效第一頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五前言幾十年來，微生物對金屬材料腐蝕行為的影響越 來越受到人們的關(guān)注,，特別是硫酸鹽還原菌(SRB)引起的腐蝕。SRB的生存能力強，廣泛地分布在土壤、海泥、海水、河水、淤泥、地下管道以及油氣輸送管道和冷卻塔等環(huán)境中。在厭氧或低溶解氧的環(huán)境中，SRB以吸附在金屬表面上的有機物為碳源，將介質(zhì)中的SO還原成S或HS，與金屬離子結(jié)合進一步形成金屬硫化物。這些包裹在金屬表面的生物膜中的代謝產(chǎn)物，是導(dǎo)致金屬腐蝕的最重要因素。SRB能促進幾乎所有常用金屬材料，如鐵、鋁、鋅、銅、鎳等及其合金的腐蝕。第二頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五工作條件 在許多特殊的工作環(huán)境下，例如湖底、海底、管道中需要用到金屬設(shè)施，而硫酸鹽還原菌(SRB)往往會在這些地方大量存在。海泥中會存在大量的SRB，這些細(xì)菌的存在會促使金屬設(shè)施的腐蝕破壞，嚴(yán)重的會使零件失效，影響設(shè)施的正常工作。第三頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五原電池原理氧化還原反應(yīng)（電子從還原劑轉(zhuǎn)移到氧化劑的過程）氧化還原反應(yīng)(oxidation-reductionreaction,)是在反應(yīng)前后元素的化合價具有相應(yīng)的升降變化的化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)過程中有元素化合價變化的化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。第四頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五兩個溶液之間用鹽橋(氯化鉀飽和溶液)連接,銅棒和鋅棒之間用導(dǎo)線連接,這樣就構(gòu)成了原電池.，那么電子就會從負(fù)極流向正極。第五頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五材料制備海泥（含SRB和不含SRB兩份）實驗用菌種來源于海底泥,對SRB進行富集培養(yǎng)。培養(yǎng)基經(jīng)高溫(112C)高壓滅菌鍋滅菌30min冷卻后,加入經(jīng)細(xì)菌過濾器抽濾滅菌的0.004g/L。然后將1g海泥加入50mL培養(yǎng)基中，置于30生化培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。培養(yǎng)1一3天后，培養(yǎng)基的顏色變黑并散發(fā)出臭雞蛋氣味。將液體培養(yǎng)基添加1.5%的瓊脂粉后高溫滅菌,冷卻至60后制成固體培養(yǎng)基。3-5天后，培養(yǎng)基上出現(xiàn)黑色菌落，挑取單一菌落接種于液體培養(yǎng)基中，再次進行富集培養(yǎng)。通過這樣反復(fù)多次的培養(yǎng)后，分離出純種細(xì)菌。海泥經(jīng)高溫(121)高壓滅菌鍋滅菌30min后，按4:1的體積比與培養(yǎng)基均勻混合,一部分用作無SRB實驗,另一部分用作含SRB實驗，加入富集培養(yǎng)5天后的SRB菌液,其體積按照與加入的培養(yǎng)基按體積比0.08:1比例，均勻混合。第六頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五腐蝕實驗將鋅試樣分別埋于廣口瓶(250mL)中的含菌和無菌海泥中,橡膠瓶蓋周圍用石蠟密封后置于室溫下，分別在密封7天和15天后，在潔凈工作臺中迅速取出無菌和有菌試樣各一個。第七頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五掃描電鏡觀察鋅陽極在含SRB海泥環(huán)境中7天(a)和15天(b)的SEM形貌圖

第八頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五鋅陽極在無SRB海泥環(huán)境中7天(a)(b)和15天(c)(d)的SEM形貌圖第九頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五原因分析在含有SRB和不含有SRB海泥中，由于電位的不同鋅陽極形成一個宏觀電池。含菌海泥中的試樣因電位較低為陽極，無菌海泥中試樣因電位較高而為陰極。

第十頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五在1一15天內(nèi)，電流值隨著時間的延長而越來越大，其原因是，隨著實驗的進行，SRB的數(shù)量越來越多，非?；钴S的代謝活動產(chǎn)生的大量產(chǎn)物加速了試樣的腐蝕，在15一20天內(nèi)，電流開始逐漸變小，其可能的原因是，含菌海泥中試樣表面的腐蝕產(chǎn)物越來越厚，阻礙了試樣與外界的物質(zhì)交換，而腐蝕產(chǎn)物對材料的保護作用抑制了腐蝕速度從第23天開始，電流又開始逐漸變大，可能是腐蝕產(chǎn)物膜的疏松和部分脫落使試樣再次暴露腐蝕介質(zhì)中，加速了腐蝕的進行45天以后，海泥中的細(xì)菌開始大量死亡，SRB對試樣腐蝕行為的影響越來越小，因而電流逐漸變小并最終趨于穩(wěn)定。第十一頁，共十三頁，編輯于2023年，星期五保護措施犧牲陽極的陰極保護法，又稱犧牲陽極保護法。具體方法為：將還原性較強的金屬作為保護極，與被保護金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而消耗，被保護的金屬作為正極就可以避免腐蝕。在