2.5电化学试验


2.5.1极化曲线


由图8可见：在浸泡初期，试样在含SRB的API-RP38培养基中的自腐蚀电位(Ecorr)高于在不含SRB溶液中的，随着浸泡时间的延长，在含SRB的API-RP38培养基中，试样的Ecorr开始下降，腐蚀电流密度(Jcorr)有所增加。而在无SRB条件下，随着浸泡时间的延长，试样的Ecorr正移，Jcorr减小。用外推法对曲线进行拟合，结果见表2。


在含SRB溶液中，浸泡初期，SRB大量吸附在试样表面，生物膜的存在一定程度上阻碍了腐蚀的进一步发展，使自腐蚀电位相对于灭菌条件下的有所增加；随着浸泡时间的延长,自腐蚀电位开始负移，腐蚀电流密度开始变大。这是因为：首先随着浸泡时间的增加SRB的繁殖改变了溶液中离子成分，生成的硫化物导电性增加，自腐蚀电位降低，这使得管材在SRB环境中更容易发生腐蚀，其次SRB腐蚀生成的FeS与铁基体接触时还能对阴极析氢产生催化作用而形成腐蚀电偶加速腐蚀。在灭菌条件下，随着浸泡时间的延长，H2S使试样产生均匀的腐蚀产物膜，由于产物膜的保护，试样的自腐蚀电位正移，腐蚀电流密度减小，试样得到保护。


2.5.2电化学阻抗谱(EIS)


由图9可见：在有无SRB的API-RP38培养基中，试样的EIS均呈现单容抗弧特征。浸泡时间不同,容抗弧的半径有差异，即Rp的大小不同。采用ZSimpWin数据处理软件对曲线进行拟合，结果见表3。根据YU等的研究，对碳钢的SRB腐蚀而言，生物膜和产物层的贡献是不能分离的，因此采用如图10所示等效电路Rs{Qf[Rf(QdlRct)]}对阻抗谱等效电路进行拟合。



图10中，Rs为溶液电阻，Rf是试样表面电荷转移电阻，Qdl是双电层电容。Qf和Qdl为常相位角元件，分别有两个参数：电容导纳Y和无量纲指数n。在本文中分别标记为Yf，Ydl，nf和ndl。


由表3可见：在浸泡初期，由于SRB的吸附，含SRB溶液中Rf、Rct相对于灭菌溶液中的有所增加;随着浸泡时间的延长，含SRB溶液中，Rf，Rct都有所降低。这表明随着试验的进行，SRB产生的硫化物增多，腐蚀产物膜的导电率增加，腐蚀产物膜阻抗Rf降低。同时，SRB代谢产物与金属间的直接电子转移，使Rct减小促进腐蚀加速过程。在不含SRB溶液中，随着浸泡时间的延长，H2S腐蚀使试样产生均匀的腐蚀产物膜，由于产物膜的保护作用，Rf、Rct有所增加，腐蚀减弱，这一试验结果与极化曲线的测量结果一致。

表3电化学阻抗谱拟合结果

图10电化学阻抗拟合等效电路图


3结论


(1)从油田污水中提取的菌种为硫酸盐还原菌，菌种在自配的API-RP38培养基中可以生长，细菌选择合适的位置团簇在试样表面。


(2)含SRB溶液中，试样发生了严重的点蚀，进一步的研究表明,一旦SRB吸附在试样表面，可以在高含H2S及高矿化度条下生存，造成试样发生严重的局部腐蚀，且使腐蚀加速。


(3)极化曲线结果表明：SRB存在条件下，随着浸泡时间的延长，试样自腐蚀电位负移，腐蚀电流密度增大；灭菌条件下随着浸泡时间的延长，试样的自腐蚀电位变正，腐蚀电流密度减小。


(4)EIS结果表明：含SRB溶液中，随着浸泡时间的延长，Rf、Rct下降，腐蚀加速;不含SRB溶液中，随着浸泡时间的延长，H2S腐蚀产生的均匀腐蚀产物膜使Rf、Rct变大，腐蚀减弱。