發(fā)布時(shí)間：2018-05-19 11:56

  本文選題：X80管線鋼 + 土壤環(huán)境��； 參考：《中國(guó)石油大學(xué)(華東)》2015年博士論文

【摘要】：在土壤環(huán)境中,微生物腐蝕是管線鋼腐蝕行為的主要影響因素之一。其中厭氧的硫酸鹽還原菌(SRB)對(duì)埋地管線鋼的腐蝕影響最為顯著。目前,高強(qiáng)度的X80管線鋼已經(jīng)成為石油天然氣輸送領(lǐng)域的首選用鋼,由于大量管線鋼埋于地下,使其發(fā)生腐蝕機(jī)率增加,勢(shì)必會(huì)引起腐蝕現(xiàn)象,嚴(yán)重威脅了埋地管線的安全運(yùn)行。特別是在含有SRB的土壤環(huán)境中X80管線鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SCC)行為的可能性大大增加。因此,非常有必要研究土壤環(huán)境中的活性SRB對(duì)X80管線鋼腐蝕行為的影響規(guī)律以及在含SRB土壤中金屬發(fā)生SCC行為的腐蝕機(jī)制。本文從鷹潭、沈陽(yáng)、大港三種實(shí)際土壤中富集培養(yǎng)、分離純化SRB菌種,并繪制出了三種土壤環(huán)境中的SRB生長(zhǎng)曲線,利用生物顯微鏡觀察SRB附著形貌,并對(duì)SRB的生長(zhǎng)過(guò)程及其對(duì)周?chē)h(huán)境腐蝕因子的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明:SRB歸為脫硫弧菌屬,為革蘭氏陰性菌;土壤環(huán)境中活性SRB數(shù)量與H2S、SO42-等腐蝕環(huán)境因子有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)及電化學(xué)阻抗譜技術(shù)(EIS)研究了硫酸鹽還原菌(SRB)在沈陽(yáng)土壤中不同生長(zhǎng)階段的膜層對(duì)X80鋼腐蝕行為的影響規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)浸泡初期時(shí),試樣電極表面以SRB生物膜吸附為主,此時(shí)生物膜能夠減緩X80鋼腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。隨著浸泡時(shí)間的增加,電極表面有少量生物膜和腐蝕產(chǎn)物膜共存,腐蝕產(chǎn)物膜的生成破壞了原有生物膜的保護(hù)作用,導(dǎo)致金屬腐蝕加劇。當(dāng)試樣浸泡240h時(shí),試樣表面形成致密的腐蝕產(chǎn)物膜,抑制了腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行,此時(shí)腐蝕產(chǎn)物膜對(duì)X80鋼的保護(hù)作用遠(yuǎn)大于生物膜。采用動(dòng)電位掃描技術(shù)、交流阻抗技術(shù)、慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)研究了SRB濃度對(duì)X80鋼腐蝕行為的影響,并利用掃描電鏡(SEM)對(duì)試樣斷口形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明:活性SRB濃度越大,金屬腐蝕行為越嚴(yán)重。SRB能夠促進(jìn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)有應(yīng)力共同作用時(shí),SRB對(duì)金屬應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂行為起到了促進(jìn)作用。通過(guò)自制 恒溫應(yīng)力加載電化學(xué)測(cè)量裝置‖,利用交流阻抗技術(shù)和SSRT試驗(yàn),研究了SRB與應(yīng)力共同作用下外加電位對(duì)X80鋼應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂行為的影響,并結(jié)合掃描電鏡(SEM)對(duì)試樣斷口形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明:-850mV電位下金屬處于一定的陰極保護(hù)狀態(tài)。在自腐蝕電位和-650mV電位下,SRB起到促進(jìn)試樣點(diǎn)蝕坑的形成的作用,金屬應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂機(jī)理為陽(yáng)極溶解機(jī)制。-1200mV電位下,由于SRB的存在,加劇了氫向金屬內(nèi)部擴(kuò)散作用,材料應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂機(jī)理為氫致開(kāi)裂機(jī)制。采用Devanathan-Stachurski雙電解池氫滲透技術(shù)和掃描電鏡SEM分析,研究了SRB對(duì)X80鋼在鷹潭土壤模擬溶液中氫滲透行為的影響。結(jié)果表明:X80鋼在接菌土壤模擬溶液中的氫滲透電流密度是滅菌土壤條件下的3-4倍。陰極極化電位能加劇X80鋼在含SRB土壤模擬溶液中的氫滲透行為。
[Abstract]:Microbial corrosion is one of the main factors affecting corrosion behavior of pipeline steel in soil environment. The corrosion of buried pipeline steel was affected most obviously by anaerobic sulfate reducing bacteria SRB. At present, the X80 pipeline steel with high strength has become the preferred steel in the field of petroleum and natural gas transportation. Because a large number of pipeline steels are buried underground, the probability of corrosion will increase, which will inevitably lead to corrosion. It is a serious threat to the safe operation of buried pipelines. Especially in the soil environment containing SRB, the possibility of stress corrosion cracking (SCC) behavior of X80 pipeline steel is greatly increased. Therefore, it is necessary to study the effect of active SRB in soil environment on the corrosion behavior of X80 pipeline steel and the corrosion mechanism of metals in SRB containing soils. In this paper, SRB strains were isolated and purified from three kinds of real soils of Yingtan, Shenyang and Dagang. The SRB growth curves in three soil environments were plotted, and the morphology of SRB attachment was observed by biomicroscopy. The growth process of SRB and its influence on environmental corrosion factor were studied. The results showed that the SRB was classified as Vibrio desulphurization and Gram-negative bacteria, and the amount of active SRB in soil environment was related to corrosion environmental factors such as H _ 2S _ 2SO _ 4 _ 4-. The effect of sulfate reducing bacteria SRB on corrosion behavior of X80 steel in Shenyang soil was studied by means of scanning electron microscope (SEM), energy spectrometer (EDS) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that SRB biofilm is the main adsorbent on the electrode surface at the initial stage of soaking, and the biofilm can slow down the corrosion reaction of X80 steel. With the increase of immersion time, a small amount of biofilm and corrosion product film co-exist on the electrode surface. The formation of corrosion product film destroys the protective effect of the original biofilm, which leads to the deterioration of metal corrosion. When the sample was soaked for 240 h, a dense corrosion product film was formed on the surface of the sample, which inhibited the corrosion reaction. At this time, the protective effect of the corrosion product film on X80 steel was much greater than that on the biofilm. The effect of SRB concentration on corrosion behavior of X80 steel was studied by potentiodynamic scanning technique, AC impedance technique and slow strain rate tensile test. The fracture morphology of X80 steel was characterized by scanning electron microscope (SEM). The results show that the higher the concentration of active SRB is, the more serious the corrosion behavior of metal is. SRB can promote the occurrence of pitting corrosion. The SRB can promote the stress corrosion cracking behavior of metals when there is stress interaction. The effect of applied potential on stress corrosion cracking behavior of X80 steel under the combined action of SRB and stress was studied by means of AC impedance technique and SSRT test. The fracture morphology was characterized by scanning electron microscope (SEM). The results show that the metal is in a certain cathodic protection state at the potential of:-850 MV. At self-corrosion potential and -650mV potential, SRB plays an important role in promoting the formation of pitting pits. The mechanism of metal stress corrosion cracking is anodic dissolution mechanism .-1200mV potential. Due to the existence of SRB, the diffusion of hydrogen into metal is aggravated. The mechanism of stress corrosion cracking is hydrogen induced cracking. The effect of SRB on hydrogen permeation behavior of X80 steel in Yingtan soil simulated solution was studied by means of Devanathan-Stachurski double electrolytic cell hydrogen permeation technique and scanning electron microscope (SEM) analysis. The results showed that the hydrogen permeation current density in the inoculated soil simulated solution was 3-4 times higher than that in sterilized soil. The cathodic polarization potential can increase the hydrogen permeation behavior of X80 steel in simulated solution containing SRB.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TE988.2

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本文編號(hào)：1910005