L360 钢在SRB/CO2 环境中的腐蚀行为研究

0 前 言

随着石油天然气勘探技术的不断发展， 我国油田已处于二次采油阶段， 注水采油技术得到广泛应用， 采油过程中产生大量油田污水， 给硫酸盐还原菌（SRB） 的生长提供了适宜的生存条件

。近些年由SRB 造成的管道腐蚀穿孔现象频发， 目前微生物腐蚀 （MIC） 是油气管线发生腐蚀的主要原因之一

。 随着油气开采深度不断增加， 长期的高温高压和CO

、 Cl

等环境对管材的安全服役造成严重威胁

。 研究发现， 管道在CO

和SRB 共存的腐蚀体系中， 容易形成垢下腐蚀， 碳钢试片表面出现大量点蚀坑， 导致微生物腐蚀加剧

。 刘丽等

研究表明， L360 钢在含H

S/CO

地面集输工况环境中， 应力腐蚀敏感性低， 应力诱导点蚀是L360 钢腐蚀主要失效形式。 张世红等

研究了L360 钢在CO

体系气田采出水中的腐蚀行为， 指出随着腐蚀时间的延长， L360Q 腐蚀速率下降， 介质流动能够使L360Q 的腐蚀速率提高。 张仁勇等

对L360 钢在微生物环境中的腐蚀行为研究表明， SRB 在长时间缺氧的环境中生长良好， 加速腐蚀进程。 葛瑞等

研究模拟了CO

环境中温度和CO

分压对N80 钢的腐蚀， 发现温度升高腐蚀速率呈先增大后减小的趋势， 随着CO

分压增大腐蚀速率增大， 局部腐蚀严重。

胖子愣了愣神，想了想老道的话：“算是吧，这几桩生意都是老主顾了，也不知道最近那些新入行的小辈耍了什么手段，给了什么回扣，这几单生意都给他们搅黄了。这大概算是有小人也有奸计吧。”

目前， 关于在SRB 和CO

共存体系中L360钢的腐蚀研究鲜有报道。 本研究以L360 钢为研究对象， 探讨L360 钢在SRB/CO

环境中的腐蚀行为， 为新型耐腐蚀材料的开发提供基础数据。

1 试验材料及方法

试验材料采用L360 钢， 化学成分如表1 所示。 试样规格为50 mm×10 mm×3 mm， 试验前利用砂纸将试样逐级打磨至1 200

， 依次使用去离子水、 无水乙醇超声清洗5 min， 冷风吹干。 利用游标卡尺测量试片的尺寸， 精确至0.01 mm； 利用电子天平测量试片的质量， 精确至0.1 mg。

本研究采用硫酸盐还原菌， 其培养基质量浓度见表2， 用1 mol/L 的NaOH 调节pH 值7.2±0.2。试验前将SRB 菌种在37 ℃恒温箱内活化处理。 接入菌种时将培养3 d 的SRB 菌液接种到模拟溶液环境中。 试验溶液用分析纯化学试剂（NaCl） 和去离子水配制。 试验前通入高纯度氮气除氧。

本次试验在容量为5 L 的高温高压釜中进行， 试验条件如表3 所示。 试验结束后， 将浸在溶液中的样品取出， 同时为保证在扫描电子显微镜 （SEM） 显微组织分析及能谱 （EDS）分析时可完整观察样品表面信息， 确保生物膜及表层腐蚀信息完整性， 腐蚀试样使用2.5%的戊二醛/磷酸盐缓冲液 （其中， NaCl 质量浓度为8.7 g/L； KH

PO

质量浓度为0.4 g/L；K

HPO

质量浓度为1.23 g/L） 浸泡30 min， 然后依次在25%、 50%、 75%、 100%的乙醇溶液中逐级脱水10 min 后进行固定， 进行宏观形貌分析。 形貌表征结束后， 将试样用酸洗液（10 % HCl+5%乌洛托品， 其余为去离子水）超声清洗5 min 去除腐蚀产物， 再依次用去离子水将表面残留的盐酸液冲洗干净， 然后用无水乙醇超声清洗5 min。 利用金相显微镜观察试样的组织形貌， 使用扫描电子显微镜（JSM-IT500LA） 观察试样表面腐蚀产物的微观形貌、 截面形貌及去除腐蚀产物后的表面形貌。 利用扫描电子显微镜附带的能谱仪分析腐蚀产物膜的成分， 采用岛津XRD6000 型号的X射线衍射仪分析腐蚀产物的物相， 利用超景深光学显微镜观察点蚀坑的3D 形貌， 测量点蚀坑的深度。

2 试验结果及分析

t——试验时间， h。

在当前的教学背景中，大部分小学生的年龄为6～11岁。由于年龄的限制，学生的思维能力以及认知能力都存在一定的不足，在学习的过程中就会遇到较多的困难。加之传统教学模式中的教师会运用师生授受的教学手段开展教学，使得学生无法产生学习兴趣，进而造成较多的教学问题。因此，在实际的教学过程中，教师就需要对自身的教学理念以及教学模式进行优化，合理地借助网络资源开展教学，降低学生的学习难度。

在模拟SRB 和CO

环境中， L360 钢经过7 d均匀腐蚀， 其腐蚀速率计算结果见表4。 均匀腐蚀速率按照公式（1） 计算， 结果发现， L360 钢的腐蚀速率为1.316 5 mm/a。 NACE SP 0775—2018 SG 的腐蚀速率评价要求见表5， 根据其均匀腐蚀速率严重程度的分级， L360 钢为极严重腐蚀程度。

式中： PR——最大点蚀速率， mm/a；

W——失重， mg；

式中： CR——平均腐蚀速率， mm/a；

A——试样的表面积， mm

；

1.2.1.2.1整理由护士长助理每日负责对心血管内科治疗室所有物品，药品进行整理，采取优先合理放置必需品，清理放置在现场的非必需品。根据用药频率由近及远的放置，常用药品使用频率高，需放置于易取区域内，每日及时补充药品，经常检查药品有效期，及时销毁将过期及质变药品。

去除腐蚀产物膜的SEM 微观形貌如图2 所示。 由图2 （a） 可看出， L360 钢表面出现大量点蚀坑， 且点蚀坑分布密集， 材料局部腐蚀严重，最大点蚀直径100 μm 左右。 为进一步表征其点蚀程度， 采用超景深显微镜观察点蚀坑深度。 为确保数据准确性， 本次试验测试点蚀数为10 个。最大点蚀深度表征如图2 （b） 所示， 最大点蚀深度53.8 μm， 宽度107.86 μm。 由公式（2） 可得，最大点蚀速率PR=2.805 mm/a。 由表5 对最大点蚀速率进行评价， 判定L360 钢为极严重腐蚀。

L360 钢的金相组织形貌和SEM 形貌如图1所示， 由图1 可见， 其组织主要为铁素体和珠光体， 白色为基体铁素体， 呈不规则的多边形； 黑色为珠光体， 沿晶界呈带状分布， SEM 观察为片状珠光体。 根据标准GB/T 6394—2017 对晶粒尺寸进行评级， 显微晶粒度级别数10.5， 晶粒细小。

D——材料的密度， mg/cm

；

通过眼动仪的配套分析软件可得到五名被测学生分别学习PPT页面12的综合五人热点图，以及学习页面13时的综合五人热点图，其中红色区域代表被集中注视的区域；绿色区域为注视点少的区域；黄色区域的注视点数量居于红色区域和绿色区域之间。

H——点蚀坑最大深度， mm；

t——试验时间， d。

随着我国一带一路、西电东送、沿海核电等建设，抽水蓄能电站凭借可优化电源结构、改善电网质量、确保电网安全等特点，目前仅华南地区就已兴建或将建清远、深圳、梅州、阳江和海南琼中等多座抽水蓄能电站。抽水蓄能电站的水道系统不同于一般水工隧洞，一是水道系统长，空间布置复杂，局部相互影响；二是最大内水压力可达7 MPa～8 MPa；三是运行期内水外渗而检修期外水内渗，工作性态复杂，若发生失稳或渗透破坏，其后果是灾难性的。因此，须保证水道系统的稳定性和防渗性能[1]。

L360 钢表面腐蚀产物的SEM 形貌如图3 所示。 由图3 （a） 可以看出， L360 钢表面的腐蚀产物质地疏松， 表面膜层有开裂脱落现象， 在开裂缝隙中发现有SRB 菌落富集； 在高倍下观察表面腐蚀产物形貌如图3 （b） 所示， 发现其腐蚀产物形貌与廖柯熹

研究L360 钢在H

S/CO

共存体系中试验钢表面腐蚀产物FeS 形态一致。

移民搬迁对象主要是同心、海原、西吉、固原、彭阳、泾源、隆德等7县生活在高寒、土石山区、干旱带等就地脱贫无望的农户。此外，还有政策规定必须退耕还林还牧的封山育林的农户和中宁县的部分农户。

L360 钢试样表面腐蚀产物膜的EDS 分析结果见表6， 由表6 可见， L360 钢腐蚀产物膜主要由Fe、 O、 C、 P、 S 元素构成， 其中S 为SRB生命活动代谢产物

， P 为培养基成分造成的结果

， 即微生物在钢的表面发生腐蚀， 其产物为硫铁的化合物。

L360 钢表面腐蚀产物的截面SEM 形貌及截面元素分布如图4 所示。 由L360 钢截面形貌可以看出， 腐蚀层质地疏松且与基体之间存在空隙，与基体结合力较差， 这与图3 中试样表面腐蚀形貌相对应， 同时截面处发现凹坑， 与图2 中去除腐蚀产物后的表面形貌相对应。 对腐蚀产物膜截面进行EDS 线扫描元素分析， 发现试样腐蚀膜层内部Cl 元素含量先增后减， 膜层表面O 元素的含量增多， 说明腐蚀产物表面生成少量的FeCO

，同时试样在空气中发生氧化生成铁的氧化物。

L360 钢在含有CO

环境中的腐蚀产物主要为FeCO

， 通过分析腐蚀产物膜， 发现FeCO

含量较低， 表明CO

参与腐蚀但不是腐蚀主要因素。本研究L360 钢的腐蚀行为主要以点蚀为主， 腐蚀产物主要为FeS， 腐蚀膜层内部与金属基体表面的Cl 元素含量较高。 在本体系中腐蚀机制主要为SRB 腐蚀和Cl

腐蚀， SRB 发生膜下腐蚀， 并在基体表面形成点蚀坑， 同时为Cl

聚集提供场所， 促使腐蚀加剧， 导致大量点蚀形成， 使组织的耐腐蚀性能明显下降， 导致局部严重腐蚀。

3 结 论

（1） 模拟SRB 和CO

腐蚀环境中， L360 钢的腐蚀速率为1.316 5 mm/a， 最大点蚀速率为2.805 mm/a， 均属于极严重腐蚀程度。

（2） L360 钢 在 含SRB 的CO

腐 蚀 环 境 中SRB 发生膜下腐蚀， 膜层在高流速环境中受剪切力破损， 使膜层对基体的保护作用降低， 模拟环境溶液中的Cl

进入膜层裂缝， 在基体金属表面活性高的位置富集。

用光学显微镜观察酿酒酵母产孢情况结果如图1，图中绿色的为子囊孢子，红色的为营养细胞。由图可看出细胞形成子囊孢子的数量并不都相同，其中形成2个和3个子囊孢子相对较多，能形成4个子囊孢子非常少。

（3） SRB 腐蚀形成的点蚀坑为Cl

的聚集提供了场所， 导致点蚀加剧， 腐蚀机制主要为SRB腐蚀和Cl

腐蚀。

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