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硫酸盐还原菌对热浸镀锌钢材在海水中的氢渗透行为和脆性的影响研究

作　者: 张玉志
导　师: 李焰
学　校: 中国科学院研究生院（海洋研究所）
专　业: 海洋化学
关键词: 热浸镀锌钢氢渗透氢脆敏感性硫酸盐还原菌海水
分类号: P734
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

硫酸盐还原菌(SRB)活动、拉应力和氢的联合作用将对海洋环境中热浸镀锌钢材构筑物的安全带来隐患。本文通过Devanathan-Stachurski双面电解池测试技术,检测了镀层完好及存在缺陷的热浸镀锌钢材在灭菌海水、灭菌培养基及接种SRB的培养基中的氢渗透电流曲线,探讨了镀层缺陷、培养基成分以及SRB对热浸镀锌钢材氢渗透行为的影响;采用电化学阻抗谱测试技术,研究了热浸镀锌钢材在上述介质中的腐蚀机制,并由此讨论了热浸镀锌钢材在不同条件下的氢渗透机制;通过慢应变速率拉伸试验(SSRT),获得了热浸镀锌钢材在不同腐蚀介质中的应力-应变曲线,比较了其力学性能参数,进而通过断口分析,评价了热浸镀锌钢材在灭菌海水、灭菌培养基及接种SRB培养基中的氢脆敏感性。研究结果表明:(1)镀层出现缺陷将对热浸镀锌钢材的氢渗透行为起促进作用,这类试样在灭菌海水和灭菌培养基中的平均氢渗透电流密度比镀层完好试样在相同介质中的平均氢渗透电流密度分别提高了250.76%和32.76%;培养基组分对热浸镀锌钢材的氢渗透行为起促进作用,镀层存在缺陷和镀层完好的热浸镀锌钢材试样在灭菌培养基中的平均氢渗透电流密度分别比其在灭菌海水中高181.22%和626.97%;SRB对热浸镀锌钢材的氢渗透行为起抑制作用,镀层存在缺陷及镀层完好的热浸镀锌钢材试样在接种SRB的培养基中的平均氢渗透电流密度分别比灭菌培养基中低90.84%、77.14%。(2)电化学测试结果表明,培养基组分能够加速热浸镀锌钢材的腐蚀,使试样表面更容易形成腐蚀缺陷,从而增加其自渗氢能力;活性SRB本身对热浸镀锌钢材的腐蚀和氢渗透起促进作用,但在本文实验条件下,SRB及其代谢产物形成的生物膜以及腐蚀产物组成的致密膜层能够通过阻挡层作用抑制腐蚀,并阻止氢的进入;扫描电镜(SEM)分析结果表明,暴露于接种SRB培养基中的热浸镀锌钢材试样表面有致密的产物膜层,而灭菌培养基中的试样表面没有明显腐蚀产物膜存在。(3)培养基组分对热浸镀锌钢材氢渗透行为的促进作用增加了其对氢脆的敏感性,热浸镀锌钢材在灭菌培养基中的断后延伸率和能量密度比在灭菌海水中分别降低了4.97%和5.59%;SRB对热浸镀锌钢材氢渗透行为的抑制作用降低了其对氢脆的敏感性,热浸镀锌钢材在接种SRB的培养基中的断后延伸率和能量密度比其在灭菌培养基中分别高7.78%和8.44%。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-25
  1.1 海洋环境中的应力腐蚀开裂  11-17
    1.1.1 海洋腐蚀的概念、分类及特点  11-13
    1.1.2 应力腐蚀开裂概念、理论  13-17
  1.2 海洋环境中应力腐蚀开裂研究进展  17-19
  1.3 硫酸盐还原菌对应力腐蚀开裂的影响  19-22
    1.3.1 微生物腐蚀概念  19-20
    1.3.2 硫酸盐还原菌腐蚀机理  20-21
    1.3.3 硫酸盐还原菌对钢材渗氢及脆性行为的影响研究进展  21-22
  1.4 热浸镀锌钢材氢脆和氢渗透行为研究进展和存在的主要问题  22-23
  1.5 本文研究背景和主要研究工作  23-25
第二章材料与实验方法  25-35
  2.1 实验材料  25-28
    2.1.1 研究试样  25-27
    2.1.2 实验药品和试剂  27
    2.1.3 试验仪器  27-28
  2.2 实验方法  28-35
    2.2.1 MPN 法绘制SRB 生长曲线  28-30
    2.2.2 显微形貌分析  30-31
    2.2.3 慢拉伸速率拉伸实验  31-32
    2.2.4 氢渗透电流检测实验  32-34
    2.2.5 电化学实验  34-35
第三章硫酸盐还原菌对热浸镀锌钢材的氢渗透行为和脆性的影响  35-70
  3.1 硫酸盐还原菌对热浸镀锌钢材氢渗透行为的影响  35-49
    3.1.1 硫酸盐还原菌生长曲线  35-36
    3.1.2 镀层缺陷对热浸镀锌钢材氢渗透行为的影响  36-40
    3.1.3 培养基组分对热浸镀锌钢材氢渗透行为的影响  40-42
    3.1.4 硫酸盐还原菌对热浸镀锌钢材氢渗透行为的影响  42-48
    3.1.5 小结  48-49
  3.2 电化学方法分析SRB 对热浸镀锌钢材腐蚀机制的影响  49-62
    3.2.1 镀层完整的试样在三种腐蚀介质中的电化学阻抗谱  49-55
    3.2.2 镀层存在缺陷的试样在三种腐蚀介质中的电化学阻抗谱  55-61
    3.2.3 小结  61-62
  3.3 硫酸盐还原菌对热浸镀锌钢材材料力学性能的影响  62-68
    3.3.1 培养基组分对热浸镀锌钢材材料力学性能的影响  62-64
    3.3.2 SRB 对热浸镀锌钢材材料力学性能的影响  64-65
    3.3.3 热浸镀锌钢材断口形貌分析  65-67
    3.3.4 小结  67-68
  3.4 本章结论  68-70
第四章总结与展望  70-72
  4.1 本文总结  70
  4.2 对未来工作展望和建议  70-72
参考文献  72-77
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的荣誉称号  77-78
致谢  78

硫酸盐还原菌对热浸镀锌钢材在海水中的氢渗透行为和脆性的影响研究

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