论文摘要：高强钢在模拟海洋和微生物环境中的腐蚀行为研究

海洋环境腐蚀是钢铁腐蚀的一种重要形式，其中，氯离子作用是最显著的海洋环境腐蚀污染之一。氯离子能影响腐蚀动力学，腐蚀产物膜形态和其保护特性。同样微生物腐蚀（MIC）也能引起钢铁上的多种局部腐蚀。微生物腐蚀现象多出现于供水系统，油井和输油管道中。好氧微生物是对微生物腐蚀进行研究的一种良好的选择。在含氧环境下，好氧微生物的存在能够促使阴极区和阳极区的产生，从而加速材料点蚀或其他形式的腐蚀。本研究采用实验室加速腐蚀的方法，系统研究了10CrNiCu高强钢在具有氯离子存在的周期浸润、盐雾环境下的腐蚀行为，同时对氧化亚铁硫杆菌（T.f）和氧化硫硫杆菌（T.t）两种微生物对该材料的腐蚀行为进行了研究。通过盐雾腐蚀的方法研究了焊接对10CrNiCu，10CrNi3MoV两种高强钢的腐蚀行为的影响。 在周浸腐蚀测试中，利用扫描电镜（SEM），电化学阻抗谱（EIS）以及傅立叶变换红外线光谱（FTIR）对10CrNiCu的腐蚀锈层形貌和特性进行了分析，并利用能谱仪（EDS）来检测钢表面腐蚀产物的成分。利用腐蚀失重法分别测量了腐蚀环境下暴露5天，10天，15天以及20天10CrNiCu钢的腐蚀数据，得到了10CrNiCu的腐蚀速率。失重随着循环次数的增加而增大，这是因为10CrNiCu表面的锈蚀层越厚，其表面的水层越难挥发。形状不规则的腐蚀坑在去除腐蚀产物的表面上聚集成群，并且周浸环境下点蚀现象更加明显。通过对腐蚀前后的试样进行电化学阻抗谱测试，研究腐蚀过程及其机理并拟合出等效电路。锈层试样的FTIR结果表明，腐蚀产物的成分为Fe3O4，γ-FeOOH， α-FeOOH, 和 δ-FeOOH。通过试样的表观形貌和腐蚀失重对10CrNiCu及10CrNi3MoV两种高强钢的母材和焊接区在盐雾试验中的腐蚀行为进行分析，实验结果表明，腐蚀速率在暴露初期达到最大值，并随着暴露时间的增长逐渐减小。10CrNi3MoV是一种高铬含量高强钢，在盐雾环境下其耐蚀性优于10CrNiCu高强钢。母材和焊缝区的腐蚀倾向可由NaCl溶液中两种材料的开路电位(Eocp)来评定。两种材料的开路电位均在浸泡初期短时间内负移，之后随着浸泡时间的增长逐渐趋于稳定，但焊缝区的开路电位比母材的开路电位更正。利用微生物分析，电化学分析，表面分析和腐蚀失重的测试方法对10CrNiCu高强钢在氧化亚铁硫杆菌（T.f）和氧化硫硫杆菌（T.t）条件下的微生物腐蚀进行了研究。浸泡腐蚀实验结果证明在（T.f） 的溶液中10CrNiCu高强钢的腐蚀速率明显大于其在（T.t）的溶液中的腐蚀速率。在（T.f）和（T.t）的作用下，钢铁表面形成的生物膜主要是由胞外聚合物（EPS）构成的，胞外聚合物对生物膜的形成和微生物与基体的交互作用有显著的影响。SEM结果证明，在细菌的作用下材料表面出现了点蚀，而在两种细菌作用下，10CrNiCu高强钢的腐蚀随着时间的延长而趋于严重。对在（T.f）和（T.t）溶液中分别浸泡0,2,7,14,21天的10CrNiCu钢进行了进行的开路电位（Eocp）和电化学阻抗谱（EIS）的测试，并进行了无细菌作用下的空白试验用于对比分析。在（T.f） 溶液中浸泡的10CrNiCu，其开路电位先负移，然后正移，最后负移；而在（T.t）溶液中浸泡的10CrNiCu，其开路电位先正移，再负移，最后正移。这是因为生物膜和腐蚀产物具有保护作用以及这种保护作用随时间变化而变化。对EIS结果通过不同电极/生物膜/溶液界面的等效电路拟合进行了解释。

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