材料腐蚀与防护ppt.ppt

几乎所有的常用材料都会产生由微生物引起的腐蚀。据统计，在金属材料、建筑材料等由微生物引起的腐蚀破坏就占到20%。与海洋微生物附着有关的材料破坏占到涉海材料总量的70%-80%，每年因微生物腐蚀造成的损失约为30亿-50亿美元。如海上油气田、海底输送管线、海底采矿设备、码头、舰船等。 什么是微生物腐蚀？ 微生物腐蚀并非其本身对金属的腐蚀作用，而是微生物生命活动的结果。微生物附着在金属表面一段时间后会形成一层生物膜，生物膜内微生物的新陈代谢活动使得生物膜内的环境与本体溶液不同，包括电解质组成、浓度、温度、pH值、溶解氧等，从而影响了材料表面的阴、阳极分布和阴、阳极反应过程，导致材料腐蚀速度的变化和局部腐蚀的产生。 微生物既有加速腐蚀作用，又有缓蚀作用。微生物在金属的表面繁殖能够影响其腐蚀速度和电化学反应的机理。按照当前的观点，主要是微生物的代谢产物或者说其分泌物直接影响着金属的腐蚀。文献中关于微生物与金属的相互作用主要以微生物加速腐蚀或微生物影响的缓蚀为主。大部分MIC是局部腐蚀，如孔蚀、缝隙腐蚀等。 也有很多关于微生物膜腐蚀缓蚀的报道，大部分认为生物膜能够减缓腐蚀均匀腐蚀。较均匀分布的生物膜由于形成界面传质障碍或表层有机生命活动耗氧从而对一些材料起缓蚀作用。但自然附着生长的微生物黏膜往往是结构复杂而且分布不均匀的，一些条件下降低均与腐蚀速度，但却造成局部腐蚀破坏。 ① 氧浓度差电池腐蚀 由于微生物在金属表面不均匀的附着，材料表面不可避免的形成不规则的聚集地。腐蚀产物的局部堆积阻碍氧向材料表面扩散，这就导致了局部氧浓度差电池的形成，生物膜下氧浓度较高的区域形成阳极，阳极周围称为阴极。氧浓度差的存在满足了局部腐蚀的初始条件，腐蚀产物及代谢产物堆积使得局部腐蚀得以发生和发展，氧浓度差电池的形成，大大加速了金属的腐蚀。 ② 微生物的代谢过程及代谢产物对腐蚀的影响 生物膜的存在及微生物的新陈代谢活动影响金属腐蚀过程，改变腐蚀机理、腐蚀形态，一方面代谢过程改变腐蚀机制，另一方面一些代谢产物具有腐蚀性，恶化金属腐蚀的环境(如酸和硫化物的产生等)。 ③ 微生物产生的有机和无机酸的影响 沉积物下酸腐蚀理论的主要依据是绝大多数MIC的最终产物是低碳连的脂肪酸，其中较常见的是醋酸。当醋酸在微生物腐蚀沉积物下浓缩时，对碳钢有很强的侵蚀性。 在海洋环境中的金属结构件，腐蚀主要有均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳、微生物腐蚀、宏观生物腐蚀等，这些腐蚀类型往往与结构设计、冶金因素及环境因素有关。 事实上，无抗菌性的金属放置在平静的海水中1h即会有生物膜附着，与金属直接接触的介质并非海水，而是微生物膜。生物膜的物理化学性质、分布及膜内微生物的新陈代谢等生命活动对金属腐蚀起到重要作用。 ① 清洗：从金属表面除掉沉积物，包括机械清洗法（擦除、打磨、冲刷等）和化学清洗法（利用矿物酸、有机酸等对表面沉积物酸洗）； ② 紫外照射和超声波处理：利用紫外线的杀菌作用和超声波的高能性杀灭微生物； ③ 改变介质环境：通过改变pH值、温度（周期性注入热水）等抑制微生物的生长或杀灭微生物； ④ 阴极保护：阴极保护能够通过释放氢氧根离子增加金属与介质界面的pH值，造成钙镁化合物溶解度的下降而形成钙镁沉积膜； ⑤ 化学法：通过投放杀菌剂杀死或抑制微生物的生长，对环境破坏较大； ⑥ 液中高压脉冲电场杀菌技术：利用高压脉冲电场下，负向脉冲波峰的出现对微生物细胞膜形成一个快速变化的压力，使其结构松散，从而与正向脉冲峰协同作用，迅速破坏细胞膜的透性； ⑦ 新型防污涂料：通过赋予涂层或表面基材的表面以特殊性能，使海洋微生物难以附着或附着不牢从而达到防污目的。 水下清洗机 美军“鹦鹉号”核潜艇 * *