[发明专利]一种含硫酸盐还原菌的厌氧环境中阴极保护电位范围评价方法

说明书

本发明属于金属材料阴极保护技术领域，特别是提供了一种含硫酸盐还原菌的厌氧环境中阴极保护电位范围评价方法。对待检测体系施加不同的预阴极保护电位，通过一段时间待检测体系和含硫酸盐还原菌的厌氧环境之间的相互作用导致电位变化，而后进行动电位极化测试；通过电位极化测试获得动电位极化曲线利用“外推法”得到预期金属阳极溶解速率时的阴极保护电位。本发明能为含有SRB的海洋环境中的金属设施确定合适的阴极保护范围。

技术领域

本发明属于金属材料阴极保护技术领域，特别是提供了一种含硫酸盐还原菌的厌氧环境中阴极保护电位范围评价方法。

背景技术

硫酸盐还原菌是一种重要的腐蚀性细菌，一半以上(50-80％)的地下管线腐蚀是由硫酸盐还原菌、铁细菌、铁氧化细菌、硫氧化细菌等微生物引起。而阴极保护技术作为最有效的腐蚀防护方法已经得到世界范围的承认，它被广泛地使用作为油气管道、船舶、海洋钻井平台等钢铁构筑物的腐蚀防护技术。

当金属处于阴极保护和SRB环境中时，硫酸盐还原菌和极化的金属电极中相互影响，这种相互作用引起硫酸盐还原菌代谢活性、腐蚀产物和被保护的金属腐蚀行为的变化，从而导致所需最佳保护电位的变化。有研究表明由于硫酸盐还原菌可以从极化的金属电极中获得电子从而使最佳保护电位负移。

要达到基本的保护需要-850mV(相对于铜/硫酸铜参比电极,CSE)的保护电位(英国阴极保护标准)。若水溶液中存在硫酸盐还原菌，Horvarth和Novak于1964年提出了-950mVCSE的阴极保护标准，17年后Fisher进行了实验证实。通常随着阴极极化电位的增加，腐蚀速率降低。要达到零腐蚀，理想的状态是阳极极化达到它的可逆电位。在可逆电位状态下，阳极溶解速率等于阳极沉积速率，没有金属的损失。但从实践和经济的角度看，腐蚀速率降低到10mA/m2(即11.6μm/a)时就可以被认为是得到了充分保护。保护不足和过保护都是不希望看到的。过保护状态下，它可能引起快速的氢析出，从而导致钢结构的氢脆。有研究表明在SRB存在的体系中需要的更负的阴极电位，阴极保护电位的选择与金属材料和金属所处环境等因素有关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含硫酸盐还原菌的厌氧环境中阴极保护电位范围评价方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种含硫酸盐还原菌的厌氧环境中阴极保护电位范围评价方法，对待检测体系施加不同的预阴极保护电位，通过一段时间待检测体系和含硫酸盐还原菌的厌氧环境之间的相互作用导致电位变化，而后进行动电位极化测试；通过电位极化测试获得动电位极化曲线利用“外推法”得到预期金属阳极溶解速率时的阴极保护电位。

所述不同的预阴极保护电位为以开路电位(OCP)开始至-1.2VCSE 之间，以0.05V为电位梯度设置系列电位梯度。

所述对待检测体系施加不同的预阴极保护电位，通过15天待检测体系和含硫酸盐还原菌的厌氧环境之间的相互作用导致电位变化，而后进行动电位极化测试。

所述动电位极化测试为以被保护待测体系为工作电极，以铂片为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，组装三电极体系，通过动电位极化扫描获得待测体系的Tafel曲线；其中，扫描速率为0.5mV/s。

结合扫描电子显微镜对金属的腐蚀形貌以佐证，为海洋设施选择合适阴极保护电位提供依据。

环境为含有SRB的厌氧环境中，阴极保护电位需要相对于零电流电位负300mV至-1.2VCSE的阴极保护电位。

根据国家标准GB/T 21448-2008，在厌氧菌或SRB及其其他有害菌环境中，管道阴极保护电位应为-950mVCSE或者更负；对待不同的钢材阴极保护电位也不同。阴极电位不足，则起不到对金属的保护效果，当阴极保护电位过负时，则会导致涂层阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且还可导致金属材料产生氢脆进而导致管道断裂事故。