海洋工程材料3海洋生物污损与材料腐蚀

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1、第三章海洋生物污损与材料腐蚀MarineBio-fouling&Corrosion3.1前言电化学腐蚀是金属材料在海洋中的主要腐蚀形式。但海洋腐蚀不能和电化学腐蚀简单地划等号。海洋不是单纯的电解质溶液，它是具有极高生物活性的络合电解质体系，金属/海水界而同时存在着两个自然过程，即金属腐蚀和牛物污损。海洋腐蚀是腐蚀和污损共同作用的结果，海洋中的腐蚀破坏多是rti环境的物理、化学、主物等多方因素共同作用的结果。MarineBio-fouling:arealbigproblem增加管壁和舰船外壳的动力阻力，增加热交换器的热阻和膜过程的水压，导致过滤器等多孔元件的堵塞。0」m厚的牛•物膜就会增加

2、摩擦阻力10%以上，1m厚的微生物粘膜，其摩擦力增加80%,使船速降低15%。美国海军为克服船体附若生物造成的摩擦阻力，每年盂要增加额外动力燃料费超过5亿美yuo微生物诱发的腐蚀过程遍及所冇种类的材料。仅因硫酸盐还原菌(sulfatereducingbacteria,SRB)产牛的硫化氢的腐蚀作用使石油工业的牛产，运输和贮存设备每年遭受的损失达数亿美元。Whatismarinecorrosion?海洋牛物腐蚀，系指海洋材料表面附着牛物(细菌膜、微型牛物粘膜、牛物群落)的附着、生长、繁殖、代谢、死亡等过程中所产生的物质直接与间接对材料造成的腐蚀。海水中的细菌和微牛物可以使材料在海水中几个小

3、时即形成一层rh细菌、藻类等水牛牛物及其代谢产物组成的微生物薄膜(bio-film),成为其他海洋生物和细菌生长、繁殖的“土壤”。随后发生的微生物腐蚀和生物污损均通过微生物膜发生作用。金属表面不存在微生物膜就不可能发生微生物腐蚀和生物污损，控制生物污损和微生物腐蚀就必须控制微生物膜生长。什么是微生物？牛物可分为六界：病毒界、原核牛物界、原牛牛物界、真菌界、植物界和动物界。微牛物占了四界。微生物(microorganism)是一切肉眼看不见或看不淸的微小生物的总称。形体微小,结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。(但有些微牛物是可以看见的，像属于真菌的蘑菇

4、、灵芝等。)口然界中氮、碳、硫等多种元素循环靠微牛物的代谢活动来进行。例如空气中的大量氮气只有依靠微牛物的作用才能被植物吸收，而医跖工业方血，几乎所有的抗牛素都是微牛物的代谢产物没有微生物，植物就不能新陈代谢，而人类和动物也将无法生存。微生物的分类微生物种类繁多，至少有十万种以上。按其结构、化学组成及牛活习性等差异可分成三大类。一、真核细胞型微生物。细胞核的分化程度较高，有核膜、核仁和染色体；胞质内有完整的细胞器（如内质网、核糖体及线粒体等）。真菌属于此类型微牛物。二、原核细胞型微生物。细胞核分化程度低，仅有原始核质，没有核膜与核仁；细胞器不很完善。这类微生物种类众多，有细菌、螺旋体、支

5、原体、立克次体、衣原体和放线菌。三、非细胞型微生物。没有典型的细胞结构，亦无产牛能量的梅系统，只能在活细胞内牛长繁殖。病毒属于此类型微生物。BasicFactsaboutMicrobialCorrosion3.2微观生物污损与材料腐蚀3.2.1微观生物导致腐蚀材料浸入海水小，微牛物便迅速附着于其表血，形成一层微牛物膜。微生物膜对金属材料腐蚀产生两种作用：（1）微生物导致金属腐蚀（称为微生物腐蚀，microbiallyinfluencedcorrosion,MIC）；（2）微生物抑制金属腐蚀（称为微生物缓蚀，microbialinhibitionofcorrosion）o321.1常见的腐

6、蚀性微牛物参与金属腐蚀的微生物主要包括细菌、真菌及藻类，尤其以细菌为主。腐蚀性细菌乂分为两大类：好氧性菌和厌氧性菌。1.好氧性菌（aerobicbacteria）这类细菌主要有铁细菌和硫氧化菌铁细菌属crenothrixandleptoth铁细菌在口然界中分布其广，形态多样，一般呈杆、球、丝状，在中性含有机物和可溶性铁盐的水、土壤，尤其在金属表面锈层中极易存在，其活动特点是能在中性介质中依靠Fe2+-Fe3++e这一反应获得新陈代谢作川的能量。反应所生成的高价铁盐氧化能力很强，可将硫化物氧化为硫酸。这一类细菌常与黄铁矿（FeS』沉淀物氧化过程有关。它最适宜的生长温度是20~25°C,最适

7、宜pH值为1.4〜7.0。Reactionsundertubercles铁细菌腐蚀机理(mechanismofiron-oxidizingbacteriacorrosion)Tuberclesresultingfromthecorrosionofin)n・oxidizingbacteriaPitsunderneaththetuberclesWhatisunderatubercle?铁细菌因其好氧性，其腐蚀离不开氧的作用。铁细菌具有产