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

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%。