硫酸盐还原菌对CaCO3垢层下20号钢腐蚀的影响

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.04.004

摘要/Abstract

摘要：

采用室内模拟实验的方法，研究了硫酸盐还原菌（SRB）和CaCO₃垢层共存对20号钢腐蚀行为的影响。通过腐蚀失重法研究平均腐蚀速率，通过电化学阻抗谱（EIS）和开路电位（OCP）研究注入水溶液中20号钢腐蚀电化学行为，利用扫描电镜（SEM）、EDS和Raman光谱分析20号钢表面腐蚀产物的形貌和成分，采用激光共聚焦显微镜（CLSM）分析20号钢的点蚀坑深度。结果表明，SRB与CaCO₃垢层存在协同作用，CaCO₃垢层的孔隙率和垢层下的厌氧环境为SRB的黏附和生长提供了便利的条件，接种SRB对CaCO₃垢层下20号钢的均匀腐蚀和局部腐蚀均有促进作用。

关键词: 腐蚀, 硫酸盐还原菌（SRB）, CaCO₃垢层, 20号钢, 注水系统

Abstract:

The influence of sulfate reducing bacteria (SRB) and CaCO₃ scale layer on the corrosion behavior of 20^# steel was studied by laboratory simulation experiment. The uniform corrosion rate was studied by corrosion weight loss method.The corrosion electrochemical behavior of 20^# steel in the injected aqueous solution was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and open circuit potential (OCP). The morphology and composition of corrosion products on the surface of 20^# steel were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), EDS and Raman spectroscopy. The pitting pit depth of 20^# steel was analyzed by laser confocal microscopy (CLSM). The results show that there is a synergistic effect between SRB and CaCO₃ scale layer. The porosity of CaCO₃ scale layer and the anaerobic environment under the scale layer provide convenient conditions for the adhesion and growth of SRB. The inoculation of SRB can promote the uniform corrosion and local corrosion of 20^# steel under the CaCO₃ scale layer.

Key words: Corrosion, Sulfate?reducing bacteria (SRB), CaCO₃scale layer, 20^# steel, Water injection system

中图分类号:

TE98

李东博, 董美, 杜胜男, 闫茂成, 王卫强. 硫酸盐还原菌对CaCO₃垢层下20号钢腐蚀的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(4): 17-24.

Dongbo Li, Mei Dong, Shengnan Du, Maocheng Yan, Weiqiang Wang. Effect of Sulfate⁃Reducing Bacteria on Corrosion of 20^# Steel under CaCO₃ Scale[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2022, 42(4): 17-24.

图/表 16

参考文献 27

1	Dong B，Xu Y，Deng H，et al.Effects of pipeline corrosion on the injection water quality of low permeability in oilfield［J］.Desalination，2013，326（1）：141⁃147.
2	Ding M，Yuan F，Wang Y，et al.Oil recovery from a CO₂ injection in heterogeneous reservoirs： The influence of permeability heterogeneity， CO₂⁃oil miscibility and injection pattern［J］.Journal of Natural Gas Science & Engineering，2017，44（8）：140⁃149.
3	Liu Y C，Zhang Y L，Yuan J M.Influence of produced water with high salinity and corrosion inhibitors on the corrosion of water injection pipe in Tuha oil field［J］.Engineering Failure Analysis，2014，45：225⁃233.
4	Ma H Z，Wang B. Electrochemical pilot⁃scale plant for oil field produced wastewater by M/C/Fe electrodes for injection ［J］.Journal of Hazardous Materials，2006，132（2⁃3）：237⁃243.
5	Oddo J E， Tomson M B. Why scale forms in the oil field and methods to predict it［J］.Spe Production & Facilities， 1994，9：47⁃54.
6	Melchers R E，Ahammed M.Extreme value statistics for pitting corrosion of steel pipelines［J］. ACMSM25，2020，37：667⁃676.
7	Kagarise C，Vera J R，Eckert R B.The importance of deposit characterization in mitigating UDC and MIC in dead legs［J］.NACE⁃International Corrosion Conference Series，2017，4：2320⁃2330.
8	Folwell B.An overlooked corrosion risk？The incompatibility of biocides and oxygen scavengers［J］. NACE⁃ International Corrosion Conference Series，2017，5：3618⁃3630.
9	Shukla P K，Naraian S.Under⁃deposit corrosion in a sub⁃sea water injection pipeline—A case study［J］.NACE⁃International Corrosion Conference Series，2017，4：2296⁃2306.
10	万红霞，李婷婷，宋东东，等. X80管线钢在硫酸盐还原菌作用下的腐蚀行为［J］.表面技术，2020，49（9）：281⁃290.
11	高晋.油田生产水中Ca²⁺含量对20号钢腐蚀行为的影响［J］.石油化工安全环保技术，2020，36（1）：30⁃33.
12	杨寨.海上某油田海底管线的腐蚀失效原因［J］.腐蚀与防护，2016，37（1）：76⁃79.
13	ASTM Committee G⁃1.Corrosion of Metals. Standard practice for preparing， cleaning， and evaluating corrosion test specimens［M］.［S.l.］：ASTM International，2017.
14	盛铭军，王秀英.城市管网生长环物质组成研究分析［J］.工业用水与废水，2006，37（3）：60⁃62.
15	Li H X，Yang J Z，Zhang L，et al. Influence of thermophilic sulfate⁃reducing bacteria and deposited CaCO₃ on the corrosion of water injection system［J］.Engineering Failure Analysis， 2019，95：359⁃370.
16	Xu J， Sun C， Yan M C， et al.Corrosion of carbon steel Q235 in a crevice under a simulated disbonded coating［J］.Corrosion，2014，70（7）：686⁃694.
17	舒韵，闫茂成，魏英华，等.X80管线钢表面SRB生物膜特征及腐蚀行为［J］.金属学报，2018，54（10）：68⁃76.
18	Sherar B W A，Power I M，Keech P G，et al.Characterizing the effect of carbon steel exposure in sulfide containing solutions to microbially induced corrosion［J］. Corrosion Science，2011，53（3）：955⁃960.
19	韩霞，杨军，王子明，等.Q235钢在油田污水处理系统中的垢下腐蚀行为［J］.腐蚀与防护，2020，41（2）：14⁃18.
20	Cui W， Han D， Zhang X， et al.CO₂ corrosion and the inhibitor effectiveness under sand deposits in offshore pipeline ［J］.NACE⁃International Corrosion Conference Series，2014，3：9⁃13.
21	刘宏伟，徐大可，吴亚楠，等.微生物生物膜下的钢铁材料腐蚀研究进展［J］.腐蚀科学与防护技术，2015，27（5）：409⁃418.
22	Wu T，Yang P，Zhang M，et al.Microbiologically induced corrosion of X80 pipeline steel in an acid soil solution：（II） Corrosion morphology and corrosion product analysis［J］.Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection，2014，34（4）：353⁃358.
23	Duan J Z，Wu S R，Zhang X J，et al.Corrosion of carbon steel influenced by anaerobic biofilm in natural seawater［J］. Electrochimica Acta，2009，54（1）：22⁃28.
24	朱敏，袁永锋，刘俊，等.Incoloy825合金在不同温度3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为［J］.中国腐蚀与防护学报，2016，36（6）：631⁃636.
25	Feliu V，González J A，Andrade C，et al.Equivalent circuit for modeling the steel⁃concrete interface. I. Experimental evidence and theoretical predictions［J］.Corrosion Science，1998，40（6）：975⁃993.
26	林海波，张巨伟，李思雨.温度对316L不锈钢在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响［J］.辽宁石油化工大学学报，2019，39（2）：56⁃60.
27	贺俊凯，王丹，赵猛，等.A3F和X70钢在H₂S环境下腐蚀行为研究［J］.石油化工高等学校学报，2021，34（2）：66⁃70.

元素	质量分数
C	0.220
Si	0.220
Mn	0.510
S	0.028
P	0.012

元素	质量分数
C	0.220
Si	0.220
Mn	0.510
S	0.028
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组分	质量浓度
NaCl	24.530
Na₂SO₄	4.090
CaCl₂	1.232
NaHCO₃	0.964
MgCl₂	0.764

组分	质量浓度
NaCl	24.530
Na₂SO₄	4.090
CaCl₂	1.232
NaHCO₃	0.964
MgCl₂	0.764

区域	质量分数/%
区域	C	O	P	S	Fe	Ca
A	9.01	2.55	—	—	88.08	0.36
B	12.87	11.70	2.87	15.57	56.06	0.93
C	12.95	25.73	—	—	3.96	57.36
D	11.41	12.90	2.73	8.10	40.07	24.79

硫酸盐还原菌对CaCO₃垢层下20号钢腐蚀的影响

Effect of Sulfate⁃Reducing Bacteria on Corrosion of 20^# Steel under CaCO₃ Scale

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11	6.500	1.458	0.915 6	3 490.000	6.880	0.461 3	4.571	3 494.571
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[1]	吴念初, 李月, 王蕤. 浸泡时间对B10铜镍合金钼酸盐转化膜性能的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2024, 44(2): 55-62.
[2]	张贵霖, 李卓远, 吴玉国, 王丹, 王孝磊. 原油储罐罐底腐蚀缺陷最佳补板形状研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(5): 50-55.
[3]	李俊池, 谢飞. CO₂增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(1): 38-42.
[4]	彭贤民, 林成, 郭丽丽, 史艳华, 乔忠立, 林丽彬. Nb质量分数对Al⁃15Si⁃xNb涂层组织与耐蚀性能的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(1): 49-53.
[5]	李翌晨, 谢飞, 李健, 张晓龙, 赵阳, 吴玉国. 海洋环境下X52管线钢的腐蚀行为研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(5): 26-31.
[6]	赵志伟, 姜文全, 郭俊峰, 安延海, 李志, 张瑶. 石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(5): 80-83.
[7]	程振玉, 王丹, 谢飞, 姜锦涛, 杨海燕. 油水两相流体系下的CO₂腐蚀行为研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(1): 41-46.
[8]	陆莹, 马贵阳. π型管液固两相冲刷腐蚀数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(4): 52-57.
[9]	王思瑶, 王岳. 交流干扰和阴保作用下辅助阳极电化学行为研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2020, 40(1): 59-64.
[10]	朱原池，吴玉国. 基于有限元分析的冻土区埋地腐蚀管道力学行为研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2019, 39(5): 65-72.
[11]	王军成，王岳. 集输管线盲通管冲刷腐蚀数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2019, 39(5): 73-77.
[12]	闫腾飞，姜昊君，姜文全，李强，岳云雪，余睿哲. 减黏裂化换热管束腐蚀泄漏机理与防护研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2019, 39(5): 83-87.
[13]	姚园. 渤海油田腐蚀垢卡油管打捞工艺技术 —以绥中36⁃1A井为例[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2019, 39(2): 83-87.
[14]	商乾, 杨剑锋, 刘文彬, 陈良超. 常减压装置的腐蚀检测及寿命分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2018, 38(1): 20-25.
[15]	邵冬雪, 吴明, 谢飞, 王丹. 不锈钢在海水中腐蚀特性研究进展[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2018, 38(1): 26-30.