海洋生物腐蚀..

1、大型污损生物降低钢腐蚀速率,增加局部腐蚀的机理: (l)大型污损生物屏蔽氧,降低腐蚀速率,但形成氧浓差电池,产 生局部腐蚀。 (2)大型污损生物阻隔了SRB生长所需的营养,抑制了SRB的繁殖 和活性。 在碳钢腐蚀与大型污损生物及SRB的关系研究发现，硬壳污 损生物有石灰质的外壳,且生命周期长,石灰质底座难以分解, 隔绝了氧和营养物质的传输,硬壳附着部位碳钢腐蚀较轻;而 藻类、软壳生物对氧和营养物质为部分阻挡,且生命周期短, 死亡后易腐烂、分解,补充丰富了SRB等腐蚀菌的营养,因此 藻类附着部位蚀坑较深。
海洋生物腐蚀防护技术很多，主要从物理和化学方法介绍。 物理法： 1、气泡屏障法 早期采用气泡屏障法阻止海洋生物附着，这是一种最简单 的物理方法，由于该法可靠性不够，因此很少采用。如果将这 种方法与化学法相结合，如将含可溶性会大大提高。 2、 涂层法 在基体材料表面涂覆可剥性涂层，当海洋生物附着时，涂 层一层一层剥落，阻止生物附着，有机锡自抛光共聚涂层能有 效阻碍海洋生物附着，这种涂层低毒环保、高效节能，有效使 用寿命长达5年。
海洋生物腐蚀及防护技术
目录
一、什么是海洋生物腐蚀 二、海洋生物腐蚀防护技术

一、什么是海洋生物腐蚀
海洋生物腐蚀是因生物附着、生长、繁殖、代 谢和死亡直接或间接造成的腐蚀被称为海洋生 物腐蚀。 简而言之就是生物附着在材料上而引起的生物 污损和腐蚀。 1、微观生物腐蚀 2、宏观生物腐蚀
1、微观生物腐蚀 微生物腐蚀可以看作是生物和非生物间电转移过程, 如被生物激活的金属氧化还原反应等。生物膜中除微生 物细胞外,还包括微生物的胞外聚合物,如蛋白、多糖、 脂类和核酸等,成分复杂,且随着生物种群、细胞生理状 态和环境因素的不同而各异，造成微生物腐蚀过程研究 的困难，至今没有统一的微生物腐蚀机理。 通常如果将生物膜模型化,其可分为材料表面、微生 物和基质、营养方式以及气相等4部分进行研究。
另一种不含生物杀灭剂的耐冲蚀有机硅涂层，其有效使用 寿命也能长达5年，含生物杀灭剂的SPCs更有竞争力。 3、 超声波和射线法 采用20-200 kHZ频率的超声波可驱赶海洋生物，防止生物 附着，但这种方法效果差，而且费用昂贵，成本高。利用锝 -99同位素产生β射线防止海洋生物附着相当有效，有应用 前景，持续有效期超过2年，但这种方法对健康和环保有潜 在威胁。 4、 其他物理方法 此外，利用温度、磁场、电场、电流、水力、液膜层、 强力水波等物理方法防止海洋生物附着，尚处于试验阶段。
微生物代谢过程主要在以下4个方面影响到腐蚀反应： 1)生物膜造成金属表面氧分布不均; 2)生物膜增大金属表面质子转移阻力; 3)微生物新陈代谢产生腐蚀物质,如酸; 4)新陈代谢产生能够引发阴极反应的物质。 微生物根据对氧的需求分为多种类型,如厌氧菌、 好氧菌等。腐蚀性的厌氧菌有硫酸盐还原菌(SRB), 腐蚀性的好氧菌有铁氧化菌、假单胞菌等。不同类 型的微生物对金属的腐蚀方式不同。
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宏观生物污损可引起铝合金缝隙腐蚀。对铝的长 期海水腐蚀研究发现,铝合金经长期全浸暴露,表 面有牡蛎、苔鲜虫、石灰虫及海藻等污损生物。 发现海生物污损对铝合金腐蚀有明显影响,.较深 的蚀点都在牡蛎或石灰虫下面及边缘,主要引起 缝隙腐蚀。
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二、海洋生物腐蚀防护技术 海洋工程设施,包括各种滨海和海上钢结构和钢筋混凝土 设施,诸如海洋跨海大桥、港口码头、滨海电厂、海底管线、 海上平台、海上船舶等固定和移动设施设备,是事关国计民生 和国防安全和建设的重要基础性设施。这些工程设施不仅量大 面广,而且投资巨大,通常要求30、50甚至上百年的安全服役运 行周期,保护这些设施的长期安全运行具有重大的经济意义和 社会意义。
微生物复合体系对腐蚀的影响
厌氧菌和好 氧菌混合,会产生协同效应,使金属腐蚀更加 严重。好氧菌在有氧状态下,造成钢铁腐蚀, 产生局部腐蚀产物,其下形成缺氧环境,从而 促进了厌氧菌迅速生长,两种菌的相互作用会 加速金属腐蚀。（拮抗效应）
2、宏观生物腐蚀 生物污损是不延续和不均一的附着过程,经初期阶段生物膜 形成后,紧接着大型污损生物的抱子或幼虫开始附着和生长,最 终形成宏观生物污损群落,包括植物绿藻、红藻和褐藻等,动物 藤壶、贻贝、石灰虫、海鞘和苔鲜虫等。在宏观污损生物群落 的演替过程中,特别是最初阶段,不但表面覆盖量变化,而且不 同种类的生物出现,优势物种随着时间演变.其复杂程度,比微 观生物污损更甚。
铁氧化菌(IOB) 因其对铁的氧化作用,直接造成钢铁腐蚀。在 IOB对不锈钢的腐蚀中,发现其主要造成局部腐蚀,当有IOB存在 时,代谢过程会影响生物膜构成的变化,导致腐蚀过程阴极或阳 极反应动力学的改变,同时造成不锈钢保护膜的化学变化,不锈 钢表面出现大量蚀坑,且生物代谢产生的氧化铁沉积在不锈钢表 面产生缝隙效果,造成缝隙腐蚀。
厌氧菌 SRB是常见的厌氧腐蚀性微生物,已成为 微生物腐蚀研究中常用的模型生物。研究表明SRB对 碳钢、不锈钢、低碳钢、铜镍合金等多种金属都造成 局部腐蚀。 对碳钢的腐蚀行为：SRB形成生物膜后,由碳钢阳极 溶解的电荷转移变成受限的离子扩散过程.腐蚀产物 不但含磷,而且有硫化物产生,构成不同的腐蚀产物结 构,腐蚀速率升高。SRB氢化酶活性和质子转移过程促 进了局部腐蚀加速.生物膜的不均匀性造成局部梯度, 放大了腐蚀的活性位。
化学法： 与物理法相比，化学法有效可靠，但容易破坏环境，杀灭 生物，且有害物的富集会危害人类的健康。船体油漆层的使 用寿命是与其厚度相关的，杀灭剂的储量一般不会超过5一 10年。对于尺寸较大的海洋生物附着来说，涂层保护相当有 效，但当涂层剥落或受损则效果下降。 1、 毒品渗出法 化学法工业防护所利用的化学品包括:有毒金属氧化物如 铜、锌、铅等金属氧化物;有机毒物如有机锡,有机铅、有机 砷等;氯气;臭氧。这类化学品能将附着海洋生物杀灭，但影 响生态环境。 2、 生物法 化学法自然防护所利用的是无毒化学品，其防附着机理是 排斥附着生物、脱附附着生物、防附着生物迁移。如从纯天 然物中提取的生物排斥剂,四甲基乙基二胺有效期可超过一 个半月。
好氧菌
假单胞菌是海水中最普遍的好氧微 生物,对铜镍合金、不锈钢等金属材料在海水 中的腐蚀进程有显著影响。 海洋假单胞菌对铜镍合金腐蚀的影响,发现 在假单胞菌存在时,铜镍合金的腐蚀速率增加。 细菌细胞首先附着在合金表面,形成不规则生 物膜,生物膜下形成微小蚀坑,细胞及EPS（胞 外聚合物）所具有的功能基团减缓了合金钝 化膜的形成过程,削弱了其自然保护作用。