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油气管道内腐蚀风险汇总(5) 发布时间:2020-08-03   浏览量:2368次

硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀


一、概 述


据统计,每年世界上约有1/3的冶金产品会因腐蚀而报废,其中约20%是由微生物引起的。微生物腐蚀(Microbiologically Influenced Corrosion,MIC)是金属表面、非生物腐蚀产物和细菌细胞及其代谢产物之间相互作用的结果,能够引起材料的结构及性能发生很大的变化,从而造成材料损伤。


在众多微生物腐蚀中,以硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB)对钢铁的腐蚀最为典型。本文以SRB腐蚀为例,概括性介绍下SRB腐蚀的危害、机理、影响因素及防控策略。

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二、硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀的危害


01局部腐蚀


SRB在金属表面的生长繁殖过程及其代谢产物,会影响其对金属腐蚀速率和电化学反应机理。SRB与金属的相互作用主要以加速腐蚀或影响腐蚀为主,形态主要表现为局部腐蚀(如孔蚀、缝隙腐蚀、沉积物垢下腐蚀等),同时会出现电偶腐蚀加速、环境敏感断裂等形式。


02加速结垢


SRB产生的酸性粘液物质,与水中的CO32-、HCO3-、HS-及其它阳离子作用后加速促进结垢。此外,腐蚀产物FeS与其他污垢结合后附着管道内壁,形成一种更适于SRB生长的封闭区域,导致局部腐蚀穿孔风险大大增加。

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03损坏设备


SRB腐蚀产物由于其相对密度介于油和水之间而悬浮在油水界面,增强了油水混合物的导电性。当油水混合物进入生产处理系统时,容易导致电脱水设备运行不稳或跳闸,甚至造成电脱水器极板击穿等损坏。


04堵塞地层


SRB腐蚀产物FeS是一种胶状沉淀物,其稳定性很好,会使回注水质变黑发臭。同时,悬浮物增加后再注入地下会堵塞地层,导致油层的吸水能力下降,注水压力不断升高,最终影响水井增注和油井生产。


三、硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀机理


微生物附着在金属表面形成生物膜后,可通过多种机理过程来影响金属的腐蚀过程: 


(1) 影响电化学腐蚀的阳极或阴极反应,尤其是能够分泌能够促进阴极还原的酶;


(2) 显著地改变了腐蚀反应类型,由均匀腐蚀可能转变为局部腐蚀;


(3) 新陈代谢过程会促进或抑制金属腐蚀的化合物;


(4) 生成生物膜结构,创造了生物膜内的腐蚀环境,改变金属表面状态。


然而,微生物腐蚀的过程中并不一定只遵循某一种机理,也不可能出现统一的机理。在实际情况中往往是几种机理共存或交互作用,因此需要判断是哪种机理在起主导作用,才能制定更为准确有效的控制措施。

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四、硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀影响因素


01pH值


pH是影响SRB生长繁殖的重要因素之一。SRB生长的pH值范围很广,一般为5.5~9.0,最佳为7.0~7.5。 


02温度


温度影响SRB活性及发挥最佳代谢功能,从而影响化学反应速率、腐蚀产物膜特性以及SRB生物活性等因素。


通常情况下,SRB对温度的适应能力较强,能够生存的温度为10~90℃。在油田环境下,SRB最适宜生长变窄,温度约为20~40℃。


有研究显示,在30~75℃范围内,SRB对X60钢的腐蚀速率随温度上升而增大。但亦有研究显示,SRB会在适宜温度中间出现腐蚀速率峰值。因此,需要根据现场情况进行针对性实验和分析后,确定温度影响的变化规律。


03氧浓度


普遍认为SRB是严格的厌氧菌,但同时也发现SRB在一定浓度的有氧环境下是可以存活。


SRB可耐受的环境溶解氧浓度为4.5mg/L,当环境中溶解氧浓度达到9.0mg/L时,SRB不能存活。


04水质成分


一般认为SRB生成的适宜矿化度在2×104~6×104mg/L之间,矿化度过高或过低都会对SRB的生长繁殖产生影响。当矿化度为103时,SRB只有少量生长。其他水中离子如SO42-作为SRB生长的养料来源之一,其浓度也对SRB的生长有一定的影响。


05工况条件


介质的流动状态(如流速的增大或减小、流态的变化等)均会对SRB生物膜的完整性、SRB数量累计和脱落产生影响。一般认为当流体静止或低流速时,SRB促进腐蚀的作用会更加明显。


未完待续  . . .

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