一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法与流程

1.本发明涉及微生物腐蚀相关技术领域，具体为从用于对二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀进行模拟的试验方法。


背景技术：

2.微生物腐蚀是指与腐蚀体系中存在的微生物作用有关的金属腐蚀，是石油天然气工业中不可回避的问题，它对1/5以上的管道系统故障和2/5的油气输送管道内部腐蚀都和它有关，凡是同水、土壤和湿润空气相接触的金属构件，如地下输油、水、气管道，电缆，采油系统的油井、注水井，等都有微生物腐蚀的危害，微生物细胞新陈代谢的中间产物或最终产物的分泌物以及外酵素都能够引起材料失效，在生物膜与细菌群体之中，多种菌类是共处一起的，在发生厌氧腐蚀的同时也在发生好氧腐蚀，由于实际环境中影响微生物腐蚀过程的因素复杂而多变，同时也难以控制和定量描述，采用模拟生物环境的实验方法对评价管道二次水腐蚀，对揭示生物腐蚀的规律具有重要意义。
3.硫酸盐还原菌是一种生长在锈垢和沉淀物的内部的厌氧菌。目前的研究表明，硫酸盐还原菌的腐蚀机理主要包括代谢产物腐蚀机理、浓差电池腐蚀机理、腐蚀产物腐蚀机理，在管道内好氧菌群的大量繁殖，会在管道内形成粘泥及污垢，也为硫酸盐还原菌的生长繁殖创造了很好的条件。硫酸盐还原菌常引起点蚀，形成的黑色硫化物，会堵塞管道，由于在二次水管道中氧气含量较低，其水中有机物及其他化合物种类多，所以给硫酸盐还原菌提供了生存环境，会对管道造成一定程度的腐蚀。目前研究微生物腐蚀过程，通常是模拟方法对其特定的环境及水样进行腐蚀模拟，在含菌的培养基中对试样进行浸泡实验研究其腐蚀速率及腐蚀产物组成。
4.经检索，申请号为cn200810050346.7的专利“基于固体培养基的镁合金微生物腐蚀方法”对硫酸盐还原菌腐蚀过程的模拟，具体步骤包括试样加工及灭菌。液体培养基的配制及灭菌、细菌的培养及活化、使用带菌培养基在试样表面进行恒温腐蚀，虽然其方法实施过程相对简单，对试样表面处理要求低，便于对腐蚀过程进行原位观察，但是其不能对二次水腐蚀进行模拟，因为其水样中的营养物质是一定的，微生物数量会经历一个从增加到衰减的过程，由于真实二次水管道中微生物腐蚀影响的因素复杂多变，所以不能从单一的角度去对腐蚀进行评价，为此，提出一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，包括如下步骤：
8.t1、菌种和二次水准备：配制液体培养基对硫酸盐还原菌进行培养；通过现场水质报告中在实验室模拟配置二次水水样其电导率、ph、硬度及主要离子与原环境高度符合；
9.t2、再生水加注和微生物接种：往反应器中注入灭菌二次水按比例倒入培养硫酸
还原菌的液体培养基；
10.t3、试样准备和电极制备：制备测试电极，将试片用砂纸打磨、清洗、干燥，然后将试片安置到试验装置中；
11.t4、电化学监测：对于流速为0的静态试验采用在线监测即外接电化学工作站连接，监测试片在二次水环境中微生物腐蚀过程和行为，并对水样环境进行微生物计数，对于模拟管道流速试验，间隔性取出试片用万能表测其腐蚀电位，对水样进行微生物计数。计数技术采用现有方法进行。
12.采用上述的一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，流速为0的静态试验和模拟管道流速试验同时进行。
13.采用上述的一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，菌种是天然二次水管道中分离出的，接菌量小于或等于二次水体积3％。
14.采用上述的一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，模拟管道流速试验在bar反应器中进行，在试验前用高浓度naclo浓液进行消毒杀菌并用高纯水清洗反应器。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本试验方法可简便的实现对二次水管道中多因素作用下硫酸盐还原菌腐蚀过程的模拟，也可以实现管道材料对耐srb腐蚀的快速评价，从腐蚀性能的角度为金属在该环境下的腐蚀防护提供参考信息，实现多角度试验金属腐蚀。
具体实施方式
16.一种模拟二次水管道中硫酸盐还原菌(srb)腐蚀的试验方法，将待测试样进行预处理，然后将待测试样置于模拟二次水环境中，所述二次水中加入srb，之后采用失重法、电化学分析法、对试样表面分析进行综合评价：
17.实验一：流速为0的静态试验：
18.步骤一：菌种和二次水准备：配制合适的液体培养基进行硫酸盐还原菌菌种培养；从现场水质报告中实验室模拟配置二次水；培养基及所用器皿均采用高温蒸汽灭菌，高压蒸汽灭菌的优选条件为：103kpa，121℃，时长大于21min；
19.步骤二：二次水加注和微生物接种：往反应器中注入适量灭菌二次水按3％比例倒入培养硫酸还原菌的液体培养基；
20.步骤三：试样准备和电极制备；试样表面经过打磨后，放入无水乙醇中进行清洗，最后用丙酮清洗后热风吹干放在干燥器中储存，试验材料每组平行试样为3个，试样为矩形，具体尺寸为50
×
25
×
2mm(长
×
宽
×
高)。实验前测量并记录试样的原始重量(精确到0.0001g)。试样悬挂采用塑料绝缘导线，试样悬挂高度保持一致。同时制备电化学测试样品(样品切割为规格为φ10mm的圆片)，安置测试样品、辅助电极和参比电极。
21.步骤四：在线监测：工作电极为测试样品放在二次水环境中进行腐蚀、参比电极采用饱和甘汞电极，辅助电极采用铂电极，工作电极通过铜线与电化学工作站连接，开始监测样品在二次水环境中微生物腐蚀过程和行为，电化学方法采用华辰电化学工作站以及三电极体系进行电化学测试。电化学测试包括开路电位、交流阻抗以及塔菲尔曲线。工作电极为已制作三种金属材质电极，参比电极为饱和甘汞电极(sce)，辅助电极为铂电极，试验在恒
温水浴下进行。实验结束后用z-view软件进行数据拟合，分析规律。交流阻抗测试正弦波电压幅值为0.005v，测试频率为10-2hz～100khz，测试结果采用zsimpwin进行拟合。极化曲线测试的电位范围为开路电位
±
200mv，扫描速度为1mv/s。间隔性地进行微生物计数。
22.步骤五；失重法：试验在二次水样浸泡168h后的试样，采用去离子水清洗表面残留细菌，然后用热风吹干，干燥后对试样进行称重(精确到0.0001g)。参照国标gb/t14165-1993计算腐蚀速率，以下同。
23.步骤六：腐蚀后试样表面分析：试验在二次水样浸泡168h后的试样，对试样表面按照国标gb/t16545-1996进行腐蚀产物进行清洗，然后进行sem、xrd等分析。
24.试验二：模拟管道流速试验：
25.步骤一；菌种和二次水准备：选择和配制合适的液体培养基进行硫酸还原菌培养；从现场水质报告中实验室模拟配置二次水；培养基及所用器皿均采用高温蒸汽灭菌；
26.步骤二：试样准备；试样表面经过打磨后，放入无水乙醇中进行清洗，最后用丙酮清洗后热风吹干放在干燥器中储存，试验材料每组平行试样为2个，试样为矩形，具体尺寸为50
×
25
×
2mm(长
×
宽
×
高)。实验前测量并记录试样的原始重量(精确到0.0001g)。试样放入bar，并模拟二次水管道流速0.3m/s。
27.步骤二；二次水加注和微生物接种：往bar反应器中注入适量灭菌海水按3％比例接种微生物。
28.步骤三：按所选时间参数定期取出挂片进行失重法和表面分析，同时采用万能表测腐蚀电位变化，同时间隔性的进行微生物计数。
29.本试验计数方法菌种的mpn计数：采用绝迹稀释法，即用无菌注射器将待测定的水样逐级注入到测试瓶中，进行接种稀释后，置于培养箱培养，根据测试瓶阳性反应和稀释的倍数，采用mpn计数法计算出水样中活性细菌量总数。注意的是硫酸还原菌培养的厌氧小瓶需要高压灭菌2小时后使用。实验数据如下：
30.[0031][0032]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：t1、菌种和二次水准备：配制液体培养基对硫酸盐还原菌进行培养；通过现场水质报告中在实验室模拟配置二次水水样其电导率、ph、硬度及主要离子与原环境高度符合；t2、再生水加注和微生物接种：往反应器中注入灭菌二次水按比例倒入培养硫酸还原菌的液体培养基；t3、试样准备和电极制备：制备测试电极，将试片用砂纸打磨、清洗、干燥，然后将试片安置到试验装置中；t4、电化学监测：对于流速为0的静态试验采用在线监测即外接电化学工作站连接，监测试片在二次水环境中微生物腐蚀过程和行为，并对水样环境进行微生物计数，对于模拟管道流速试验，间隔性取出试片用万能表测其腐蚀电位，对水样进行微生物计数。计数技术采用现有方法进行。2.根据权利要求1所述的一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，流速为0的静态试验和模拟管道流速试验同时进行。3.根据权利要求1所述的一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，菌种是天然二次水管道中分离出的，接菌量小于二次水体积3％。4.根据权利要求1所述的一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，模拟管道流速试验在bar反应器中进行，在试验前用高浓度naclo浓液进行消毒杀菌并用高纯水清洗反应器。

技术总结
本发明公开一种评估二次水管道中硫酸盐还原菌腐蚀的试验方法，其试验方法包括菌种培养、模拟水样的制备、电极制备、在线电化学监测等步骤。本发明通过BAR反应器形成了对环境温度及流速的模拟，记录了腐蚀天数及对其相应的水样环境进行微生物计数，然后利用失重法、电化学方法、腐蚀试样表面分析综合评价试样耐腐蚀性能，在静态时还通过外接电化学工作站实现了二次水管道金属材料腐蚀过程的在线监测，采用本实验方法可简便的实现对管道中多因素作用下硫酸盐还原菌腐蚀过程的模拟，也可以实现对管道材料耐腐蚀性能的快速评价。对管道材料耐腐蚀性能的快速评价。


技术研发人员：陈文中 陈越 刘世念 黄华汉 蒋开洪 凌敏婵 谢佳 袁世豪 于海洋 龙翔 谢文明 车朝瑞 陈宇 蔡志鸿 杨文昭
受保护的技术使用者：湛江中粤能源有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/4