一种协同控制微生物腐蚀金属的方法及其应用技术

本发明专利技术属于金属腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种协同控制微生物腐蚀金属的方法及其应用，为降低金属的微生物腐蚀作用，本发明专利技术通过利用物理磁场与缓蚀剂的协同耦合作用，显著降低微生物对金属的腐蚀速率，提高缓蚀剂的缓蚀效率；同时还可利用缓蚀剂与磁场的协同耦合作用，在不改变缓蚀剂缓蚀效率的前提下，降低缓蚀剂的用量，减少了缓蚀剂对环境的污染；本发明专利技术首次同时引入物理磁场和缓蚀剂，通过二者的协同作用显著的降低金属材料的腐蚀速率，在油气田工业集输管线、海洋工程装备等金属的腐蚀与防护领域具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种协同控制微生物腐蚀金属的方法及其应用
本专利技术属于金属腐蚀与防护
，具体涉及一种协同控制微生物腐蚀金属的方法及其应用。
技术介绍
碳钢是石油天然气工业常用的管道材料，但是管道的腐蚀，包括CO2腐蚀和微生物腐蚀，不仅造成巨大的经济损失，而且会导致严重的安全事故。由于油田采出水含有大量的CO2，因此，油田管线普遍存在CO2腐蚀现象。如不采取任何缓解措施，腐蚀速率可达10毫米/年或以上。在微生物存在条件下，金属材料腐蚀尤其是局部腐蚀更为严重，局部腐蚀是造成尤其管线等装备服役失效的最主要原因之一。微生物腐蚀是指由于微生物的自身生命活动直接加速金属材料腐蚀或者通过其代谢产物间接地加速金属材料腐蚀的现象，微生物腐蚀是一个动态过程，其腐蚀机制极其复杂。统计表明，微生物腐蚀造成的经济损失约占总经济损失的20％左右。金属材料腐蚀是一个世界性难题，但是若能利用现有的防腐技术可减少约1/3的经济损失。对控制微生物腐蚀最常用的方法是添加杀菌剂，直接杀死管线介质中的微生物，进而控制微生物腐蚀。一方面，杀菌剂的大量使用会增加环境的负荷，带来很多环境问题，另一方面杀菌剂对浮游微生物较为有效，但却很难杀死生物膜中的微生物。微生物长期处于杀菌剂环境中还会产生抗药性，从而显著的降低杀菌剂的杀菌效率，因此单纯利用杀菌剂很难达到很好的控制微生物腐蚀的效果。缓蚀剂普遍应用于油气田系统控制管线的腐蚀，有机类吸附型缓蚀剂通过在钢铁材料表面形成纳米级的吸附薄膜，从而起到缓蚀的作用。有机缓蚀剂包括胺类、羧酸类、咪唑啉及其盐类或衍生物，缓蚀剂的缓蚀效率依赖于吸附膜的完整性和持久性。如果缓蚀剂膜不完整或表面覆盖有缺陷，一方面会降低缓蚀剂缓蚀效率，另一方面局部腐蚀依然会发生。由于缓蚀剂的高毒性，其广泛使用对环境造成了很大的威胁。此外，缓蚀剂的使用量大，价格也非常昂贵。尤其在微生物存在条件下，因为生物膜的形成，缓蚀剂膜的缺陷增多，缓蚀效率会显著的降低。因此，为了提高缓蚀剂或杀菌剂及缓蚀杀菌剂的抗腐蚀效率，有必要采用缓蚀剂与其他方法的联合使用，从而通过耦合协同作用，显著的降低微生物腐蚀速率，达到控制管线钢微生物腐蚀的目的。目前普遍使用的是采用多种缓蚀剂协同耦合来提高缓蚀剂的缓蚀效率，但是该方法应对微生物腐蚀效率依然很低，而且经济成本依然较高。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，利用物理的静磁场与缓蚀剂(或者缓蚀杀菌剂)协同耦合，显著的降低了微生物对金属的腐蚀速率，提高了缓蚀剂的缓蚀效率。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术提供一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，即利用磁场和缓蚀剂协同降低微生物对金属的腐蚀作用。本专利技术利用磁场和缓蚀剂协同降低微生物对金属的腐蚀作用，由于同时引入了物理磁场和缓蚀剂，一方面磁场和缓蚀剂均会对微生物活性产生影响，抑制微生物在金属材料表面的吸附生物膜的形成，另一方面磁场的存在可以保证缓蚀剂在材料表面吸附膜的完整性，减少缓蚀剂吸附膜的缺陷，从而起到协同作用，显著的降低微生物腐蚀金属的速率，达到控制微生物腐蚀的目的；在油气田工业集输管线、海洋工程装备等金属的腐蚀与防护领域具有重要的应用前景。优选地，所述磁场的强度为10-200mT。进一步的，所述磁场的强度为76mT。优选地，所述缓蚀剂的浓度为50-200mg/L。进一步的，所述缓蚀剂的浓度为100mg/L。优选地，所述缓蚀剂包括但不限于咪唑啉药剂。优选地，所述磁场包括但不限于物理静磁场。优选地，所述磁场为由磁铁组成的静磁场。优选地，所述微生物包括但不限于铁氧化菌。优选地，所述金属包括但不限于碳钢。本专利技术还提供上述的一种协同控制微生物腐蚀金属的方法在金属腐蚀与防护领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，通过利用物理磁场与缓蚀剂的协同耦合作用，显著降低微生物对金属的腐蚀速率，提高缓蚀剂的缓蚀效率；同时还可利用缓蚀剂与磁场的协同耦合作用，在不改变缓蚀剂缓蚀效率的前提下，降低缓蚀剂的用量，减少了缓蚀剂对环境的污染；本专利技术首次同时引入物理磁场和缓蚀剂，通过二者的协同作用显著的降低金属材料的腐蚀速率，在油气田工业集输管线、海洋工程装备等金属的腐蚀与防护领域具有重要的应用前景。附图说明图1为腐蚀测试装置的结构示意图；图2为缓蚀剂以及缓蚀剂和磁场组合对铁氧化菌的菌量变化影响图；图3为缓蚀剂、磁场，以及缓蚀剂和磁场耦合存在情况下21天后由铁氧化菌引起的微生物腐蚀失重图；图4为缓蚀剂、磁场，以及缓蚀剂和磁场耦合存在情况下的缓蚀效率图；图5为铁氧化菌对Q235钢的腐蚀形貌图；图6为铁氧化菌和缓蚀剂耦合存在情况下对Q235钢的腐蚀形貌图；图7为铁氧化菌和磁场耦合存在情况下对Q235钢的腐蚀形貌图；图8为铁氧化菌、缓蚀剂和磁场耦合存在情况下对Q235钢的腐蚀形貌图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到的。实施例1物理磁场和缓蚀剂协同控制微生物腐蚀的效果验证为验证物理磁场和缓蚀剂可以协同控制微生物的腐蚀作用，进行了以下试验：(1)原位腐蚀测试装置的搭建搭建如图1所示的腐蚀测试装置，该腐蚀测试装置置于磁场正中间，整个腐蚀实验于测试装置的正中间进行，通过调节磁铁之间的距离，控制磁场的强度为76mT，并使磁感线平行于试样表面。腐蚀测试装置内放置有用于观察腐蚀效果的Q235钢，测试时所用的含腐蚀菌测试溶液为含有10％铁氧化菌(Ironoxidizingbacteria，IOB)菌液的油田模拟水。其中，铁氧化菌液所用的铁氧化菌培养基包括0.5g的(NH4)2SO4，0.5g的NaNO3，0.2g的CaCl2，0.5g的K2HPO4，0.5g的MgSO4·7H2O，10g的柠檬酸铁铵，pH值为6.3。油田模拟水的化学组成成分为：2.9g的NaHCO3，0.0375g的MgSO4，0.105g的CaCl2，7.3g的NaCl，0.0007的K2SO4，4.88g的Na2SO4。测试溶液在实验开始之前，通高纯CO2气体1个小时。(2)微生物腐蚀测试利用上述腐蚀测试装置进行微生物腐蚀测试，测试时去除磁场，并加入含有10％IOB菌液的油田模拟水，实验前通入高纯CO2一个小时，考察IOB引起的微生物腐蚀速率和腐蚀形貌。(3)微生物和磁场(MF)共存腐蚀测试利用上述的腐蚀测试装置进行微生物和磁场共存腐蚀测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，其特征在于，利用磁场和缓蚀剂协同降低微生物对金属的腐蚀作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，其特征在于，利用磁场和缓蚀剂协同降低微生物对金属的腐蚀作用。


2.根据权利要求1所述的一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，其特征在于，所述磁场的强度为10-200mT。


3.根据权利要求1所述的一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，其特征在于，所述缓蚀剂的浓度为50-200mg/L。


4.根据权利要求1所述的一种协同控制微生物腐蚀金属的方法，其特征在于，所述缓蚀剂包括但不限于咪唑啉药剂。


5.根据权利要求1所述的一种协同控制微...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，李伟华，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44