刘宏伟副教授课题组在海洋腐蚀防护理论研究领域取得新进展

硫酸盐还原菌腐蚀（SRB MIC）被认为是造成金属腐蚀的最主要的腐蚀性微生物，近年来国内外围绕着SRB腐蚀行为和机制开展了大量的研究工作，以期解决目前面临的SRB腐蚀问题。然而遗憾的是SRB腐蚀行为和机制复杂，受到的影响因素众多，目前还缺乏深入的SRB腐蚀行为研究工作。缓蚀剂普遍应用于油气田系统，用于控制管线钢的腐蚀，起到了良好的腐蚀控制效果。SRB和缓蚀剂之间的相互作用行为和规律对于缓蚀剂的缓蚀行为和缓蚀效率有很大影响，相关研究仍然比较匮乏。基于此，刘宏伟副教授课题组在前期研究工作基础上结合SRB腐蚀研究前沿进展，系统深入研究了SRB在有机碳源饥饿条件下与油气田普遍使用的咪唑啉类缓蚀剂之间的相互作用行为和机制。

图1腐蚀测试14天后浮游SRB(NSRB-P)和固着SRB(NSRB-S)的菌量变化

结果表明，在有机碳匮乏的情况下，SRB可以在CO₂饱和的海水中存活，如图1所示。SRB初始浓度比较高时可以抑制金属腐蚀，但当初始SRB浓度减少时，腐蚀会加速，从图2也可以看出初始浓度SRB比较高时有大量的SRB在金属附着，但是金属腐蚀较为轻微（图3）。说明，SRB在饥饿条件下腐蚀性较弱，相反反而抑制了金属的腐蚀，这个创新性发现颠覆了SRB一定会腐蚀金属的认识，也就是说特殊条件下SRB对金属还会具有保护作用。当加入咪唑啉缓蚀剂之后，研究发现初始SRB浓度较高时，缓蚀剂具有更高的缓蚀效率，金属均匀腐蚀和局部腐蚀速率均明显降低。在有机碳匮乏下具有高初始细胞浓度SRB在金属材料表面的吸附降低了金属的腐蚀速率，由于咪唑啉对SRB具有一定的毒性，当咪唑啉在界面吸附时可以与吸附的SRB发生交换，从而导致缓蚀效率增加。本文研究结果进一步丰富了SRB腐蚀防护基础理论，同时也进一步深入认识了SRB与缓蚀剂之间的界面作用行为和机制。

图2 腐蚀测试14天后不同初始SRB浓度条件下SEM表面形貌图：（a）对照；（b）对照+咪唑啉衍生物；（c）10⁷ cells/mL;（d）10⁷ cells/mL+咪唑啉衍生物；（e）10⁵ cells/mL;（f）10⁵ cells/mL+咪唑啉衍生物；（g）10³ cells/mL;（h）10³ cells/mL+咪唑啉衍生物

图3 腐蚀测试14天后去除表面腐蚀产物后样品表面3D形貌：（a）对照；（b）对照+咪唑啉衍生物；（c）10⁷ cells/mL;（d）10⁷ cells/mL+咪唑啉衍生物；（e）10⁵ cells/mL;（f）10⁵ cells/mL+咪唑啉衍生物；（g）10³ cells/mL;（h）10³ cells/mL+咪唑啉衍生物

相关成果发表在材料腐蚀领域顶级期刊Corrosion Science（Hongwei Liu* et al. Corrosion inhibition behavior of X80 pipeline steel by imidazoline derivative in the CO₂-saturated seawater containing sulfate-reducing bacteria with organic carbon starvation. Corrosion Science, 2022, 203: 110345.）。中山大学化学工程与技术学院为第一通讯单位，刘宏伟副教授为论文第一作者和通讯作者，本研究得到国家自然科学基金青年基金（51901253）、中山大学青年教师重点培育项目（19lgzd18）、广东省自然科学基金面上项目（2019A1515011135）等资助。