微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi) （MIC） 是指附著在(zai)(zai)材(cai)料(liao) （包(bao)括金(jin)(jin)屬及非金(jin)(jin)屬） 表面的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)膜中(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)命活動(dong)導致或促進材(cai)料(liao)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)壞的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)現象。它是一種(zhong)電(dian)化(hua)學過程，在(zai)(zai)能源、碳(tan)源、電(dian)子(zi)供體、電(dian)子(zi)受體和水的(de)(de)(de)(de)聯合作(zuo)用(yong)下完成。MIC以局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi) （點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)） 為主，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)、發展在(zai)(zai)時間和空(kong)間上具有(you)不可預見性(xing)，由(you)此引起(qi)的(de)(de)(de)(de)安全、環境以及經(jing)(jing)濟損(sun)失(shi)(shi)等問(wen)題越來(lai)(lai)越突出。2014年(nian)(nian)我國(guo)(guo)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)造(zao)(zao)成的(de)(de)(de)(de)經(jing)(jing)濟損(sun)失(shi)(shi)超過2萬億元，約占(zhan)(zhan)國(guo)(guo)內(nei)生(sheng)產(chan)總(zong)值的(de)(de)(de)(de)3.34%。微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)對金(jin)(jin)屬材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)占(zhan)(zhan)總(zong)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬材(cai)料(liao)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)約20%，在(zai)(zai)石油(you)(you)、天(tian)然(ran)氣輸送(song)管(guan)道行業(ye)，MIC所造(zao)(zao)成的(de)(de)(de)(de)損(sun)失(shi)(shi)占(zhan)(zhan)比達到(dao)15%~30%。據(ju)統(tong)計，地(di)埋管(guan)線50%的(de)(de)(de)(de)故障(zhang)來(lai)(lai)自微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)[5]。早在(zai)(zai)1954年(nian)(nian)，澳(ao)大利亞埋地(di)管(guan)道中(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)造(zao)(zao)成的(de)(de)(de)(de)損(sun)失(shi)(shi)便(bian)達到(dao)每年(nian)(nian)5~20億美(mei)元，由(you)于微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)使輸油(you)(you)管(guan)線的(de)(de)(de)(de)使用(yong)壽命從設(she)計的(de)(de)(de)(de)20 a減少到(dao)不足3 a。2002年(nian)(nian)，美(mei)國(guo)(guo)1項腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)損(sun)失(shi)(shi)調查(cha)表明，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)損(sun)失(shi)(shi)占(zhan)(zhan)其(qi)國(guo)(guo)內(nei)生(sheng)產(chan)總(zong)值的(de)(de)(de)(de)3.1%，其(qi)中(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)約占(zhan)(zhan)所有(you)金(jin)(jin)屬和建筑材(cai)料(liao)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)壞的(de)(de)(de)(de)20%，每年(nian)(nian)因(yin)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)損(sun)失(shi)(shi)約為30~50億美(mei)元。在(zai)(zai)中(zhong)國(guo)(guo)，每年(nian)(nian)因(yin)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)造(zao)(zao)成的(de)(de)(de)(de)損(sun)失(shi)(shi)高達500億元人民(min)幣(bi)[6]。據(ju)相(xiang)關(guan)調查(cha)，美(mei)國(guo)(guo)81%的(de)(de)(de)(de)嚴重(zhong)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)相(xiang)關(guan)，埋地(di)金(jin)(jin)屬腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)至少有(you)50%是由(you)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)參(can)與的(de)(de)(de)(de)[7]。在(zai)(zai)石油(you)(you)天(tian)然(ran)氣領域(yu)，美(mei)國(guo)(guo)油(you)(you)井77%以上的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)有(you)關(guan)。

微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)經濟(ji)損失巨(ju)大，人們對微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)認(ren)識(shi)由來已久(jiu)。1910年(nian)，Gains認(ren)為微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是美國Castgill水(shui)渠中腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)(wu)含(han)硫(liu)較(jiao)高的(de)(de)(de)原因。1923年(nian)，Stumper的(de)(de)(de)報告里就開始對微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)進行(xing)過詳細的(de)(de)(de)報道。在(zai)(zai)1940年(nian)，Starkey與(yu)Wight指出氧化(hua)(hua)(hua)-還原電(dian)位是發生(sheng)(sheng)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)否(fou)的(de)(de)(de)最(zui)可靠指標(biao)。在(zai)(zai)1931年(nian)發現氫化(hua)(hua)(hua)酶(mei)后大約3 a時(shi)(shi)間里，查明了地下管(guan)道第一(yi)個(ge)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)失效(xiao)事故(gu)的(de)(de)(de)案例。然(ran)而，長期以來由于缺乏對微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)機理(li)(li)的(de)(de)(de)深入(ru)了解，人們甚(shen)至認(ren)為微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)領域中的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)“迷(mi)”。最(zui)近20 a，金(jin)屬(shu)(shu)材料尤其(qi)是鋼鐵材料的(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)已引起了國內(nei)外科學(xue)(xue)家的(de)(de)(de)廣泛關注，微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)慢(man)(man)慢(man)(man)成(cheng)為金(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)領域中的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)研(yan)究(jiu)熱點。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)(shi)，研(yan)究(jiu)人員(yuan)對微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)機理(li)(li)也(ye)有(you)了進一(yi)步的(de)(de)(de)認(ren)識(shi)，如(ru)“陰極去極化(hua)(hua)(hua)”、“局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)池”、“代謝產物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)”和“直接(jie)電(dian)子轉移”等(deng)理(li)(li)論均對微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)進行(xing)了解釋(shi)。Usher及其(qi)合(he)作者對這(zhe)(zhe)些理(li)(li)論做了詳細的(de)(de)(de)總結，本文不再贅(zhui)述。隨著這(zhe)(zhe)一(yi)領域研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)不斷深入(ru)，人們認(ren)識(shi)到微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)機理(li)(li)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)必須結合(he)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)能量學(xue)(xue)和生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)方(fang)面的(de)(de)(de)知識(shi)，以更好(hao)地理(li)(li)解微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)過程(cheng)(cheng)。由此(ci)提出了“生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)催化(hua)(hua)(hua)陰極還原”理(li)(li)論 （BCSR）。該理(li)(li)論認(ren)為，金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)本質上(shang)是一(yi)個(ge)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)過程(cheng)(cheng)，在(zai)(zai)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)與(yu)金(jin)屬(shu)(shu)共存的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境中，當(dang)周圍環(huan)(huan)境中有(you)充足的(de)(de)(de)碳源時(shi)(shi)，細菌優先利用有(you)機物(wu)(wu)(wu)(wu)質作為電(dian)子供(gong)體(ti)，獲(huo)取(qu)能量，同(tong)時(shi)(shi)在(zai)(zai)此(ci)過程(cheng)(cheng)中微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)分泌一(yi)些具有(you)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)質導(dao)致(zhi)金(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)；當(dang)電(dian)子供(gong)體(ti) （如(ru)碳源） 不存在(zai)(zai)或消(xiao)耗掉之后，微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)用金(jin)屬(shu)(shu)代替碳源獲(huo)取(qu)電(dian)子，直接(jie)導(dao)致(zhi)金(jin)屬(shu)(shu)發生(sheng)(sheng)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。

無論是哪種(zhong)(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)機理(li)，其實質(zhi)(zhi)都是微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物為適應(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)存環境(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)(zhong)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)存策略。僅就管線的(de)(de)(de)(de)(de)外部微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)而言(yan)，管道(dao)多埋設(she)于土壤(rang)(rang)中(zhong)(zhong)，土壤(rang)(rang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物種(zhong)(zhong)類繁多。在(zai)土壤(rang)(rang)環境(jing)中(zhong)(zhong)，各種(zhong)(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物可能(neng)會(hui)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)共生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)、競爭、拮(jie)抗(kang)等不同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)作(zuo)(zuo)用。事實上，自然環境(jing)中(zhong)(zhong)不存在(zai)普適的(de)(de)(de)(de)(de)機理(li)來解釋所(suo)有(you)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)內在(zai)本質(zhi)(zhi)。由于不同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物在(zai)不同(tong)(tong)(tong)(tong)環境(jing)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)代謝不同(tong)(tong)(tong)(tong)，以(yi)及(ji)環境(jing)中(zhong)(zhong)多種(zhong)(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物相互(hu)作(zuo)(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de)復雜性，導(dao)(dao)致即(ji)使是同(tong)(tong)(tong)(tong)一種(zhong)(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物也會(hui)出現對(dui)于同(tong)(tong)(tong)(tong)種(zhong)(zhong)金屬不同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)行(xing)為。而實際情況中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)是幾(ji)種(zhong)(zhong)機理(li)以(yi)不同(tong)(tong)(tong)(tong)方(fang)式在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)過程(cheng)中(zhong)(zhong)共同(tong)(tong)(tong)(tong)起作(zuo)(zuo)用。但應(ying)該認識到(dao)，微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物導(dao)(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)過程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)傳遞(di)扮(ban)演(yan)著(zhu)重要的(de)(de)(de)(de)(de)角色[8]。探究金屬微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)中(zhong)(zhong)可能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)傳遞(di)載體，推斷金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)傳導(dao)(dao)機制，可尋找抑制微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)靶(ba)點和新(xin)方(fang)法(fa)，從(cong)而指(zhi)導(dao)(dao)發展(zhan)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)防治新(xin)方(fang)法(fa)。

1 管線鋼的微生(sheng)物腐蝕案例

我國(guo)自本世紀初西氣東輸(shu)一線(xian)工程(cheng)啟動，截(jie)止(zhi)到(dao)2015年底，長(chang)輸(shu)油(you)氣管(guan)(guan)道總里程(cheng)已達12萬公里，預計到(dao)“十(shi)三五”末將超過(guo)(guo)16萬公里[14]。這些縱橫交錯的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道一旦發生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失效，極易造成經(jing)濟損(sun)失、生態(tai)環境破壞(huai)和(he)人(ren)員傷亡。以往，人(ren)們總是(shi)用(yong)(yong)非(fei)生物的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)機制(zhi)來(lai)解釋觀(guan)察到(dao)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)現(xian)象，微(wei)(wei)生物對腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響往往被(bei)忽(hu)略，而實質上(shang)大多(duo)數的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)都是(shi)微(wei)(wei)生物參與下的(de)(de)(de)(de)電化學過(guo)(guo)程(cheng)。隨著檢(jian)測手段日益(yi)發展，微(wei)(wei)生物在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)越來(lai)越受到(dao)重視。近年來(lai)，國(guo)內外報道了(le)大量的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生物腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)失效案例(li)，微(wei)(wei)生物腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已經(jing)成為(wei)石油(you)、天然氣和(he)水處理等工業(ye)領域中非(fei)常棘手的(de)(de)(de)(de)難(nan)題。微(wei)(wei)生物腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會造成石油(you)管(guan)(guan)道的(de)(de)(de)(de)泄漏和(he)注(zhu)射井的(de)(de)(de)(de)堵塞，從而導(dao)致(zhi)石油(you)在(zai)生產(chan)、運輸(shu)過(guo)(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)潛在(zai)安(an)全(quan)風險。

微生(sheng)物(wu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)導致(zhi)的管(guan)(guan)(guan)線失(shi)效(xiao)案(an)(an)例最早(zao)是1934年(nian)由Von Wolzogen Kuhr等發(fa)現(xian)(xian)(xian)的。此后(hou)，研(yan)(yan)(yan)究(jiu)人員針對(dui)細(xi)菌對(dui)管(guan)(guan)(guan)線鋼腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的影響展開了大量(liang)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)。2000年(nian)，Li等[16]報道(dao)了韓國石油天然氣公(gong)司(si)1條(tiao)X65級長輸(shu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)因微生(sheng)物(wu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)導致(zhi)全面(mian)停工勘察。現(xian)(xian)(xian)場(chang)調(diao)查顯(xian)示，在失(shi)效(xiao)管(guan)(guan)(guan)線表(biao)面(mian)覆(fu)蓋著(zhu)一層易于剝離(li)的黑色沉(chen)淀(dian)物(wu)，滴加鹽酸(suan)后(hou)散發(fa)出(chu)(chu)臭雞蛋氣味，表(biao)明腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物(wu)為硫(liu)化(hua)物(wu)。隨(sui)后(hou)，研(yan)(yan)(yan)究(jiu)人員經過現(xian)(xian)(xian)場(chang)取(qu)樣(yang)和(he)實驗室研(yan)(yan)(yan)究(jiu)，從腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物(wu)分析、腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)坑的形(xing)貌(mao)特點和(he)土(tu)壤(rang)中高的細(xi)菌數量(liang)以及可(ke)(ke)利用(yong)的能源(yuan)和(he)碳源(yuan)，證實埋地(di)管(guan)(guan)(guan)線剝離(li)涂層下(xia)(xia)發(fa)生(sheng)了硫(liu)酸(suan)鹽還原菌 （SRB） 和(he)產(chan)酸(suan)菌 （APB） 的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。圖1為當時埋地(di)管(guan)(guan)(guan)線遭受微生(sheng)物(wu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的現(xian)(xian)(xian)場(chang)照(zhao)片、腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物(wu)形(xing)貌(mao)及坑腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)形(xing)貌(mao)。類似的案(an)(an)例同樣(yang)發(fa)生(sheng)在德(de)國，Enning等報道(dao)了1條(tiao)埋在沼澤地(di)下(xia)(xia)的輸(shu)氣管(guan)(guan)(guan)道(dao)發(fa)生(sheng)了剝離(li)涂層下(xia)(xia)的SRB腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，如圖2所示。圖中可(ke)(ke)見剝離(li)涂層下(xia)(xia)管(guan)(guan)(guan)道(dao)外(wai)壁出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)多處毗鄰的坑狀腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，造成(cheng)管(guan)(guan)(guan)壁的大幅減(jian)薄，給(gei)管(guan)(guan)(guan)道(dao)運(yun)輸(shu)帶來極大的安全隱患。

圖1   管線鋼(gang)剝(bo)離涂層下發(fa)生的(de)微生物腐蝕形貌

圖2   沼(zhao)澤地下(xia)輸氣管道發生硫酸鹽(yan)還(huan)原(yuan)菌腐蝕的(de)形(xing)貌(mao)

2004年，伊朗(lang)北部(bu)的(de)(de)(de)1條X52級埋地(di)管(guan)道發(fa)生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂，并(bing)導(dao)(dao)致(zhi)原油泄(xie)漏，造成巨(ju)大(da)損失(shi)。管(guan)線(xian)深埋地(di)下(xia)約1 m，開(kai)裂發(fa)生在一個樹(shu)木茂盛(sheng)的(de)(de)(de)小山丘頂(ding)部(bu)，此前該處(chu)發(fa)生過山體滑坡，導(dao)(dao)致(zhi)管(guan)線(xian)外部(bu)涂層(ceng)發(fa)生剝(bo)離。現(xian)場調研(yan)表(biao)明，裂紋起源于管(guan)線(xian)外表(biao)面，并(bing)向內表(biao)面擴展，許多(duo)大(da)小不(bu)一的(de)(de)(de)低淺點蝕(shi)(shi)坑(keng)分(fen)布(bu)在開(kai)裂區(qu)域，而且(qie)裂紋擴展路徑和(he)裂紋終止(zhi)處(chu)分(fen)布(bu)大(da)量點蝕(shi)(shi)坑(keng)。隨后的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)表(biao)明，管(guan)線(xian)表(biao)面的(de)(de)(de)聚(ju)乙烯涂層(ceng)的(de)(de)(de)起泡和(he)剝(bo)離為SRB創造了適宜(yi)的(de)(de)(de)生存環境，使(shi)得剝(bo)離涂層(ceng)下(xia)的(de)(de)(de)管(guan)線(xian)鋼(gang)發(fa)生點蝕(shi)(shi)，加之季節(jie)性降(jiang)雨和(he)滑坡引起的(de)(de)(de)外加應(ying)力為管(guan)線(xian)鋼(gang)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂提供了適合條件(jian)。

2006年(nian)，美國阿(a)拉斯加隸屬于英國石油(you)(you)(you)公(gong)司 （BP） 的(de)(de)(de)Prudhoe Bay油(you)(you)(you)田(tian)(tian)的(de)(de)(de)1條863 km原油(you)(you)(you)管道發(fa)生泄漏，這(zhe)是該油(you)(you)(you)田(tian)(tian)30多年(nian)開(kai)發(fa)歷史中最大的(de)(de)(de)一次泄漏事(shi)(shi)故(gu)。這(zhe)條線(xian)路擔負著運(yun)輸(shu)全(quan)美國每(mei)年(nian)用(yong)油(you)(you)(you)量的(de)(de)(de)20%，Prudhoe Bay油(you)(you)(you)田(tian)(tian)突然停止原油(you)(you)(you)供應，造成(cheng)環境的(de)(de)(de)嚴重污(wu)染和(he)國際油(you)(you)(you)價的(de)(de)(de)大幅度上升。事(shi)(shi)后，經過權威部門調查研究，微生物腐蝕被認為是造成(cheng)這(zhe)次事(shi)(shi)故(gu)的(de)(de)(de)主(zhu)要原因。

2011年，Bhat等(deng)報道(dao)了微(wei)生(sheng)物腐(fu)蝕導致(zhi)直徑為(wei)196 mm、壁厚6.4 mm的(de)X46級石油(you)(you)和產出(chu)水(shui)運(yun)輸(shu)管道(dao)在服役(yi)8個月后失(shi)效(xiao)，導致(zhi)大量石油(you)(you)泄漏，造成附近農田的(de)大面積污(wu)染(ran)。同樣(yang)在2011年，Al-Jaroudi等(deng)報道(dao)了1條直徑686 mm、長(chang)25.5 km、材質為(wei)C1018鋼的(de)原(yuan)油(you)(you)埋地(di)管道(dao)在服役(yi)3 a后有(you)8處泄漏，研(yan)(yan)究人員通過現場(chang)調研(yan)(yan)、實驗室(shi)分析、原(yuan)油(you)(you)以及水(shui)樣(yang)的(de)檢測等(deng)研(yan)(yan)究，最(zui)終認定(ding)原(yuan)油(you)(you)中(zhong)的(de)SRB是(shi)導致(zhi)管道(dao)失(shi)效(xiao)的(de)罪(zui)魁(kui)禍首。

2013年，中國(guo)新疆(jiang)1條(tiao)X52級(ji)輸油(you)管道發生爆管泄露事(shi)件。在這(zhe)之前，該(gai)條(tiao)管道沿線起伏管段(duan)曾多(duo)次發生內腐蝕穿孔(kong)泄漏事(shi)故(gu)。對(dui)事(shi)故(gu)的最(zui)終調查認為(wei)，該(gai)管段(duan)起伏較大，原(yuan)油(you)流量較低(di)，難以(yi)將微量游(you)離水(shui)(shui)或(huo)積(ji)水(shui)(shui)帶走而聚積(ji)在低(di)洼處(chu)，使得(de)SRB大量繁殖導致(zhi)局部(bu)腐蝕失效。

2014年(nian)，牛(niu)濤等報道了1條X60級(ji)輸氣管(guan)線(xian)鋼管(guan)在埋(mai)地1 a后(hou)，7.1 mm厚的(de)管(guan)身(shen)出現腐蝕(shi)孔漏氣現象(xiang)，通過現場調研及(ji)取樣分析表明(ming)(ming)，腐蝕(shi)孔附近的(de)腐蝕(shi)產物表面含有(you)大量S和Cl，明(ming)(ming)確了蝕(shi)孔產生(sheng)的(de)原因為SRB造成的(de)微生(sheng)物腐蝕(shi)。

2016年，Xiao等報道了1條X52級從中國(guo)甘肅運往寧(ning)夏的原油管道因遭(zao)受SRB和氧腐蝕共(gong)同作用導致管線早期失效。

除(chu)此之外，Jack等在聚氯乙烯(xi)和(he)聚烯(xi)烴涂層下觀(guan)察(cha)到了管線鋼的微生物腐(fu)蝕(shi)(shi)。Pikas[26]調查(cha)了美國德克薩斯(si)州和(he)新澤西州的4段(duan)管道失效原因，結(jie)果表明，瀝(li)青(qing)/煤(mei)焦油瓷漆涂層下的管線鋼發(fa)生了微生物腐(fu)蝕(shi)(shi)。加(jia)拿(na)大橫加(jia)公司調查(cha)表明，每(mei)6起管道外部腐(fu)蝕(shi)(shi)失效事故中(zhong)，大約(yue)有3起是由于微生物腐(fu)蝕(shi)(shi)引起的。

2 管線鋼的MIC研究(jiu)

SRB廣泛(fan)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)于(yu)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)、海水(shui)、河水(shui)、地(di)下(xia)管(guan)(guan)(guan)道以(yi)及油氣井等無(wu)氧或極(ji)少(shao)氧環境中，它是(shi)一類在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)理和形(xing)態(tai)上互不相(xiang)同，通過氧化有機(ji)化合(he)物(wu)(wu)(wu)或分子(zi)氫，將硫酸(suan)鹽、亞硝(xiao)酸(suan)鹽、硫代硫酸(suan)鹽甚至是(shi)單質S （作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)其電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)傳遞鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最終電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)受體） 還原成(cheng)H2S獲得生(sheng)存(cun)能量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原核微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)統稱。SRB是(shi)誘(you)發或加(jia)(jia)速(su)(su)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)典型(xing)細(xi)菌，它造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)分布廣泛(fan)且影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)最大(da)。因此，研(yan)(yan)(yan)究(jiu)人員(yuan)對(dui)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)多(duo)集(ji)中于(yu)SRB菌種(zhong)。Chen等研(yan)(yan)(yan)究(jiu)認為(wei)(wei)(wei)，SRB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)會降(jiang)低X70管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開路(lu)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)，而且相(xiang)比(bi)無(wu)菌條(tiao)(tiao)件(jian)，含有SRB條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)會變大(da)。同時(shi)還認為(wei)(wei)(wei)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)沒(mei)有SRB存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)，施加(jia)(jia)-775 mV （vs SCE） 陰(yin)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)保(bao)護(hu)可(ke)以(yi)完全避(bi)免X70管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)剝離(li)涂(tu)層下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，然而SRB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)使其陰(yin)極(ji)保(bao)護(hu)失去作(zuo)(zuo)用。Alabbas等研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了(le)(le)(le)(le)有/無(wu)SRB參與(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)X80管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)行為(wei)(wei)(wei)。結(jie)果表(biao)(biao)明，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)含有SRB條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)X80管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)是(shi)不含SRB條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)6倍之多(duo)，可(ke)見SRB對(dui)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)重性(xing)(xing)。Wu等先后研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了(le)(le)(le)(le)X80管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)有/無(wu)應(ying)(ying)力加(jia)(jia)載、不同陰(yin)極(ji)保(bao)護(hu)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)，SRB對(dui)X80管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)開裂敏感性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)。結(jie)果表(biao)(biao)明，SRB誘(you)導的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)開裂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直接(jie)原因；SRB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)理活動和外加(jia)(jia)陰(yin)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)共同提高(gao)了(le)(le)(le)(le)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)敏感性(xing)(xing)，而這種(zhong)敏感性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)隨著外加(jia)(jia)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低而有所減弱。研(yan)(yan)(yan)究(jiu)人員(yuan)分別在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)中性(xing)(xing)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)浸(jin)出(chu)液和酸(suan)性(xing)(xing)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)浸(jin)出(chu)液環境下(xia)，研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了(le)(le)(le)(le)有/無(wu)SRB對(dui)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)。結(jie)果表(biao)(biao)明，實驗(yan)初期SRB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)理活動減緩了(le)(le)(le)(le)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)，實驗(yan)后期SRB又加(jia)(jia)速(su)(su)了(le)(le)(le)(le)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)。Kuang等研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了(le)(le)(le)(le)SRB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)長過程對(dui)碳鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)。結(jie)果表(biao)(biao)明，碳鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)SRB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)繁(fan)殖階段最大(da)，而且與(yu)(yu)SRB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)代謝(xie)產物(wu)(wu)(wu)積(ji)聚息息相(xiang)關。此外，國(guo)內外研(yan)(yan)(yan)究(jiu)學者還不同程度(du)地(di)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)形(xing)態(tai)對(dui)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)、交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)和微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)共同作(zuo)(zuo)用對(dui)管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)行為(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)、管(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)表(biao)(biao)征(zheng)以(yi)及其它方(fang)面做了(le)(le)(le)(le)大(da)量研(yan)(yan)(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)(zuo)。

然而(er)，管線鋼的(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)研究(jiu)(jiu)報(bao)道(dao)多(duo)集中在(zai)外(wai)部環境因(yin)素(su)對(dui)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)影響(xiang)等方(fang)面(mian)，對(dui)管線鋼材料本身的(de)(de)(de)諸多(duo)因(yin)素(su)對(dui)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)影響(xiang)鮮有(you)報(bao)道(dao)。Mara和Williams （1972） 研究(jiu)(jiu)了碳(tan)鋼中的(de)(de)(de)碳(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)對(dui)SRB腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)行(xing)為的(de)(de)(de)影響(xiang)。結果(guo)表明(ming)(ming)，隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)鋼中碳(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)，微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)增大，但(dan)相關(guan)原(yuan)(yuan)因(yin)并沒(mei)有(you)闡明(ming)(ming)。另一(yi)項(xiang)研究(jiu)(jiu)表明(ming)(ming)，大腸(chang)(chang)桿菌(jun) （Escherichia coli） 的(de)(de)(de)參與會(hui)加(jia)速(su)不(bu)同(tong)碳(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)Fe-C合金腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，但(dan)其腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)與碳(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)并沒(mei)有(you)直接關(guan)系(xi)。Javed等認(ren)為微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)與細(xi)菌(jun)在(zai)鋼表面(mian)上(shang)附(fu)著(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)數量(liang)(liang)(liang)有(you)很大關(guan)系(xi)，為此在(zai)不(bu)同(tong)強度級(ji)別和不(bu)同(tong)組織形態(tai)下對(dui)低碳(tan)鋼的(de)(de)(de)細(xi)菌(jun)初始附(fu)著(zhu)(zhu)(zhu)數量(liang)(liang)(liang)進行(xing)了原(yuan)(yuan)位(wei)統(tong)計。結果(guo)表明(ming)(ming)，在(zai)與細(xi)菌(jun)共(gong)培養的(de)(de)(de)1 h內，隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)鋼中碳(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)，珠光體含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)增加(jia)，鋼的(de)(de)(de)強度相應增高，大腸(chang)(chang)桿菌(jun)在(zai)其表面(mian)的(de)(de)(de)附(fu)著(zhu)(zhu)(zhu)數量(liang)(liang)(liang)減少(shao)。另外(wai)，研究(jiu)(jiu)者[40,41]還認(ren)為，碳(tan)鋼的(de)(de)(de)晶粒(li)尺寸越小，其附(fu)著(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)細(xi)菌(jun)數量(liang)(liang)(liang)越多(duo)，表明(ming)(ming)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)隨(sui)(sui)晶粒(li)尺寸減小而(er)增大。

3 管線鋼的(de)微生物腐蝕防治

3.1 生(sheng)(sheng)物(wu)膜是導(dao)致發生(sheng)(sheng)微生(sheng)(sheng)物(wu)腐蝕(shi)的主(zhu)要原因

生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)是目前公認的(de)導(dao)致發生(sheng)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐蝕(shi)的(de)主(zhu)要因素(su)之(zhi)一(yi)，即微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)附(fu)(fu)(fu)著(zhu)(zhu)于材(cai)料表(biao)面并形(xing)(xing)成生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)，是材(cai)料腐蝕(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)重要步驟(zou)。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)由(you)一(yi)種或多(duo)種微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)組成，并由(you)自身產生(sheng)的(de)胞外多(duo)聚物(wu)(wu)(wu) （主(zhu)要為多(duo)糖） 包圍而形(xing)(xing)成，它可(ke)以附(fu)(fu)(fu)著(zhu)(zhu)在幾乎(hu)所有(you)(you)材(cai)料的(de)表(biao)面。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)具有(you)(you)較強的(de)形(xing)(xing)成能力(li)，有(you)(you)研究[7]顯(xian)示(shi)放在海水中(zhong)數小時(shi)后即可(ke)在金屬板表(biao)面形(xing)(xing)成一(yi)層黏(nian)滑的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)形(xing)(xing)成過(guo)程(cheng)通常包括(kuo)如下步驟(zou)：首(shou)先，生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)最初是由(you)浮游細(xi)菌(jun)借助(zhu)微弱的(de)van der Waals力(li)和靜(jing)電(dian)接觸金屬表(biao)面；然后形(xing)(xing)成微菌(jun)落，造成持久牢(lao)固的(de)附(fu)(fu)(fu)著(zhu)(zhu)；接著(zhu)(zhu)細(xi)菌(jun)開始(shi)分泌生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)基質，隨著(zhu)(zhu)基質上不斷(duan)黏(nian)附(fu)(fu)(fu)上微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)代謝(xie)物(wu)(wu)(wu)、金屬離(li)子(zi)、腐蝕(shi)產物(wu)(wu)(wu)以及(ji)其它生(sheng)物(wu)(wu)(wu)等(deng)，最終形(xing)(xing)成成熟的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)。

生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)內(nei)是富含不(bu)溶性(xing)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)、低分(fen)子(zi)(zi)有(you)機酸、高(gao)分(fen)子(zi)(zi)胞聚糖(tang)所組成(cheng)的(de)(de)復雜混合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)，因此(ci)(ci)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)可與(yu)金(jin)(jin)屬表(biao)面發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)復雜的(de)(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學反(fan)應(ying)。它可以通過(guo)(guo)以下幾種方(fang)式影響腐(fu)蝕(shi)(shi)反(fan)應(ying)的(de)(de)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)：（1） 影響電(dian)(dian)化(hua)(hua)學腐(fu)蝕(shi)(shi)中(zhong)的(de)(de)陽極(ji)或陰(yin)極(ji)反(fan)應(ying)，分(fen)泌(mi)能(neng)夠促(cu)進陰(yin)極(ji)還原的(de)(de)酶；（2） 改(gai)變了腐(fu)蝕(shi)(shi)反(fan)應(ying)類(lei)型，由均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(shi)可能(neng)轉(zhuan)變為局部腐(fu)蝕(shi)(shi)；（3） 微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)新陳代謝(xie)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)促(cu)進或抑制(zhi)金(jin)(jin)屬腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)；（4） 生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)結構，創造(zao)了生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)內(nei)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境，改(gai)變金(jin)(jin)屬表(biao)面狀態。生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學領域的(de)(de)研究表(biao)明，附(fu)著在(zai)金(jin)(jin)屬表(biao)面的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)內(nei)的(de)(de)細(xi)菌(jun)，可通過(guo)(guo)直接電(dian)(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)移(yi) （細(xi)胞膜(mo)(mo)(mo)上的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)運蛋白） 或間接電(dian)(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)移(yi) （自身分(fen)泌(mi)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)小分(fen)子(zi)(zi)電(dian)(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)移(yi)載(zai)體） 從金(jin)(jin)屬獲得(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)，從而導致(zhi)金(jin)(jin)屬發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐(fu)蝕(shi)(shi)。因此(ci)(ci)，如果生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)被抑制(zhi)或破壞，微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐(fu)蝕(shi)(shi)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)機率(lv)將(jiang)大大減小。因此(ci)(ci)，控(kong)制(zhi)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)有(you)效(xiao)途徑之一就是控(kong)制(zhi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)在(zai)材料(liao)表(biao)面的(de)(de)形成(cheng)和生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長。

3.2 管(guan)線鋼的微生物腐蝕防治措施

目前(qian)，微生(sheng)物(wu)(wu)腐蝕(shi)防治(zhi)方法主要有(you)：（1） 物(wu)(wu)理方法，如使(shi)(shi)用紫外線照射(she)殺菌或對生(sheng)物(wu)(wu)膜進行(xing)外力刮擦；（2） 化學方法，如使(shi)(shi)用殺菌劑；（3） 防護性涂(tu)層，如在金屬材(cai)料表(biao)面涂(tu)覆抗(kang)菌涂(tu)層，涂(tu)覆防附著的(de)超滑(hua)或超疏水(shui)涂(tu)層使(shi)(shi)其表(biao)面不易被微生(sheng)物(wu)(wu)附著；（4） 生(sheng)物(wu)(wu)防治(zhi)法，即通過微生(sheng)物(wu)(wu)之(zhi)間的(de)競(jing)爭和拮抗(kang)等關系來防止微生(sheng)物(wu)(wu)腐蝕(shi)。

對(dui)于現役埋地輸(shu)送管(guan)線而(er)(er)(er)言，目(mu)前還沒有(you)行(xing)之有(you)效(xiao)的(de)方法(fa)來減緩或抑制微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)造成(cheng)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。這是(shi)(shi)因為管(guan)線的(de)外部(bu)(bu)通(tong)常(chang)聯合采用防(fang)護(hu)涂(tu)層和陰(yin)(yin)極(ji)保護(hu)來防(fang)止其腐(fu)(fu)蝕(shi)，其中(zhong)(zhong)防(fang)護(hu)涂(tu)層使管(guan)道(dao)(dao)表(biao)面與(yu)其周圍的(de)土(tu)壤腐(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)隔離，陰(yin)(yin)極(ji)保護(hu)確(que)保涂(tu)層局部(bu)(bu)缺(que)陷部(bu)(bu)位下(xia)的(de)管(guan)道(dao)(dao)表(biao)面得到電(dian)化(hua)學保護(hu)。然而(er)(er)(er)，絕緣(yuan)性防(fang)護(hu)涂(tu)層常(chang)因機械(xie)損(sun)傷、老化(hua)降(jiang)解、土(tu)壤應力(li)、陰(yin)(yin)極(ji)析氫等作用失(shi)去粘結力(li)而(er)(er)(er)發生(sheng)(sheng)(sheng)剝離，與(yu)管(guan)道(dao)(dao)表(biao)面間形成(cheng)縫(feng)隙，由(you)此給(gei)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)形成(cheng)了適宜生(sheng)(sheng)(sheng)存的(de)微(wei)(wei)(wei)環境(jing)(jing)，進而(er)(er)(er)導致發生(sheng)(sheng)(sheng)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)蝕(shi)，形成(cheng)點蝕(shi)或穿孔等。管(guan)線的(de)內部(bu)(bu)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)蝕(shi)防(fang)治最常(chang)用的(de)方法(fa)是(shi)(shi)使用殺菌(jun)劑(ji)(ji)，殺菌(jun)劑(ji)(ji)可直接殺死管(guan)線內介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)的(de)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)，達到抑制微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)目(mu)的(de)。但(dan)殺菌(jun)劑(ji)(ji)的(de)大量使用會增加環境(jing)(jing)的(de)負荷，破壞生(sheng)(sheng)(sheng)態環境(jing)(jing)，長期使用易誘導產生(sheng)(sheng)(sheng)耐藥(yao)菌(jun)，使其有(you)效(xiao)性喪失(shi)。而(er)(er)(er)且多數殺菌(jun)劑(ji)(ji)對(dui)浮游(you)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)較為有(you)效(xiao)，但(dan)對(dui)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)的(de)滲透和剝離能力(li)不足，很難殺死生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)中(zhong)(zhong)的(de)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)。

由(you)于管(guan)(guan)線(xian)的(de)(de)(de)特殊性和(he)所處(chu)環境(jing)的(de)(de)(de)復(fu)雜性，目前來(lai)看，管(guan)(guan)線(xian)微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)防治要(yao)綜(zong)合應用多(duo)種防治手段才能達到(dao)控制微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)效(xiao)果。例如應該發展綠色環保的(de)(de)(de)殺(sha)菌劑(ji)、殺(sha)菌劑(ji)增效(xiao)劑(ji)和(he)更為(wei)有效(xiao)的(de)(de)(de)物理刮(gua)擦方法。而耐微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕管(guan)(guan)線(xian)材料給微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)防治提供(gong)了(le)一個全(quan)新的(de)(de)(de)選(xuan)擇。

4 耐微生物腐蝕管(guan)線鋼(gang)的發展(zhan)

4.1 含Cu耐(nai)微生(sheng)物腐蝕(shi)管線鋼的研(yan)究(jiu)

微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)根源(yuan)在(zai)(zai)于(yu)(yu)(yu)(yu)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)在(zai)(zai)材料表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)形成的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜，所(suo)以(yi)(yi)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)防治主要(yao)就(jiu)是(shi)如何消除附著(zhu)在(zai)(zai)材料表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜。近(jin)年來(lai)，含(han)(han)(han)Cu抗菌(jun)(jun)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)廣泛研究使人們對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中加入適(shi)量(liang)(liang)Cu所(suo)具有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)抗菌(jun)(jun)性(xing)(xing)能(neng)和微量(liang)(liang)Cu離子(zi)釋放(fang)抑(yi)制(zhi)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜形成的(de)(de)(de)(de)(de)作用達成了共(gong)識。值得關注的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，中國科(ke)學院金屬研究所(suo)楊柯團隊近(jin)期將含(han)(han)(han)Cu抗菌(jun)(jun)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計思想拓展到管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中。研究表(biao)(biao)(biao)明(ming)，含(han)(han)(han)Cu管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與傳(chuan)統同強(qiang)度(du)級別管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有(you)(you)(you)相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能(neng) （表(biao)(biao)(biao)1和圖(tu)3），而(er)且鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中納米富(fu)Cu相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)為氫原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)分布提(ti)供了眾多位置，有(you)(you)(you)助于(yu)(yu)(yu)(yu)避(bi)免在(zai)(zai)局部區域產(chan)生(sheng)很高的(de)(de)(de)(de)(de)氫富(fu)集而(er)產(chan)生(sheng)微觀(guan)區域氫脆，從而(er)使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有(you)(you)(you)優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)抗氫致(zhi)開裂性(xing)(xing)能(neng)。由于(yu)(yu)(yu)(yu)富(fu)Cu相(xiang)析出(chu)(chu)賦予(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)抗菌(jun)(jun)功能(neng)，使管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)同時具備(bei)良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)腐蝕性(xing)(xing)能(neng)。圖(tu)4為含(han)(han)(han)Cu管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)含(han)(han)(han)有(you)(you)(you)SRB的(de)(de)(de)(de)(de)土(tu)壤浸出(chu)(chu)液中浸泡(pao)20 d后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕電流(liu)密度(du)曲線(xian)(xian)。可見，含(han)(han)(han)Cu管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕電流(liu)密度(du)要(yao)遠低(di)于(yu)(yu)(yu)(yu)普通管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。對表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜進行觀(guan)察可見，含(han)(han)(han)Cu管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang) （X80-Cu） 表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)附著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜明(ming)顯少于(yu)(yu)(yu)(yu)對照X80管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，表(biao)(biao)(biao)明(ming)含(han)(han)(han)Cu管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)可以(yi)(yi)有(you)(you)(you)效抑(yi)制(zhi)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜的(de)(de)(de)(de)(de)形成 （圖(tu)5）。除去(qu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)腐蝕產(chan)物(wu)(wu)(wu)后(hou)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕數量(liang)(liang)和最大(da)點蝕深度(du)均遠小于(yu)(yu)(yu)(yu)傳(chuan)統X80管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang) （圖(tu)6）。

表(biao)1   含Cu管(guan)線鋼 （X80-Cu） 和X80管(guan)線鋼的力學性(xing)能(neng)

圖3   含Cu管線鋼 （X80-Cu） 和X80管線鋼的拉伸應力-應變曲線和沖擊斷裂形貌

圖4   含Cu管線鋼 （X80-Cu） 和(he)X80管線鋼在含有(you)SRB的土(tu)壤浸(jin)出液中(zhong)的腐(fu)蝕電流(liu)密度(du)曲線

圖5   含Cu管線鋼(gang) （X80-Cu） 和X80管線鋼(gang)在含有SRB的土壤浸出液中浸泡(pao)20 d后的表面生物膜形貌

圖6   含Cu管(guan)線鋼(gang) （X80-Cu） 和(he)X80管(guan)線鋼(gang)在(zai)含有(you)SRB的土壤(rang)浸出液中浸泡20 d后(hou)的表面腐(fu)蝕坑形貌

為(wei)了(le)(le)進一步(bu)驗(yan)證含(han)(han)Cu管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐微生物(wu)腐蝕性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)，本(ben)課(ke)題組(zu)對(dui)該(gai)鋼(gang)(gang)進行了(le)(le)更長時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)耐SRB腐蝕性(xing)(xing)(xing)能研究。結(jie)果表明(ming)(ming)，含(han)(han)Cu管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)在(zai)含(han)(han)有(you)SRB的(de)(de)土壤(rang)模擬液中(zhong)浸泡60 d后的(de)(de)點(dian)蝕密度(du)和最大(da)點(dian)蝕深度(du)仍小于(yu)普通管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)。同時(shi)(shi)(shi)還可(ke)見，Cu在(zai)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)中(zhong)以富銅析出形(xing)式存(cun)在(zai)時(shi)(shi)(shi)，具(ju)有(you)更佳(jia)的(de)(de)耐微生物(wu)腐蝕性(xing)(xing)(xing)能。含(han)(han)Cu管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang) （X80-Cu） 與(yu)對(dui)照X80管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)在(zai)含(han)(han)Cu綠假單(dan)胞(bao)菌 （P. aeruginosa） 溶液中(zhong)的(de)(de)腐蝕實驗(yan)表明(ming)(ming)，含(han)(han)Cu管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)僅在(zai)5 d內(nei)便(bian)可(ke)以有(you)效(xiao)殺滅細菌 （圖(tu)7），使材(cai)料表面上的(de)(de)點(dian)蝕數量(liang)大(da)大(da)減少 （圖(tu)8）。

圖7   含(han)Cu管線鋼 （X80-Cu） 和X80管線鋼在含(han)有銅綠假單胞(bao)菌(jun)的溶液(ye)中浸泡5 d后的表面細菌(jun)活/死形(xing)貌

圖8   含Cu管(guan)(guan)線鋼 （X80-Cu） 和X80管(guan)(guan)線鋼在含有銅綠假(jia)單胞菌溶液中(zhong)浸泡14 d后的表面腐(fu)蝕坑(keng)形貌

4.2 含Cu耐(nai)微生物腐蝕管線鋼的今后(hou)研究方向

具(ju)有耐(nai)微生物腐(fu)蝕功(gong)能的(de)(de)(de)新型含Cu管線鋼在材料(liao)設計上(shang)是創新的(de)(de)(de)，然而(er)要推動其發展和未來(lai)應用，仍需要面(mian)臨很多科學(xue)和技術上(shang)的(de)(de)(de)挑戰。從材料(liao)學(xue)角度看，新型含Cu管線鋼降(jiang)低微生物腐(fu)蝕的(de)(de)(de)作(zuo)用機制是需要深入(ru)研究的(de)(de)(de)一個關鍵(jian)科學(xue)問題(ti)，具(ju)有鮮明學(xue)科交叉的(de)(de)(de)特點。

（1） Cu在管(guan)(guan)線鋼(gang)中的存(cun)在形式(shi)對耐(nai)(nai)微(wei)生(sheng)(sheng)物腐(fu)蝕性能(neng)的優(you)劣息息相關。正如前期(qi)研(yan)究結(jie)果所示(shi)，析出形式(shi)的納米富Cu相較固(gu)溶于基體(ti)中的Cu具有更佳的耐(nai)(nai)微(wei)生(sheng)(sheng)物腐(fu)蝕性能(neng)。因此，不(bu)同強度級別的管(guan)(guan)線鋼(gang)中的最佳Cu含量設計，以及富Cu析出相的形貌(mao)、尺(chi)寸、數量密(mi)度、與(yu)基體(ti)的位向關系(xi)等與(yu)管(guan)(guan)線鋼(gang)耐(nai)(nai)微(wei)生(sheng)(sheng)物腐(fu)蝕性能(neng)需要深(shen)入研(yan)究。

（2） 當(dang)含Cu管線鋼與(yu)含微生(sheng)物(wu)(wu)的腐蝕(shi)介質接觸時(shi)，關鍵元素Cu在材料與(yu)腐蝕(shi)介質界面處的存在價態(tai) （Cu0、Cu+或Cu2+） 是(shi)(shi)否與(yu)耐微生(sheng)物(wu)(wu)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)相關，何種(zhong)(zhong)價態(tai)或多種(zhong)(zhong)價態(tai)在抑制形成細菌生(sheng)物(wu)(wu)膜上(shang)有(you)何種(zhong)(zhong)作用等(deng)尚不是(shi)(shi)十分明確。

（3） 由于(yu)Cu的熔點比鋼鐵材料(liao)低，管線(xian)鋼在連鑄后(hou)熱機(ji)械控制(zhi)軋(ya)制(zhi) （TMCP） 過(guo)程(cheng)(cheng)中可能(neng)存在發生“銅脆”的風險，含Cu管線(xian)鋼的連鑄連軋(ya)過(guo)程(cheng)(cheng)要(yao)嚴格控制(zhi)，如何制(zhi)定科學合理的TMCP工(gong)藝(yi)是(shi)含Cu耐微生物腐蝕(shi)管線(xian)鋼實現工(gong)業(ye)化(hua)生產的基(ji)礎。

（4） 管線(xian)(xian)鋼的應(ying)用(yong)還需考慮焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)(neng)，Cu加入管線(xian)(xian)鋼勢必對(dui)焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)(neng)產生影響，對(dui)含(han)Cu耐微生物腐蝕管線(xian)(xian)鋼的焊(han)(han)接(jie)性(xing)及影響因素等仍需展開研(yan)究(jiu)。

這些問題的(de)進一步研究，對于優化含Cu耐微(wei)生物腐蝕(shi)管線鋼的(de)綜合性能和推(tui)動其發展及應用具(ju)有重要(yao)的(de)現實意義。

5 結語與展(zhan)望

隨著(zhu)微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)導(dao)致的(de)(de)(de)(de)管(guan)線失效案例的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，微(wei)生(sheng)物對(dui)油氣(qi)管(guan)道造成的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)問(wen)(wen)題(ti)已(yi)引起高(gao)度重(zhong)視(shi)。發達國(guo)(guo)家的(de)(de)(de)(de)管(guan)線鋪設較早，出現的(de)(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)問(wen)(wen)題(ti)頻(pin)繁、嚴重(zhong)。我國(guo)(guo)西氣(qi)東輸(shu)管(guan)線的(de)(de)(de)(de)鋪設至今已(yi)有近20 a，管(guan)線外部涂(tu)層(ceng)已(yi)進(jin)入老化降解期(qi)。可以預測(ce)，我國(guo)(guo)管(guan)線的(de)(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)問(wen)(wen)題(ti)在不久的(de)(de)(de)(de)將來會(hui)日益突出。然而，我國(guo)(guo)對(dui)管(guan)線微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)問(wen)(wen)題(ti)還沒有給予足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)關注(zhu)，尤其是從材料自身角度考慮微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)防治還未(wei)引起足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)視(shi)，因此對(dui)耐(nai)微(wei)生(sheng)物腐(fu)(fu)蝕(shi)管(guan)線材料的(de)(de)(de)(de)前瞻性(xing)研究(jiu)具(ju)有重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)戰(zhan)略(lve)意(yi)義。

雖然含Cu管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)具有良好的(de)耐微(wei)生(sheng)物(wu)腐蝕(shi)性能(neng)，但管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)中高含量(liang)Cu的(de)添加(jia)會對管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)其它性能(neng)帶來(lai)(lai)一(yi)(yi)定的(de)挑(tiao)戰，這是耐微(wei)生(sheng)物(wu)腐蝕(shi)含Cu管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)亟需研究的(de)課題(ti)，如何兼顧含Cu管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)的(de)綜合性能(neng)是未(wei)(wei)來(lai)(lai)的(de)研究重點。同時(shi)，單一(yi)(yi)添加(jia)某種(zhong)抗(kang)菌元素很難獲得綜合性能(neng)優異(yi)的(de)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)材料，開發(fa)復合型耐微(wei)生(sheng)物(wu)腐蝕(shi)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)，各種(zhong)抗(kang)菌元素的(de)優異(yi)性能(neng)互補，使得材料的(de)性能(neng)揚長避短(duan)，這將是未(wei)(wei)來(lai)(lai)耐微(wei)生(sheng)物(wu)腐蝕(shi)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)發(fa)展的(de)重要方(fang)向。