Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili da onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Mikrobna korozija (MIC) je ozbiljan problem u mnogim industrijama, jer može dovesti do ogromnih ekonomskih gubitaka. Super dupleks nehrđajući čelik 2707 (2707 HDSS) se koristi u morskom okruženju zbog svoje odlične hemijske otpornosti. Međutim, njegova otpornost na MIC nije eksperimentalno dokazana. Ova studija ispitala je ponašanje MIC 2707 HDSS uzrokovanog morskom aerobnom bakterijom Pseudomonas aeruginosa. Elektrohemijska analiza je pokazala da u prisustvu biofilma Pseudomonas aeruginosa u mediju 2216E dolazi do pozitivne promjene potencijala korozije i povećanja gustine struje korozije. Analiza rendgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS) pokazala je smanjenje sadržaja Cr na površini uzorka ispod biofilma. Vizuelna analiza udubljenja pokazala je da je biofilm P. aeruginosa proizveo maksimalnu dubinu udubljenja od 0,69 µm tokom 14 dana inkubacije. Iako je ovo malo, ukazuje na to da 2707 HDSS nije potpuno imun na minimalnu inhibitornu koncentraciju (MIC) biofilmova P. aeruginosa.
Dupleks nehrđajući čelici (DSS) se široko koriste u raznim industrijama zbog savršene kombinacije odličnih mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju1,2. Međutim, lokalizirano tačkasto nanošenje se i dalje javlja i utiče na integritet ovog čelika3,4. DSS nije otporan na mikrobnu koroziju (MIC)5,6. Uprkos širokom rasponu primjena DSS-a, još uvijek postoje okruženja u kojima otpornost DSS-a na koroziju nije dovoljna za dugotrajnu upotrebu. To znači da su potrebni skuplji materijali sa većom otpornošću na koroziju. Jeon i saradnici7 su otkrili da čak i super dupleks nehrđajući čelici (SDSS) imaju neka ograničenja u pogledu otpornosti na koroziju. Stoga su u nekim slučajevima potrebni super dupleks nehrđajući čelici (HDSS) sa većom otpornošću na koroziju. To je dovelo do razvoja visoko legiranih HDSS-a.
Otpornost na koroziju DSS-a zavisi od odnosa alfa i gama faza i osiromašen je Cr, Mo i W regionima 8, 9, 10 koji se nalaze uz drugu fazu. HDSS sadrži visok sadržaj Cr, Mo i N11, stoga ima odličnu otpornost na koroziju i visoku vrijednost (45-50) ekvivalentnog broja otpornosti na koroziju (PREN) određenog kao težinski % Cr + 3,3 (težinski % Mo + 0,5 težinski % W) + 16 težinski % N12. Njegova odlična otpornost na koroziju zavisi od uravnoteženog sastava koji sadrži približno 50% feritne (α) i 50% austenitne (γ) faze. HDSS ima bolja mehanička svojstva i veću otpornost na koroziju izazvanu hloridima. Poboljšana otpornost na koroziju proširuje upotrebu HDSS-a u agresivnijim hloridnim okruženjima kao što su morska okruženja.
MIC su glavni problem u mnogim industrijama, kao što su naftna, plinska i vodoprivredna industrija14. MIC čini 20% svih oštećenja od korozije15. MIC je bioelektrohemijska korozija koja se može primijetiti u mnogim okruženjima. Biofilmovi koji se formiraju na metalnim površinama mijenjaju elektrohemijske uslove, čime utiču na proces korozije. Opšte je mišljenje da je MIC korozija uzrokovana biofilmovima. Elektrogeni mikroorganizmi jedu metale kako bi dobili energiju koja im je potrebna za preživljavanje17. Nedavne MIC studije su pokazale da je EET (ekstracelularni prijenos elektrona) faktor koji ograničava brzinu MIC-a izazvanog elektrogenim mikroorganizmima. Zhang i saradnici18 su pokazali da elektronski posrednici ubrzavaju prijenos elektrona između ćelija Desulfovibrio sessificans i nehrđajućeg čelika 304, što rezultira težim MIC napadom. Anning i saradnici19 i Wenzlaff i saradnici20 su pokazali da biofilmovi korozivnih sulfatno-redukujućih bakterija (SRB) mogu direktno apsorbirati elektrone iz metalnih podloga, što rezultira jakim korozijskim korozijom.
Poznato je da je DSS osjetljiv na MIC u medijima koji sadrže SRB-ove, bakterije koje redukuju željezo (IRB) itd. 21. Ove bakterije uzrokuju lokalizirano udubljivanje na površini DSS-a ispod biofilmova 22,23. Za razliku od DSS-a, MIC za HDSS24 nije dobro poznat.
Pseudomonas aeruginosa je gram-negativna, pokretna, štapićasta bakterija koja je široko rasprostranjena u prirodi25. Pseudomonas aeruginosa je također glavna mikrobna grupa u morskom okruženju, uzrokujući povišene koncentracije minimalne inhibitorne koncentracije (MIC). Pseudomonas je aktivno uključen u proces korozije i prepoznat je kao pionirski kolonizator tokom formiranja biofilma. Mahat i sar.28 i Yuan i sar.29 pokazali su da Pseudomonas aeruginosa ima tendenciju povećanja brzine korozije mekog čelika i legura u vodenim okruženjima.
Glavni cilj ovog rada bio je istražiti svojstva MIC 2707 HDSS-a uzrokovanog morskom aerobnom bakterijom Pseudomonas aeruginosa korištenjem elektrohemijskih metoda, metoda analize površine i analize produkata korozije. Elektrohemijske studije, uključujući potencijal otvorenog kola (OCP), linearni polarizacijski otpor (LPR), elektrohemijsku impedancijsku spektroskopiju (EIS) i potencijalnu dinamičku polarizaciju, provedene su kako bi se proučilo ponašanje MIC 2707 HDSS-a. Energetski disperzivna spektrometrijska analiza (EDS) provedena je za detekciju hemijskih elemenata na korodiranoj površini. Pored toga, rendgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) korištena je za određivanje stabilnosti pasivizacije oksidnog filma pod utjecajem morskog okruženja koje sadrži Pseudomonas aeruginosa. Dubina udubljenja mjerena je pod konfokalnim laserskim skenirajućim mikroskopom (CLSM).
Tabela 1 prikazuje hemijski sastav 2707 HDSS. Tabela 2 pokazuje da 2707 HDSS ima odlična mehanička svojstva sa granicom tečenja od 650 MPa. Na slici 1 prikazana je optička mikrostruktura 2707 HDSS tretiranog rastvorom. U mikrostrukturi koja sadrži oko 50% austenitne i 50% feritne faze, vidljive su izdužene trake austenitne i feritne faze bez sekundarnih faza.
Na slici 2a prikazan je potencijal otvorenog kola (Eocp) u odnosu na vrijeme izlaganja za 2707 HDSS u abiotičkom mediju 2216E i bujonu P. aeruginosa tokom 14 dana na 37°C. Pokazuje da se najveća i najznačajnija promjena Eocp javlja u prvih 24 sata. Vrijednosti Eocp u oba slučaja dostigle su vrhunac od -145 mV (u poređenju sa SCE) oko 16 sati, a zatim su naglo pale, dostigavši ​​-477 mV (u poređenju sa SCE) i -236 mV (u poređenju sa SCE) za abiotički uzorak i kupone P Pseudomonas aeruginosa, respektivno. Nakon 24 sata, vrijednost Eocp 2707 HDSS za P. aeruginosa bila je relativno stabilna na -228 mV (u poređenju sa SCE), dok je odgovarajuća vrijednost za nebiološke uzorke bila približno -442 mV (u poređenju sa SCE). Eocp u prisustvu P. aeruginosa bio je prilično nizak.
Elektrohemijska studija 2707 HDSS uzoraka u abiotičkom mediju i bujonu Pseudomonas aeruginosa na 37 °C:
(a) Eocp kao funkcija vremena ekspozicije, (b) krivulje polarizacije na 14. dan, (c) Rp kao funkcija vremena ekspozicije i (d) icorr kao funkcija vremena ekspozicije.
Tabela 3 prikazuje parametre elektrohemijske korozije 2707 HDSS uzoraka izloženih abiotskim i Pseudomonas aeruginosa medijima tokom perioda od 14 dana. Tangente anodne i katodne krivulje su ekstrapolirane kako bi se dobili presjeci koji daju gustoću struje korozije (icorr), potencijal korozije (Ecorr) i Tafelov nagib (βα i βc) prema standardnim metodama30,31.
Kao što je prikazano na slici 2b, pomak krive P. aeruginosa prema gore rezultirao je povećanjem Ecorr u poređenju s abiotičkom krivuljom. Vrijednost icorr, koja je proporcionalna brzini korozije, povećala se na 0,328 µA cm-2 u uzorku Pseudomonas aeruginosa, što je četiri puta više nego u nebiološkom uzorku (0,087 µA cm-2).
LPR je klasična nedestruktivna elektrohemijska metoda za brzu analizu korozije. Također je korištena za proučavanje MIC32. Na slici 2c prikazan je polarizacijski otpor (Rp) kao funkcija vremena izlaganja. Viša vrijednost Rp znači manju koroziju. U prvih 24 sata, Rp 2707 HDSS dostigao je vrhunac od 1955 kΩ cm2 za abiotske uzorke i 1429 kΩ cm2 za uzorke Pseudomonas aeruginosa. Slika 2c također pokazuje da se vrijednost Rp brzo smanjila nakon jednog dana, a zatim ostala relativno nepromijenjena tokom sljedećih 13 dana. Vrijednost Rp uzorka Pseudomonas aeruginosa iznosi oko 40 kΩ cm2, što je mnogo niže od vrijednosti od 450 kΩ cm2 nebiološkog uzorka.
Vrijednost icorr je proporcionalna ujednačenoj brzini korozije. Njena vrijednost se može izračunati pomoću sljedeće Stern-Girijeve jednačine:
Prema Zoe i saradnicima33, tipična vrijednost Tafelovog nagiba B u ovom radu uzeta je kao 26 mV/dec. Slika 2d pokazuje da je icorr nebiološkog uzorka 2707 ostao relativno stabilan, dok je uzorak P. aeruginosa znatno fluktuirao nakon prvih 24 sata. Vrijednosti icorr uzoraka P. aeruginosa bile su za red veličine veće od vrijednosti nebioloških kontrola. Ovaj trend je u skladu s rezultatima polarizacijske otpornosti.
EIS je još jedna nedestruktivna metoda koja se koristi za karakterizaciju elektrohemijskih reakcija na korodiranim površinama. Spektri impedancije i izračunate vrijednosti kapacitivnosti uzoraka izloženih abiotičkoj sredini i rastvoru Pseudomonas aeruginosa, otpor pasivnog filma/biofilma Rb formiranog na površini uzorka, otpor prenosa naboja Rct, električni kapacitet dvostrukog sloja Cdl (EDL) i konstantni QCPE parametri faznog elementa (CPE). Ovi parametri su dalje analizirani uklapanjem podataka korištenjem modela ekvivalentnog kola (EEC).
Na slici 3 prikazani su tipični Nyquistovi dijagrami (a i b) i Bodeovi dijagrami (a' i b') za 2707 HDSS uzoraka u abiotičkom mediju i bujonu P. aeruginosa za različita vremena inkubacije. Prečnik Nyquistovog prstena se smanjuje u prisustvu Pseudomonas aeruginosa. Bodeov dijagram (slika 3b') pokazuje povećanje ukupne impedanse. Informacije o vremenskoj konstanti relaksacije mogu se dobiti iz faznih maksimuma. Na slici 4 prikazane su fizičke strukture zasnovane na monosloju (a) i dvosloju (b) i odgovarajućim elektrokemijskim elektranama (EEC). CPE je uveden u EEC model. Njegova admitansa i impedancija izražene su na sljedeći način:
Dva fizička modela i odgovarajuća ekvivalentna kola za prilagođavanje spektra impedance uzorka 2707 HDSS:
gdje je Y0 vrijednost KPI, j je imaginarni broj ili (-1)1/2, ω je ugaona frekvencija, n je indeks snage KPI manji od jedan35. Inverzija otpora prijenosa naboja (tj. 1/Rct) odgovara brzini korozije. Što je Rct manji, to je veća brzina korozije27. Nakon 14 dana inkubacije, Rct uzoraka Pseudomonas aeruginosa dostigao je 32 kΩ cm2, što je mnogo manje od 489 kΩ cm2 nebioloških uzoraka (Tabela 4).
CLSM i SEM snimci na Slici 5 jasno pokazuju da je biofilm na površini HDSS uzorka 2707 nakon 7 dana gust. Međutim, nakon 14 dana, pokrivenost biofilmom je bila slaba i pojavile su se neke mrtve ćelije. Tabela 5 prikazuje debljinu biofilma na HDSS uzorcima 2707 nakon izlaganja P. aeruginosa tokom 7 i 14 dana. Maksimalna debljina biofilma promijenila se sa 23,4 µm nakon 7 dana na 18,9 µm nakon 14 dana. Prosječna debljina biofilma također je potvrdila ovaj trend. Smanjila se sa 22,2 ± 0,7 μm nakon 7 dana na 17,8 ± 1,0 μm nakon 14 dana.
(a) 3D CLSM slika nakon 7 dana, (b) 3D CLSM slika nakon 14 dana, (c) SEM slika nakon 7 dana i (d) SEM slika nakon 14 dana.
EMF je otkrio hemijske elemente u biofilmovima i produktima korozije na uzorcima izloženim P. aeruginosa tokom 14 dana. Na slici 6 prikazano je da je sadržaj C, N, O i P u biofilmovima i produktima korozije znatno veći nego u čistim metalima, budući da su ovi elementi povezani s biofilmovima i njihovim metabolitima. Mikrobima su potrebne samo tragovi hroma i željeza. Visoki nivoi Cr i Fe u biofilmu i produktima korozije na površini uzoraka ukazuju na to da je metalna matrica izgubila elemente zbog korozije.
Nakon 14 dana, u medijumu 2216E uočene su udubljenja sa i bez P. aeruginosa. Prije inkubacije, površina uzoraka je bila glatka i bez defekata (Sl. 7a). Nakon inkubacije i uklanjanja biofilma i produkata korozije, najdublja udubljenja na površini uzoraka ispitana su korištenjem CLSM-a, kao što je prikazano na Sl. 7b i c. Nije pronađeno očigledno udubljivanje na površini nebioloških kontrola (maksimalna dubina udubljenja 0,02 µm). Maksimalna dubina udubljenja uzrokovana P. aeruginosa bila je 0,52 µm nakon 7 dana i 0,69 µm nakon 14 dana, na osnovu prosječne maksimalne dubine udubljenja iz 3 uzorka (za svaki uzorak odabrano je 10 maksimalnih dubina udubljenja). Postignuta su 0,42 ± 0,12 µm i 0,52 ± 0,15 µm, respektivno (Tabela 5). Ove vrijednosti dubine udubljenja su male, ali važne.
(a) prije izlaganja, (b) 14 dana u abiotičkom okruženju i (c) 14 dana u bujonu Pseudomonas aeruginosa.
Na slici 8 prikazani su XPS spektri različitih površina uzoraka, a hemijski sastav analiziran za svaku površinu sažet je u tabeli 6. U tabeli 6, atomski procenti Fe i Cr u prisustvu P. aeruginosa (uzorci A i B) bili su mnogo niži od onih u nebiološkim kontrolama (uzorci C i D). Za uzorak P. aeruginosa, spektralna krivulja na nivou jezgra Cr2p je prilagođena četiri komponente vrha sa energijama vezivanja (BE) od 574,4, 576,6, 578,3 i 586,8 eV, koje se mogu pripisati Cr, Cr2O3, CrO3 i Cr(OH)3, respektivno (slika 9a i b). Za nebiološke uzorke, spektar glavnog nivoa Cr2p sadrži dva glavna vrha za Cr (573,80 eV za BE) i Cr2O3 (575,90 eV za BE) na slikama 9a. 9c i d, respektivno. Najuočljivija razlika između abiotičkih uzoraka i uzoraka P. aeruginosa bila je prisutnost Cr6+ i veći relativni udio Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) ispod biofilma.
Široki XPS spektri površine uzorka 2707 HDSS u dva medija su 7 i 14 dana, respektivno.
(a) 7 dana izloženosti P. aeruginosa, (b) 14 dana izloženosti P. aeruginosa, (c) 7 dana u abiotičkom okruženju i (d) 14 dana u abiotičkom okruženju.
HDSS pokazuje visok nivo otpornosti na koroziju u većini okruženja. Kim i saradnici2 su izvijestili da je HDSS UNS S32707 identificiran kao visoko legirani DSS sa PREN-om većim od 45. PREN vrijednost uzorka 2707 HDSS u ovom radu bila je 49. To je zbog visokog sadržaja hroma i visokog sadržaja molibdena i nikla, koji su korisni u kiselim okruženjima i okruženjima sa visokim sadržajem hlorida. Pored toga, dobro izbalansiran sastav i mikrostruktura bez defekata korisni su za strukturnu stabilnost i otpornost na koroziju. Međutim, uprkos odličnoj hemijskoj otpornosti, eksperimentalni podaci u ovom radu sugeriraju da 2707 HDSS nije potpuno imun na MIC biofilma P. aeruginosa.
Elektrohemijski rezultati su pokazali da se brzina korozije 2707 HDSS u bujonu P. aeruginosa značajno povećala nakon 14 dana u poređenju sa nebiološkim okruženjem. Na slici 2a, uočeno je smanjenje Eocp i u abiotičkom mediju i u bujonu P. aeruginosa tokom prvih 24 sata. Nakon toga, biofilm u potpunosti prekriva površinu uzorka, a Eocp postaje relativno stabilan36. Međutim, biološki nivo Eocp bio je mnogo viši od nebiološkog nivoa Eocp. Postoje razlozi za vjerovanje da je ova razlika povezana sa formiranjem biofilmova P. aeruginosa. Na slici 2d, u prisustvu P. aeruginosa, vrijednost icorr 2707 HDSS dostigla je 0,627 μA cm-2, što je za red veličine više od vrijednosti abiotske kontrole (0,063 μA cm-2), što je bilo u skladu sa vrijednošću Rct izmjerenom EIS-om. Tokom prvih nekoliko dana, vrijednosti impedanse u bujonu P. aeruginosa su se povećavale zbog prianjanja ćelija P. aeruginosa i formiranja biofilmova. Međutim, kada biofilm u potpunosti prekrije površinu uzorka, impedansa se smanjuje. Zaštitni sloj je napadnut prvenstveno zbog formiranja biofilmova i metabolita biofilma. Posljedično, otpornost na koroziju se vremenom smanjivala, a prianjanje P. aeruginosa uzrokovalo je lokaliziranu koroziju. Trendovi u abiotičkim okruženjima bili su drugačiji. Otpornost na koroziju nebiološke kontrole bila je mnogo veća od odgovarajuće vrijednosti uzoraka izloženih bujonu P. aeruginosa. Osim toga, za abiotske pristupe, vrijednost Rct 2707 HDSS dostigla je 489 kΩ cm2 14. dana, što je 15 puta više od vrijednosti Rct (32 kΩ cm2) u prisustvu P. aeruginosa. Dakle, 2707 HDSS ima odličnu otpornost na koroziju u sterilnom okruženju, ali nije otporan na MIC iz biofilmova P. aeruginosa.
Ovi rezultati se također mogu vidjeti na krivuljama polarizacije na slici 2b. Anodno grananje povezano je s formiranjem biofilma Pseudomonas aeruginosa i reakcijama oksidacije metala. U ovom slučaju, katodna reakcija je redukcija kisika. Prisustvo P. aeruginosa značajno je povećalo gustoću struje korozije, otprilike za red veličine više nego u abiotičkoj kontroli. To ukazuje na to da biofilm P. aeruginosa pojačava lokaliziranu koroziju 2707 HDSS. Yuan i sar.29 su otkrili da se gustoća struje korozije legure Cu-Ni 70/30 povećava pod djelovanjem biofilma P. aeruginosa. To može biti zbog biokatalize redukcije kisika biofilmovima Pseudomonas aeruginosa. Ovo zapažanje također može objasniti MIC 2707 HDSS u ovom radu. Moguće je da postoji i manje kisika pod aerobnim biofilmovima. Stoga, odbijanje ponovne pasivizacije metalne površine kisikom može biti faktor koji doprinosi MIC u ovom radu.
Dickinson i saradnici38 sugerišu da na brzinu hemijskih i elektrohemijskih reakcija može direktno uticati metabolička aktivnost sesilnih bakterija na površini uzorka i priroda produkata korozije. Kao što je prikazano na Slici 5 i u Tabeli 5, broj ćelija i debljina biofilma smanjili su se nakon 14 dana. To se razumno može objasniti činjenicom da je nakon 14 dana većina sesilnih ćelija na površini 2707 HDSS uginula zbog iscrpljivanja hranjivih tvari u medijumu 2216E ili oslobađanja toksičnih metalnih jona iz matrice 2707 HDSS. Ovo je ograničenje serijskih eksperimenata.
U ovom radu, biofilm P. aeruginosa doprinio je lokalnom smanjenju Cr i Fe ispod biofilma na površini 2707 HDSS (Sl. 6). Tabela 6 prikazuje smanjenje Fe i Cr u uzorku D u poređenju sa uzorkom C, što ukazuje na to da su rastvoreni Fe i Cr uzrokovani biofilmom P. aeruginosa opstali prvih 7 dana. Okruženje 2216E se koristi za simulaciju morskog okruženja. Sadrži 17700 ppm Cl-, što je uporedivo sa njegovim sadržajem u prirodnoj morskoj vodi. Prisustvo 17700 ppm Cl- bio je glavni razlog smanjenja Cr u 7- i 14-dnevnim abiotičkim uzorcima analiziranim XPS-om. U poređenju sa uzorcima P. aeruginosa, rastvaranje Cr u abiotičkim uzorcima bilo je mnogo manje zbog jake otpornosti 2707 HDSS na hlor u abiotičkim uslovima. Na Sl. 9 prikazano je prisustvo Cr6+ u pasivizirajućem filmu. Moguće je da je uključen u uklanjanje kroma sa čeličnih površina pomoću biofilmova P. aeruginosa, kako sugerišu Chen i Clayton.
Zbog rasta bakterija, pH vrijednosti podloge prije i poslije kultivacije bile su 7,4 i 8,2, respektivno. Dakle, ispod biofilma P. aeruginosa, korozija organskim kiselinama vjerovatno neće doprinijeti ovom radu zbog relativno visokog pH u glavnom mediju. pH nebiološkog kontrolnog medija se nije značajno promijenio (od početnih 7,4 do konačnih 7,5) tokom 14-dnevnog testnog perioda. Povećanje pH vrijednosti u sjemenskom mediju nakon inkubacije bilo je posljedica metaboličke aktivnosti P. aeruginosa i utvrđeno je da ima isti učinak na pH u odsustvu test traka.
Kao što je prikazano na Slici 7, maksimalna dubina udubljenja uzrokovana biofilmom P. aeruginosa bila je 0,69 µm, što je mnogo veće od dubine abiotičkog medija (0,02 µm). Ovo je u skladu s gore opisanim elektrohemijskim podacima. Dubina udubljenja od 0,69 µm je više od deset puta manja od vrijednosti od 9,5 µm prijavljene za 2205 DSS pod istim uslovima. Ovi podaci pokazuju da 2707 HDSS pokazuje bolju otpornost na MIC (mini-inhibirajuće inhibitore inhibitora) od 2205 DSS. Ovo ne bi trebalo da bude iznenađenje jer 2707 HDSS ima više nivoe Cr koji omogućavaju dužu pasivizaciju, teže je depasivirati P. aeruginosa i zbog svoje uravnotežene fazne strukture bez štetnih sekundarnih taloženja uzrokuje udubljivanje.
Zaključno, MIC udubljenja su pronađena na površini 2707 HDSS u bujonu P. aeruginosa u poređenju sa beznačajnim udubljenjima u abiotičkom okruženju. Ovaj rad pokazuje da 2707 HDSS ima bolju otpornost na MIC od 2205 DSS, ali nije potpuno imun na MIC zbog biofilma P. aeruginosa. Ovi rezultati pomažu u odabiru odgovarajućih nehrđajućih čelika i očekivanog životnog vijeka za morsko okruženje.
Kupon za 2707 HDSS obezbijedio je Metalurški fakultet Univerziteta Northeastern (NEU) u Shenyangu, Kina. Elementarni sastav 2707 HDSS prikazan je u Tabeli 1, koju je analizirao Odjel za analizu i ispitivanje materijala NEU. Svi uzorci su tretirani za čvrsti rastvor na 1180°C tokom 1 sata. Prije ispitivanja korozije, 2707 HDSS u obliku novčića sa gornjom otvorenom površinom od 1 cm2 poliran je do granulacije 2000 brusnim papirom silicijum karbida, a zatim poliran suspenzijom praha Al2O3 granulacije 0,05 µm. Stranice i dno su zaštićeni inertnom bojom. Nakon sušenja, uzorci su oprani sterilnom deionizovanom vodom i sterilizovani sa 75% (v/v) etanolom tokom 0,5 sati. Zatim su sušeni na vazduhu pod ultraljubičastim (UV) svjetlom tokom 0,5 sati prije upotrebe.
Soj morske Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 kupljen je od Centra za kolekciju morskih kultura Xiamen (MCCC), Kina. Pseudomonas aeruginosa uzgajana je u aerobnim uslovima na 37°C u tikvicama od 250 ml i staklenim elektrohemijskim ćelijama od 500 ml koristeći tečni medij Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kina). Podloga sadrži (g/l): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2SO4, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2CO3, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0,016 6NH26NH3, 3,0016 NH3, 5,0 pepton, 1,0 ekstrakt kvasca i 0,1 željezni citrat. Autoklavirati na 121°C 20 minuta prije inokulacije. Brojati sesilne i planktonske ćelije hemocitometrom pod svjetlosnim mikroskopom pri uvećanju od 400x. Početna koncentracija planktonske Pseudomonas aeruginosa odmah nakon inokulacije bila je približno 106 ćelija/ml.
Elektrohemijski testovi su provedeni u klasičnoj staklenoj ćeliji s tri elektrode i zapreminom medija od 500 ml. Platinski lim i zasićena kalomelova elektroda (SAE) bile su povezane s reaktorom putem Lugginovih kapilara ispunjenih slanim mostovima, koji su služili kao kontra i referentna elektroda, respektivno. Za izradu radnih elektroda, gumirana bakrena žica je pričvršćena na svaki uzorak i prekrivena epoksidnom smolom, ostavljajući oko 1 cm2 nezaštićenog područja za radnu elektrodu s jedne strane. Tokom elektrohemijskih mjerenja, uzorci su smješteni u 2216E medij i držani na konstantnoj temperaturi inkubacije (37°C) u vodenom kupatilu. Podaci o OCP, LPR, EIS i potencijalnoj dinamičkoj polarizaciji mjereni su pomoću Autolab potenciostata (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., SAD). LPR testovi su snimani pri brzini skeniranja od 0,125 mV s-1 u rasponu od -5 do 5 mV sa Eocp i frekvencijom uzorkovanja od 1 Hz. EIS je proveden sinusnim valom u frekventnom rasponu od 0,01 do 10.000 Hz koristeći primijenjeni napon od 5 mV pri stacionarnom stanju Eocp. Prije promjene potencijala, elektrode su bile u stanju mirovanja dok se nije dostigla stabilna vrijednost slobodnog potencijala korozije. Polarizacijske krivulje su zatim izmjerene od -0,2 do 1,5 V kao funkcija Eocp pri brzini skeniranja od 0,166 mV/s. Svaki test je ponovljen 3 puta sa i bez P. aeruginosa.
Uzorci za metalografsku analizu mehanički su polirani vlažnim SiC papirom granulacije 2000, a zatim dodatno polirani suspenzijom Al2O3 praha granulacije 0,05 µm za optičko posmatranje. Metalografska analiza je provedena pomoću optičkog mikroskopa. Uzorci su nagrizeni 10 težinskim rastvorom kalijum hidroksida 43.
Nakon inkubacije, uzorci su isprani 3 puta fosfatno puferiranim fiziološkim rastvorom (PBS) (pH 7,4 ± 0,2), a zatim fiksirani sa 2,5% (v/v) glutaraldehidom tokom 10 sati kako bi se fiksirali biofilmovi. Nakon toga su dehidrirani sa šaržiranim etanolom (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% i 100% po volumenu) prije sušenja na zraku. Konačno, zlatni film je nanesen na površinu uzorka kako bi se osigurala provodljivost za SEM posmatranje. SEM slike su fokusirane na mjesta sa najsjedećim ćelijama P. aeruginosa na površini svakog uzorka. Izvršena je EDS analiza kako bi se pronašli hemijski elementi. Za mjerenje dubine udubljenja korišten je Zeiss konfokalni laserski skenirajući mikroskop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Njemačka). Da bi se uočile korozijske rupe ispod biofilma, ispitni uzorak je prvo očišćen prema kineskom nacionalnom standardu (CNS) GB/T4334.4-2000 kako bi se uklonili produkti korozije i biofilm s površine ispitnog uzorka.
Analiza rendgenskom fotoelektronskom spektroskopijom (XPS, ESCALAB250 sistem za analizu površine, Thermo VG, SAD) provedena je korištenjem monohromatskog rendgenskog izvora (aluminijumska Kα linija energije 1500 eV i snage 150 W) u širokom rasponu energija vezivanja 0 pod standardnim uslovima od –1350 eV. Spektri visoke rezolucije snimljeni su korištenjem energije transmisije od 50 eV i koraka od 0,2 eV.
Inkubirani uzorci su uklonjeni i pažljivo isprani PBS-om (pH 7,4 ± 0,2) tokom 15 sekundi i 45 sekundi. Da bi se pratila bakterijska održivost biofilmova na uzorcima, biofilmovi su obojeni korištenjem LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit-a (Invitrogen, Eugene, OR, SAD). Kit sadrži dvije fluorescentne boje: zelenu fluorescentnu boju SYTO-9 i crvenu fluorescentnu boju propidijum jodida (PI). U CLSM metodi, fluorescentne zelene i crvene tačke predstavljaju žive i mrtve ćelije. Za bojenje, 1 ml smjese koja sadrži 3 µl SYTO-9 i 3 µl rastvora PI inkubiran je 20 minuta na sobnoj temperaturi (23°C) u mraku. Nakon toga, obojeni uzorci su pregledani na dvije talasne dužine (488 nm za žive ćelije i 559 nm za mrtve ćelije) korištenjem Nikon CLSM aparata (C2 Plus, Nikon, Japan). Debljina biofilma je mjerena u 3D režimu skeniranja.
Kako citirati ovaj članak: Li, H. i dr. Mikrobna korozija super dupleks nehrđajućeg čelika 2707 uzrokovana morskim biofilmom Pseudomonas aeruginosa. The Science. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pucanje usljed korozije pod naponom dupleks nehrđajućeg čelika LDX 2101 u rastvorima hlorida u prisustvu tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pucanje usljed korozije pod naponom dupleks nehrđajućeg čelika LDX 2101 u rastvorima hlorida u prisustvu tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korrozionno rastreskivanje pod naponom dupleksne neržaveujuće stali LDX 2101 u rastvoru hlorida u prisustvu tiolsulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pukotine usljed korozije pod naponom kod dupleks nehrđajućeg čelika LDX 2101 u rastvorima hlorida u prisustvu tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溶液中的应力腐蚀开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相nerđajući čelik在福代sulfat分下下南性性生于中囉肾像弭四 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korrozionno rastreskivanje pod naponom dupleksne neržavene stali LDX 2101 u rastvoru hlorida u prisustvu tiolsulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pukotine usljed korozije pod naponom kod dupleks nehrđajućeg čelika LDX 2101 u rastvoru hlorida u prisustvu tiosulfata.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Utjecaji termičke obrade rastvorom i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na rupičastu koroziju zavarenih spojeva hiperdupleksnog nehrđajućeg čelika. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Utjecaji termičke obrade rastvorom i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na rupičastu koroziju zavarenih spojeva hiperdupleksnog nehrđajućeg čelika.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Utjecaj obrade toplinom u rastvoru i dušika u zaštitnom plinu na otpornost zavarenih hiperdupleksnih nehrđajućih čelika na koroziju uzrokovanu rupičastom korozijom. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS固溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝抗点蚀性能的影响。 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Utjecaj obrade toplinom u rastvoru i dušika u zaštitnom plinu na otpornost zavarenih spojeva superdupleks nehrđajućeg čelika na koroziju uzrokovanu rupičastom korozijom.koros. nauka. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Komparativna studija u hemiji mikrobno i elektrohemijski izazvanog tačkastog oštećenja nehrđajućeg čelika 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Komparativna studija u hemiji mikrobno i elektrohemijski izazvanog tačkastog oštećenja nehrđajućeg čelika 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Komparativna hemijska studija mikrobiološke i elektrohemijske korozije nehrđajućeg čelika 316L. Ši, X., Avci, R., Geiser, M. i Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. i Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Komparativna hemijska studija mikrobiološkog i elektrohemijski izazvanog tačkastog oštećenja u nehrđajućem čeliku 316L.koros. nauka. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrohemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim rastvorima s različitim pH u prisustvu hlorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrohemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim rastvorima s različitim pH u prisustvu hlorida.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Elektrohemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim rastvorima s različitim pH u prisustvu hlorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的甈 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrohemijsko ponašanje nerđajućeg čelika tipa 双相 u prisustvu hlorida pri različitim pH vrednostima u alkalnom rastvoru.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Elektrohemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim rastvorima s različitim pH u prisustvu hlorida.Časopis za elektrohemiju. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI Utjecaj morskih biofilmova na koroziju: Sažet pregled. Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI Utjecaj morskih biofilmova na koroziju: Sažet pregled.Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI Utjecaji morskih biofilmova na koroziju: Kratak pregled. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Little, BJ, Lee, JS i Ray, RILittle, BJ, Lee, JS i Ray, RI Utjecaji morskih biofilmova na koroziju: Kratak pregled.Časopis za elektrohemiju. 54, 2-7 (2008).