Kiitos vierailustasi Nature.comissa. Käyttämäsi selainversio tukee rajoitetusti CSS:ää. Parhaan kokemuksen saamiseksi suosittelemme käyttämään päivitettyä selainta (tai poistamaan yhteensopivuustilan Internet Explorerissa). Tällä välin tuen jatkamisen varmistamiseksi näytämme sivuston ilman tyylejä ja JavaScriptiä.
Mikrobikorroosio (MIC) on vakava ongelma monilla teollisuudenaloilla, koska se voi aiheuttaa valtavia taloudellisia tappioita. 2707 superduplex ruostumatonta terästä (2707 HDSS) on käytetty meriympäristöissä sen erinomaisen kemiallisen kestävyyden vuoksi. Sen kestävyyttä MIC:tä vastaan ​​ei kuitenkaan ole osoitettu kokeellisesti. Tässä tutkimuksessa 2707 mariginaaleurooppabakteerin aiheuttama Aerobicine HDSS. trokemiallinen analyysi osoitti, että Pseudomonas aeruginosa -biofilmin läsnä ollessa 2216E-väliaineessa tapahtui positiivinen muutos korroosiopotentiaalissa ja korroosion virrantiheyden kasvu. Röntgenfotoelektronispektroskopia (XPS) analyysi osoitti Cr-pitoisuuden laskun näytteen pinnalla biofilmin alla. μm 14 vuorokauden inkuboinnin aikana. Vaikka tämä on pieni määrä, se osoittaa, että 2707 HDSS ei ole täysin immuuni P. aeruginosan biofilmien MIC:lle.
Ruostumattomia duplex-teräksiä (DSS) käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla niiden ihanteellisen yhdistelmän erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien ja korroosionkestävyyden vuoksi1,2.Paikallista pistesyöpymistä kuitenkin esiintyy edelleen ja se vaikuttaa tämän teräksen eheyteen3,4.DSS ei kestä mikrobista korroosiota (MIC)5,6. Huolimatta siitä, että DSS:n korroosionkestävyys on edelleen laaja valikoima, DSS:n käyttöympäristöjä ei vielä ole riittävästi. tarvitaan kalliimpia materiaaleja, joilla on korkeampi korroosionkestävyys.Jeon ym.7 havaitsivat, että jopa ruostumattomilla superduplex-teräksillä (SDSS) on joitain rajoituksia korroosionkestävyyden suhteen. Siksi joissakin sovelluksissa tarvitaan korkeamman korroosionkestävyyden omaavia superduplex-ruostumattomia teräksiä (HDSS).Tämä johti pitkälle seostetun HDSS:n kehittämiseen.
DSS:n korroosionkestävyys riippuu alfa- ja gammafaasien suhteesta sekä Cr-, Mo- ja W-vajautuneista alueista 8, 9, 10 toisen vaiheen vieressä.HDSS sisältää runsaasti Cr-, Mo- ja N11-pitoisuuksia, joten sillä on erinomainen korroosionkestävyys ja korkea arvo (45-50) Pitting Resistance Equivalent Number (w%.w(%)) +t..3 (wt..3) määritettynä. t% W) + 16 paino% N12. Sen erinomainen korroosionkestävyys perustuu tasapainoiseen koostumukseen, joka sisältää noin 50% ferriittiä (α) ja 50% austeniittia (γ) ja HDSS:llä on paremmat mekaaniset ominaisuudet ja suurempi kestävyys kuin perinteisellä DSS13:lla.Kloridikorroosioominaisuudet. Parannettu korroosionkestävyys laajentaa HDSS:n käyttöä syövyttävämmissä kloridiympäristöissä, kuten meriympäristöissä.
MIC:t ovat suuri ongelma monilla teollisuudenaloilla, kuten öljy-, kaasu- ja vesilaitokset14.MIC:n osuus kaikista korroosiovaurioista on 20 %.15.MIC on biosähkökemiallista korroosiota, jota voidaan havaita monissa ympäristöissä. Metallipinnoille muodostuvat biokalvot muuttavat sähkökemiallisia olosuhteita ja vaikuttavat siten korroosioprosessiin. Se on korroosioprosessin aiheuttamaa, uskotaan, että MIC on korroosion aiheuttamaa. e metalleja ylläpitävän energian saamiseksi selviytyäkseen17. Viimeaikaiset MIC-tutkimukset ovat osoittaneet, että EET (solunulkoinen elektroninsiirto) on nopeutta rajoittava tekijä elektrogeenisten mikro-organismien indusoimassa MIC:ssä.Zhang et al.18 osoittivat, että elektronivälittäjät nopeuttavat elektronien siirtoa Desulfovibrio sessificans -solujen ja ruostumattoman teräksen välillä, mikä johtaa vakavampaan MIC-hyökkäykseen. Enning et al.19 ja Venzlaff et ai.20 osoitti, että syövyttäviä sulfaattia vähentävien bakteerien (SRB) biofilmit voivat absorboida elektroneja suoraan metallisubstraateilta, mikä johtaa vakavaan pistekorroosioon.
DSS:n tiedetään olevan herkkä MIC:lle ympäristöissä, jotka sisältävät SRB:tä, rautaa vähentäviä bakteereja (IRB) jne. 21. Nämä bakteerit aiheuttavat paikallisia pisteitä DSS-pinnoille biofilmien alla22,23. Toisin kuin DSS, HDSS24:n MIC tunnetaan huonosti.
Pseudomonas aeruginosa on gramnegatiivinen liikkuva sauvamainen bakteeri, joka on laajalti levinnyt luonnossa25.Pseudomonas aeruginosa on myös merkittävä mikrobiryhmä meriympäristössä, mikä aiheuttaa MIC:tä teräkselle. Pseudomonas on tiiviisti mukana korroosioprosesseissa ja tunnetaan edelläkävijänä kolonisaattorina Mahat et al. Biofilmin muodostumisen aikana.28 ja Yuan et ai.29 osoitti, että Pseudomonas aeruginosalla on taipumus lisätä mietojen terästen ja seosten korroosionopeutta vesipitoisissa ympäristöissä.
Tämän työn päätavoitteena oli tutkia meren aerobisen Pseudomonas aeruginosa -bakteerin aiheuttaman 2707 HDSS:n MIC-ominaisuuksia käyttämällä sähkökemiallisia menetelmiä, pinta-analyyttisiä tekniikoita ja korroosiotuotteiden analyysiä. suoritettiin 2707 HDSS:n MIC-käyttäytymisen tutkimiseksi. Energiadispersiivisen spektrometrin (EDS) analyysi suoritettiin kemiallisten elementtien löytämiseksi syöpyneeltä pinnalta.Lisäksi röntgenfotoelektronispektroskopia (XPS) -analyysillä määritettiin oksidikalvon passivoitumisen stabiilius Pseudomonas-pyyhkäisyä sisältävän meriympäristön vaikutuksesta (mikrokuvaus conforcope aeruginosa).
Taulukossa 1 on lueteltu 2707 HDSS:n kemiallinen koostumus.Taulukko 2 osoittaa, että 2707 HDSS:llä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet myötörajalla 650 MPa. Kuvassa 1 on esitetty liuoksen lämpökäsitellyn 2707 HDSS:n optinen mikrorakenne. Austeniitti- ja ferriittifaasien pitkittyneitä vyöhykkeitä, joissa ei ole toissijaisia ​​faaseja.
Kuva 2a esittää avoimen kierron potentiaalin (Eocp) ja altistusajan tiedot 2707 HDSS:lle abioottisessa 2216E-elatusaineessa ja P. aeruginosa -liemessä 14 vuorokauden ajan 37 °C:ssa. Se osoittaa, että suurin ja merkittävin muutos Eocp:ssä tapahtuu ensimmäisen 24 tunnin aikana. Eocp-arvot molemmissa tapauksissa laskivat jyrkästi noin -145 S.7 mV (v. 7 mV) mV (vs. SCE) ja -236 mV (vs. SCE) abioottiselle näytteelle ja vastaavasti P).Pseudomonas aeruginosa -kupongit. 24 tunnin kuluttua P. aeruginosan 2707 HDSS:n Eocp-arvo oli suhteellisen vakaa -228 mV:ssa (vs. SCE), kun taas vastaava arvo ei-biologisille näytteille oli noin -442 mV (verrattuna SCE:hen). Eocp.
2707 HDSS-näytteen sähkökemiallinen testaus abioottisessa väliaineessa ja Pseudomonas aeruginosa -liemessä 37 °C:ssa:
(a) Eocp valotusajan funktiona, (b) polarisaatiokäyrät päivänä 14, (c) Rp valotusajan funktiona ja (d) icorr valotusajan funktiona.
Taulukossa 3 on lueteltu sähkökemiallisten korroosioparametrien arvot 2707 HDSS-näytteestä, jotka on altistettu abioottiselle väliaineelle ja Pseudomonas aeruginosa -siirrostetulle alustalle 14 päivän ajan. Anodisten ja katodisten käyrien tangentit ekstrapoloitiin, jotta saatiin risteyksiä, jotka tuottivat korroosion virrantiheyden (icorr) ja korroosiostandardin (icorr) ja potentiaalin korroosion (ββ) mukaan. 30,31.
Kuten kuvasta 2b näkyy, P. aeruginosa -käyrän siirtymä ylöspäin johti Ecorr:n kasvuun abioottiseen käyrään verrattuna. Korroosionopeuteen verrannollinen icorr-arvo nousi arvoon 0,328 μA cm-2 Pseudomonas aeruginosa -näytteessä, neljä kertaa ei-biologiseen näytteeseen verrattuna (0,08 μA cm-2 μ).
LPR on klassinen hajoamaton sähkökemiallinen menetelmä nopeaan korroosioanalyysiin. Sitä käytettiin myös MIC32:n tutkimiseen. Kuvassa 2c näkyy polarisaatiovastus (Rp) altistusajan funktiona. Suurempi Rp-arvo tarkoittaa vähemmän korroosiota. Ensimmäisen 24 tunnin aikana 2707 HDSS:n Rp saavutti maksimiarvon 1907 cmu 2 Ω n 4 cmu 2 Ω:ssa domonas aeruginosa -näytteet. Kuva 2c osoittaa myös, että Rp-arvo laski nopeasti yhden vuorokauden jälkeen ja pysyi sitten suhteellisen muuttumattomana seuraavat 13 päivää. Pseudomonas aeruginosa -näytteen Rp-arvo on noin 40 kΩ cm2, mikä on paljon pienempi kuin ei-biologisen näytteen 450 kΩ cm2-arvo.
Icorr-arvo on verrannollinen tasaiseen korroosionopeuteen. Sen arvo voidaan laskea seuraavasta Stern-Gearyn yhtälöstä,
Seuraamalla Zou et ai.Kuvassa 33, Tafel-kaltevuuden B tyypilliseksi arvoksi oletettiin tässä työssä 26 mV/dec. Kuvasta 2d näkyy, että ei-biologisen 2707 näytteen icorr pysyi suhteellisen vakaana, kun taas P. aeruginosa -näyte vaihteli suuresti ensimmäisen 24 tunnin jälkeen. on yhdenmukainen polarisaatiovastustulosten kanssa.
EIS on toinen tuhoamaton tekniikka, jota käytetään karakterisoimaan sähkökemiallisia reaktioita syöpyneillä rajapinnoilla. Abioottiselle väliaineelle ja Pseudomonas aeruginosa -liuokselle altistettujen näytteiden impedanssispektrit ja lasketut kapasitanssiarvot, näytteen pinnalle muodostuneen passiivisen kalvon/biofilmin Rb-resistanssi, Rct-varauksensiirtovastus, Cdl-sähköinen kaksoiskerroskapasitanssi (PPE) Cdl Q. parametreja analysoitiin edelleen sovittamalla tiedot käyttämällä vastaavaa piirimallia (EEC).
Kuva 3 esittää tyypillisiä Nyquist-käyrät (a ja b) ja Bode-käyrät (a' ja b') 2707 HDSS-näytteestä abioottisessa väliaineessa ja P. aeruginosa -liemessä eri inkubaatioajoille. Nyquist-renkaan halkaisija pienenee Pseudomonas aeruginosan läsnäollessa. Bode-käyrä (kuva 3b') esittää relaksaatioajan vakiosuurennuksen lisäyksen. vaihemaksimien mukaan. Kuvassa 4 on esitetty yksikerroksiset (a) ja kaksikerroksiset (b) fyysiset rakenteet ja niitä vastaavat EEC:t. CPE on otettu EEC-malliin. Sen sisäänpääsy ja impedanssi ilmaistaan ​​seuraavasti:
Kaksi fyysistä mallia ja vastaavat vastaavat piirit 2707 HDSS -näytteen impedanssispektrin sovittamiseen:
missä Y0 on CPE:n suuruus, j on imaginaariluku tai (-1)1/2, ω on kulmataajuus ja n on CPE-tehoindeksi, joka on pienempi kuin yksikkö35. Varauksen siirtovastuksen käänteisarvo (eli 1/Rct) vastaa korroosion nopeutta. Pienempi Rct tarkoittaa nopeampaa korroosionopeutta 27 päivän ajan. eruginosa-näytteet saavuttivat 32 kΩ cm2, paljon pienempiä kuin ei-biologisten näytteiden 489 kΩ cm2 (taulukko 4).
Kuvan 5 CLSM-kuvat ja SEM-kuvat osoittavat selvästi, että biofilmin peitto 2707 HDSS -näytteen pinnalla on 7 päivän jälkeen tiheä. Kuitenkin 14 päivän jälkeen biofilmin peitto oli harvassa ja joitain kuolleita soluja ilmestyi. Taulukossa 5 on esitetty biofilmin paksuus 2707 HDSS-näytteessä P. andeuginosalle altistuksen jälkeen 2 μm:n maksimi14 päivän ajan. 7 päivästä 18,9 µm:iin 14 päivän jälkeen. Myös keskimääräinen biofilmin paksuus vahvisti tämän suuntauksen. Se laski 22,2 ± 0,7 µm:stä 7 päivän jälkeen 17,8 ± 1,0 µm:iin 14 päivän jälkeen.
(a) 3-D CLSM-kuva 7 päivän kuluttua, (b) 3-D CLSM-kuva 14 päivän kuluttua, (c) SEM-kuva 7 päivän kuluttua ja (d) SEM-kuva 14 päivän kuluttua.
EDS paljasti kemiallisia elementtejä biofilmeistä ja korroosiotuotteista näytteistä, jotka altistettiin P. aeruginosalle 14 päivän ajan. Kuvasta 6 näkyy, että C-, N-, O- ja P-pitoisuus biofilmeissä ja korroosiotuotteissa on paljon suurempi kuin paljaissa metalleissa, koska nämä alkuaineet liittyvät biofilmeihin ja niiden aineenvaihduntatuotteisiin. Mikrobit tarvitsevat vain pieniä määriä biokalvon pinnalla olevia korroosio- ja kromituotteita. näytteistä osoittaa, että metallimatriisi on menettänyt elementtejä korroosion vuoksi.
14 päivän kuluttua 2216E-elatusaineessa havaittiin kuoppia P. aeruginosan kanssa ja ilman sitä. Ennen inkubaatiota näytteen pinta oli sileä ja virheetön (kuva 7a). Inkuboinnin ja biofilmin ja korroosiotuotteiden poistamisen jälkeen näytteiden pinnan syvimmät kuopat tutkittiin CLSM:n alla, kuten kuvassa 7b ilmeisen näytteen ei löytynyt. (maksimi kuoppasyvyys 0,02 μm). Pseudomonas aeruginosan aiheuttama maksimi kuoppasyvyys oli 0,52 μm 7 vuorokauden jälkeen ja 0,69 μm 14 vuorokauden jälkeen, perustuen 3 näytteen keskimääräiseen maksimikuoppasyvyyteen (kullekin näytteelle valittiin 10 maksimi kuoppasyvyysarvoa) saavutti 0,412 μm ±5 μm ±5 μm ± 0,02. , vastaavasti (taulukko 5). Nämä kaivon syvyysarvot ovat pieniä, mutta tärkeitä.
(a) Ennen altistusta, (b) 14 päivää abioottisessa alustassa ja (c) 14 päivää Pseudomonas aeruginosa -liemessä.
Kuvassa 8 on esitetty eri näytepintojen XPS-spektrit, ja kunkin pinnan analysoidut kemialliset koostumukset on koottu yhteen taulukkoon 6. Taulukossa 6 Fe:n ja Cr:n atomiprosentit P. aeruginosan läsnä ollessa (näytteet A ja B) olivat paljon alhaisemmat kuin ei-biologisten kontrollinäytteiden (näytteet C ja D) vastaavat. komponentit, joiden sitoutumisenergia-arvot (BE) ovat 574,4, 576,6, 578,3 ja 586,8 eV, jotka voidaan katsoa vastaavasti Cr:n, Cr2O3:n, CrO3:n ja Cr(OH)3:n ansioksi (kuvat 9a ja b). Ei-biologisissa näytteissä Cr 2p:n ydintaso Cr08:lle sisältää kaksi pääpiikkiä (53 BE2V) (Cr. 75,90 eV BE:lle) kuvassa 9c ja d, vastaavasti. Silmiinpistävin ero abioottisten ja P. aeruginosa -näytteiden välillä oli Cr6+:n ja Cr(OH)3:n korkeampi suhteellinen osuus (BE 586,8 eV) biofilmin alla.
2707 HDSS -näytteen pinnan leveät XPS-spektrit kahdessa väliaineessa ovat 7 päivää ja 14 päivää, vastaavasti.
(a) 7 päivää altistusta P. aeruginosalle, (b) 14 päivää altistusta P. aeruginosalle, (c) 7 päivää abioottisessa alustassa ja (d) 14 päivää abioottisessa alustassa.
HDSS:llä on korkea korroosionkestävyys useimmissa ympäristöissä.Kim et al.2 raportoi, että UNS S32707 HDSS määriteltiin erittäin seostetuksi DSS:ksi, jonka PREN on yli 45. 2707 HDSS -näytteen PREN-arvo tässä työssä oli 49. Tämä johtuu sen korkeasta kromipitoisuudesta ja korkeasta molybdeeni- ja Ni-tasosta, jotka ovat hyödyllisiä happamissa ja korkean kloridin ympäristöissä. Huolimatta erinomaisesta kemiallisesta kestävyydestään, tämän työn kokeelliset tiedot viittaavat siihen, että 2707 HDSS ei ole täysin immuuni P. aeruginosan biofilmien MIC:lle.
Sähkökemialliset tulokset osoittivat, että 2707 HDSS:n korroosionopeus P. aeruginosa -liemessä kasvoi merkittävästi 14 päivän jälkeen verrattuna ei-biologiseen elatusaineeseen. Kuvassa 2a havaittiin Eocp:n väheneminen sekä abioottisessa alustassa että P. aeruginosa -liemessä ensimmäisen 24 tunnin aikana. Sen jälkeen biokalvosta on tullut suhteellisen peittämä pöydän3H pintaan. biologisen Eocp:n oli paljon korkeampi kuin ei-biologisen Eocp:n. On syytä uskoa, että tämä ero johtuu P. aeruginosan biofilmin muodostumisesta. Kuvassa 2d, P. aeruginosan läsnä ollessa, icorr-arvo 2707 HDSS saavutti arvon 0,627 μA cm-2), mikä oli yhtäpitävästi abioottisen 0,0 cm2 kontrollin kanssa. EIS:n mittaama Rct-arvo. Ensimmäisten päivien aikana P. aeruginosa -liemessä impedanssiarvot nousivat P. aeruginosa -solujen kiinnittymisen ja biofilmien muodostumisen vuoksi. Mutta kun biofilmi peittää kokonaan näytteen pinnan, impedanssi pienenee. Suojakerrokseen hyökätään ensin biokalvojen muodostumisen, aineenvaihdunnan, korroosion ja resistanssin vuoksi. P. aeruginosa aiheutti paikallista korroosiota. Suuntaukset abioottisissa väliaineissa olivat erilaisia. Ei-biologisen kontrollin korroosionkestävyys oli paljon korkeampi kuin P. aeruginosa -liemelle altistettujen näytteiden vastaava arvo. Lisäksi abioottisten näytteiden Rct-arvo 2707 HDSS saavutti arvon 489 kΩ, joka oli läsnäolopäivänä 14 cm2. Siksi 2707 HDSS:llä on erinomainen korroosionkestävyys steriilissä ympäristössä, mutta se ei kestä P. aeruginosan biofilmien MIC-hyökkäystä.
Nämä tulokset voidaan havaita myös kuvan 2b polarisaatiokäyristä. Anodinen haarautuminen johtui Pseudomonas aeruginosan biokalvon muodostumisesta ja metallien hapetusreaktioista. Samaan aikaan katodinen reaktio on hapen pelkistyminen. P. aeruginosan läsnäolo lisäsi suuresti korroosiovirran tiheyttä, noin suuruusluokkaa suurempi kuin paikallinen aeruginosion korroosiokalvo. 2707 HDSS.Yuan ym.29 havaitsivat, että 70/30 Cu-Ni-lejeeringin korroosiovirrantiheys kasvoi P. aeruginosan biofilmin altistuessa. Tämä voi johtua Pseudomonas aeruginosa -biofilmien hapen vähentämisen biokatalysoinnista. Tämä havainto voi myös selittää 2707:n biofilmin MIC:n, koska HDSS:n toiminta saattaa myös olla vähäisempi. metallipinnan passivoiminen uudelleen hapella voi olla MIC:tä edistävä tekijä tässä työssä.
Dickinson et ai.38 ehdotti, että kemiallisten ja sähkökemiallisten reaktioiden nopeuteen voivat suoraan vaikuttaa näytteen pinnalla olevien istuvien bakteerien metabolinen aktiivisuus ja korroosiotuotteiden luonne. Kuten kuvasta 5 ja taulukosta 5 näkyy, sekä solujen määrä että biofilmin paksuus vähenivät 14 päivän jälkeen. Tämä voidaan perustellusti selittää, että 14 päivän jälkeen suurin osa HD2-hajoamispinnan ravinteiden27 soluista on kuollut. 16E-väliaine tai myrkyllisten metalli-ionien vapautuminen 2707 HDSS -matriisista. Tämä on eräkokeiden rajoitus.
Tässä työssä P. aeruginosan biofilmi edisti Cr:n ja Fe:n paikallista ehtymistä biokalvon alta 2707 HDSS:n pinnalla (kuva 6). Taulukossa 6 Fe:n ja Cr:n väheneminen näytteessä D verrattuna näytteeseen C, mikä osoittaa, että P. aeruginosan biofilmin aiheuttama liuennut Fe ja Cr säilyi yli 21 ensimmäisen käytetyn ympäristön 21 päivää. 0 ppm Cl-, joka on verrattavissa luonnollisessa merivedessä.17700 ppm Cl- oli pääasiallinen syy Cr-pitoisuuden vähenemiseen XPS:llä analysoituissa 7 ja 14 päivän abioottisissa näytteissä. Verrattuna P. aeruginosa -näytteisiin, Cr:n liukeneminen abioottisten näytteiden HD2SS:ssä oli paljon vähäisempää, mikä johtui C−10 ympäristön vastustuskyvystä. Cr6+:n läsnäolo passivointikalvossa. Se voi olla osallisena Cr:n poistamisessa teräspinnoilta P. aeruginosan biofilmeillä, kuten Chen ja Clayton ovat ehdottaneet.
Bakteerikasvusta johtuen alustan pH-arvot ennen viljelyä ja viljelyn jälkeen olivat 7,4 ja 8,2, vastaavasti. Siksi P. aeruginosan biofilmin alapuolella orgaaninen happokorroosio ei todennäköisesti ole osatekijä tähän työhön johtuen bulkkialustan suhteellisen korkeasta pH:sta. Ei-biologisen kontrollialustan pH ei muuttunut merkittävästi (alkuperäisen 4 päivän aikana) -7.4m -7.5. pH:n nousu inokulaatioväliaineessa inkubaation jälkeen johtui P. aeruginosan metabolisesta aktiivisuudesta, ja sen havaittiin olevan sama vaikutus pH-arvoon ilman testiliuskoja.
Kuten kuvasta 7 näkyy, P. aeruginosan biofilmin aiheuttama kuopan suurin syvyys oli 0,69 μm, mikä oli paljon suurempi kuin abioottisen väliaineen (0,02 μm). Tämä on yhdenmukainen yllä kuvattujen sähkökemiallisten tietojen kanssa. 0,69 μm:n kuopan syvyys on yli kymmenen kertaa pienempi kuin 9,5 μm:n D7020-arvo HD20-olosuhteissa. sen MIC-vastus on parempi verrattuna 2205 DSS:ään. Tämän ei pitäisi tulla yllätyksenä, sillä 2707 HDSS:ssä on korkeampi kromipitoisuus, mikä tarjoaa pidemmän passivoitumisen tasapainoisen faasirakenteen ansiosta ilman haitallisia toissijaisia ​​saostumia, mikä vaikeuttaa P. aeruginosan passivointia ja alkupisteiden pimennystä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että P. aeruginosa -liemessä olevan 2707 HDSS:n pinnalla havaittiin MIC-pistekuormitusta verrattuna merkityksettömiin pisteyttymiin abioottisessa väliaineessa. Tämä työ osoittaa, että 2707 HDSS:llä on parempi MIC-resistenssi kuin 2205 DSS:llä, mutta se ei ole täysin immuuni MIC:lle P. aeruginosan biofilmin vuoksi. Nämä löydökset auttavat arvioimaan sopivan teräksen käyttöikää.
2707 HDSS:n kupongin tarjoaa School of Metallurgy of Northeastern University (NEU) Shenyangissa, Kiinassa. 2707 HDSS:n alkuainekoostumus on esitetty taulukossa 1, jonka NEU:n materiaalianalyysi- ja testausosasto analysoi. Kaikki näytteet liuoskäsiteltiin 1180 °C:n lämpötilassa tai 1 tunnin ajan korroosion muotoisella HDSS-testillä. 1 cm2:n pinta-ala kiillotettiin 2000 gritiin piikarbidipaperilla ja kiillotettiin edelleen 0,05 μm Al2O3-jauhesuspensiolla. Sivut ja pohja on suojattu inertillä maalilla. Kuivauksen jälkeen näytteet huuhdeltiin steriilillä deionisoidulla ultraviolettivedellä ja steriloitiin sitten 75 % (tilavuus/tilavuus) etanolilla. .5 tuntia ennen käyttöä.
Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 -kanta ostettiin Xiamen Marine Culture Collection Centeristä (MCCC), Kiina. Pseudomonas aeruginosaa kasvatettiin aerobisesti 37 °C:ssa 250 ml:n pulloissa ja 500 ml:ssa sähkökemiallisia lasisoluja käyttäen Marine 2216E Co. /L): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2S04, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2C03, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,08 SrBr2, H3BO03,0003. NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5,0 ug peptonia, 1,0 hiivauutetta ja 0,1 ferrisitraattia. Autoklaaa 121 °C:ssa 20 minuuttia ennen siirrostusta. Laske istumattomat ja planktoniset solut käyttämällä hemosytometriä P planktonisenscope -alkupitoisuuden alaisuudessa valossa 4 mikrosytokonsentraatio. eruginosa välittömästi inokulaation jälkeen oli noin 106 solua/ml.
Sähkökemialliset testit suoritettiin klassisessa kolmielektrodisessa lasikennossa, jonka keskimääräinen tilavuus oli 500 ml. Platinalevy ja kyllästetty kalomelielektrodi (SCE) liitettiin reaktoriin suolasilloilla täytettyjen Luggin-kapillaarien kautta, jotka toimivat vastaavasti vasta- ja vertailuelektrodeina. Työelektrodien valmistamiseksi kiinnitettiin kumpikin pinnoitettu kuparilanka noin 2 cm:n kuparilankalla. ed työelektrodin pinta-alaa.Sähkökemiallisten mittausten aikana näytteet asetettiin 2216E-väliaineeseen ja pidettiin vakiossa inkubointilämpötilassa (37 °C) vesihauteessa.OCP-, LPR-, EIS- ja potentiaalisen dynaamisen polarisaatiotiedot mitattiin käyttämällä Autolab-potentiostaattia (Reference 600TM, mV-testi, joka on tallennettu nopeudella Gamry Instruments.1-5). alue -5 ja 5 mV Eocp:llä ja näytteenottotaajuudella 1 Hz.EIS suoritettiin siniaallolla taajuusalueella 0,01 - 10 000 Hz käyttämällä 5 mV:n jännitettä vakaassa tilassa Eocp. Ennen potentiaalinpyyhkäisyä elektrodit olivat avoimessa piirissä, jolloin potentiaalikäyrästysarvo saavutettiin, kunnes saavutettiin -Potentiaalikäyrästö, kunnes jännite saavutettiin. 1,5 V vs. Eocp skannausnopeudella 0,166 mV/s. Jokainen testi toistettiin 3 kertaa P. aeruginosan kanssa ja ilman.
Metallografista analyysiä varten tarkoitetut näytteet kiillotettiin mekaanisesti 2000-karkeudella märällä SiC-paperilla ja kiillotettiin sitten edelleen 0,05 μm Al2O3-jauhesuspensiolla optista havaintoa varten. Metallografinen analyysi suoritettiin optisella mikroskoopilla. Näytteet syövytettiin 10 painoprosenttisella kaliumhydroksidiliuoksella 43.
Inkuboinnin jälkeen näytteet pestiin 3 kertaa fosfaattipuskuroidulla suolaliuoksella (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) ja kiinnitettiin sitten 2,5-prosenttisella (tilavuus/tilavuus) glutaraldehydillä 10 tunnin ajan biofilmien kiinnittämiseksi. Sen jälkeen se dehydratoitiin asteittaisella sarjalla, 50 %, 0 %, 0 %, 8 %, 0 %, 0 % ja 60 %. v) etanolia ennen ilmakuivausta. Lopuksi näytteen pinta ruiskutetaan kultakalvolla johtavuuden aikaansaamiseksi SEM-havainnointia varten.SEM-kuvat kohdistettiin kohtiin, joissa on istukkaimmat P. aeruginosa -solut kunkin näytteen pinnalla. Suorita EDS-analyysi löytääksesi kemiallisia elementtejä. Zeiss Confocal Laser Scanning Microsco. Biofilmin alla olevien korroosiokuoppien havaitsemiseksi testikappale puhdistettiin ensin Kiinan kansallisen standardin (CNS) GB/T4334.4-2000 mukaisesti korroosiotuotteiden ja biofilmin poistamiseksi testikappaleen pinnalta.
Röntgenvaloelektronispektroskopia (XPS, ESCALAB250 pinta-analyysijärjestelmä, Thermo VG, USA) analyysi suoritettiin käyttämällä monokromaattista röntgenlähdettä (alumiininen Kaa-linja 1500 eV:n energialla ja 150 W teholla) laajalla sitoutumisenergia-alueella 0 standardiolosuhteissa –1350 eV-spektriä ja energiaspektriä käyttäen 2V.Highraa. V askelkoko.
Inkuboidut näytteet poistettiin ja huuhdeltiin varovasti PBS:llä (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45 ajan. Biofilmien bakteerien elinkelpoisuuden havaitsemiseksi näytteissä biofilmit värjättiin käyttämällä LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit -sarjaa (Invitrogen, Eugenecent, - fluorescent,-TOR). 9 väriainetta ja punaista fluoresoivaa propidiumjodidi (PI) väriainetta. CLSM:ssä fluoresoivan vihreän ja punaisen pisteet edustavat eläviä ja kuolleita soluja. Värjäämistä varten 1 ml:n seosta, joka sisälsi 3 μl SYTO-9:ää ja 3 μl PI-liuosta, inkuboitiin näytettä 20 minuuttia huoneenlämmössä (23 minuuttia huoneenlämmössä). aallonpituudet (488 nm eläville soluille ja 559 nm kuolleille soluille) Nikon CLSM -koneella (C2 Plus, Nikon, Japani). Biofilmin paksuus mitattiin 3-D-skannaustilassa.
Kuinka lainata tätä artikkelia: Li, H. et al. Mikrobikorroosio 2707 super duplex ruostumattoman teräksen Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep.6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 duplex ruostumattoman teräksen jännityskorroosiohalkeilu kloridiliuoksessa tiosulfaatin läsnä ollessa.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Liuoslämpökäsittelyn ja suojakaasun typen vaikutus superduplex ruostumattoman teräksen pistekorroosionkestävyyteen.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. A Comparative Chemical Study of Microbial and Electrochemically Induced Pitting Corrosion in 316L Stainless Steel.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ruostumattoman 2205-duplex-teräksen sähkökemiallinen käyttäytyminen eri pH:n alkalisissa liuoksissa kloridin läsnä ollessa.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Meren biofilmien vaikutus korroosioon: tiivis katsaus.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).