Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe. Foar de bêste ûnderfining riede wy jo oan om in bywurke browser te brûken (of kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer út te skeakeljen). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side sûnder stilen en JavaScript werjaan.
Mikrobiële korrosje (MIC) is in serieus probleem yn in protte yndustryen, om't it kin liede ta enoarme ekonomyske ferliezen. Superduplex roestfrij stiel 2707 (2707 HDSS) wurdt brûkt yn marine omjouwings fanwegen syn poerbêste gemyske wjerstân. Syn wjerstân tsjin MIC is lykwols net eksperiminteel oantoand. Dizze stúdzje ûndersocht it gedrach fan MIC 2707 HDSS feroarsake troch de marine aerobe baktearje Pseudomonas aeruginosa. Elektrochemyske analyze liet sjen dat yn 'e oanwêzigens fan Pseudomonas aeruginosa biofilm yn it 2216E-medium in positive feroaring yn it korrosjepotinsjeel en in tanimming fan 'e korrosjestroomtichtens foarkomme. Analyse fan röntgenfotoelektronspektroskopie (XPS) liet in ôfname sjen yn it Cr-gehalte op it oerflak fan it stekproef ûnder de biofilm. Fisuele analyze fan 'e putten liet sjen dat de P. aeruginosa biofilm in maksimale puthjipte fan 0,69 µm produsearre tidens 14 dagen ynkubaasje. Hoewol dit lyts is, jout it oan dat 2707 HDSS net folslein ymmún is foar de MIC fan P. aeruginosa biofilms.
Duplex roestfrij stiel (DSS) wurdt in soad brûkt yn ferskate yndustryen fanwegen de perfekte kombinaasje fan poerbêste meganyske eigenskippen en korrosjebestriding1,2. Lokale putfoarming komt lykwols noch foar en beynfloedet de yntegriteit fan dit stiel3,4. DSS is net resistint tsjin mikrobiële korrosje (MIC)5,6. Nettsjinsteande it brede oanbod fan tapassingen foar DSS, binne d'r noch altyd omjouwings wêr't de korrosjebestriding fan DSS net genôch is foar langduorjend gebrûk. Dit betsjut dat djoerdere materialen mei hegere korrosjebestriding nedich binne. Jeon et al7 fûnen dat sels superduplex roestfrij stiel (SDSS) wat beheiningen hawwe op it mêd fan korrosjebestriding. Dêrom binne yn guon gefallen superduplex roestfrij stiel (HDSS) mei hegere korrosjebestriding nedich. Dit late ta de ûntwikkeling fan heechlegearre HDSS.
Korrosjebestriding DSS hinget ôf fan 'e ferhâlding fan alfa- en gammafazen en is fermindere yn Cr-, Mo- en W-regio's 8, 9, 10 neist de twadde faze. HDSS befettet in hege ynhâld fan Cr, Mo en N11, dêrom hat it poerbêste korrosjebestriding en in hege wearde (45-50) fan it lykweardige puttingsresistinsjenûmer (PREN) bepaald troch gewichtsprosent Cr + 3,3 (gewichtsprosent Mo + 0,5 gewichtsprosent W) + 16 gewichtsprosent N12. De poerbêste korrosjebestriding hinget ôf fan in lykwichtige gearstalling dy't sawat 50% ferrityske (α) en 50% austenityske (γ) fazen befettet. HDSS hat bettere meganyske eigenskippen en in hegere wjerstân tsjin chloridekorrosje. Ferbettere korrosjebestriding ferlingt it gebrûk fan HDSS yn agressiver chloride-omjouwings lykas marine-omjouwings.
MIC's binne in grut probleem yn in protte yndustryen lykas de oalje- en gas- en wetteryndustry14. MIC is ferantwurdlik foar 20% fan alle korrosjeskea15. MIC is in bioelektrochemyske korrosje dy't yn in protte omjouwings waarnommen wurde kin. Biofilms dy't foarmje op metalen oerflakken feroarje de elektrochemyske omstannichheden, wêrtroch't it korrosjeproses beynfloede wurdt. Der wurdt algemien leaud dat MIC-korrosje feroarsake wurdt troch biofilms. Elektrogene mikroorganismen ite metalen fuort om de enerzjy te krijen dy't se nedich binne om te oerlibjen17. Resinte MIC-stúdzjes hawwe oantoand dat EET (ekstrasellulêre elektronenoerdracht) de taryfbeheinende faktor is yn MIC feroarsake troch elektrogene mikroorganismen. Zhang et al.18 hawwe oantoand dat elektronentuskenpersoanen de oerdracht fan elektroanen tusken Desulfovibrio sessificans-sellen en 304 roestfrij stiel fersnelle, wat resulteart yn in swierdere MIC-oanfal. Anning et al.19 en Wenzlaff et al.20 hawwe oantoand dat biofilms fan korrosive sulfaatredusearjende baktearjes (SRB's) direkt elektroanen fan metalen substraten kinne opnimme, wat resulteart yn slimme pitting.
DSS is bekend gefoelich te wêzen foar MIC yn media dy't SRB's, izerredusearjende baktearjes (IRB's), ensfh. befetsje 21. Dizze baktearjes feroarsaakje lokale pitting op it oerflak fan DSS ûnder biofilms 22,23. Oars as DSS is de HDSS 24 MIC net goed bekend.
Pseudomonas aeruginosa is in Gram-negative, beweechlike, stêffoarmige baktearje dy't wiidferspraat yn 'e natuer foarkomt25. Pseudomonas aeruginosa is ek in wichtige mikrobiële groep yn 'e marine omjouwing, wêrtroch ferhege MIC-konsintraasjes feroarsake wurde. Pseudomonas is aktyf belutsen by it korrosjeproses en wurdt erkend as in pionierkolonisator tidens biofilmfoarming. Mahat et al.28 en Yuan et al.29 hawwe oantoand dat Pseudomonas aeruginosa de neiging hat om de korrosjesnelheid fan myld stiel en legeringen yn wetterige omjouwings te ferheegjen.
It wichtichste doel fan dit wurk wie om de eigenskippen fan MIC 2707 HDSS te ûndersykjen, feroarsake troch de marine aerobe baktearje Pseudomonas aeruginosa, mei help fan elektrogemyske metoaden, oerflakanalysemetoaden en korrosjeproduktanalyse. Elektrogemyske stúdzjes, ynklusyf iepen circuit potinsjeel (OCP), lineêre polarisaasjeresistinsje (LPR), elektrogemyske impedânsjespektroskopie (EIS), en potinsjele dynamyske polarisaasje, waarden útfierd om it gedrach fan 'e MIC 2707 HDSS te bestudearjen. Enerzjydispersive spektrometryske analyze (EDS) waard útfierd om gemyske eleminten op in korrodearre oerflak te detektearjen. Derneist waard röntgenfotoelektronspektroskopie (XPS) brûkt om de stabiliteit fan oksidefilmpassivaasje te bepalen ûnder ynfloed fan in marine omjouwing mei Pseudomonas aeruginosa. De djipte fan 'e putten waard metten ûnder in konfokale laserscanningmikroskoop (CLSM).
Tabel 1 lit de gemyske gearstalling fan 2707 HDSS sjen. Tabel 2 lit sjen dat 2707 HDSS poerbêste meganyske eigenskippen hat mei in rekgrens fan 650 MPa. Op fig. 1 wurdt de optyske mikrostruktuer fan oplossing-waarmtebehannele 2707 HDSS toand. Yn 'e mikrostruktuer dy't sawat 50% austenyt- en 50% ferrytfazen befettet, binne langwerpige bannen fan austenyt- en ferrytfazen sûnder sekundêre fazen sichtber.
Op fig. 2a wurdt de iepen circuit potinsjeel (Eocp) toand tsjin bleatstellingstiid foar 2707 HDSS yn 2216E abiotysk medium en P. aeruginosa bouillon foar 14 dagen by 37°C. It lit sjen dat de grutste en wichtichste feroaring yn Eocp binnen de earste 24 oeren foarkomt. De Eocp-wearden berikten yn beide gefallen in pyk fan -145 mV (yn ferliking mei SCE) om 16 oeren hinne en sakken doe skerp, en berikten -477 mV (yn ferliking mei SCE) en -236 mV (yn ferliking mei SCE) foar it abiotyske monster en P. Pseudomonas aeruginosa-coupons, respektivelik). Nei 24 oeren wie de Eocp 2707 HDSS-wearde foar P. aeruginosa relatyf stabyl op -228 mV (yn ferliking mei SCE), wylst de oerienkommende wearde foar net-biologyske monsters sawat -442 mV wie (yn ferliking mei SCE). Eocp yn oanwêzigens fan P. aeruginosa wie frij leech.
Elektrochemyske stúdzje fan 2707 HDSS-monsters yn abiotysk medium en Pseudomonas aeruginosa-bouillon by 37 °C:
(a) Eocp as funksje fan bleatstellingstiid, (b) polarisaasjekurven op dei 14, (c) Rp as funksje fan bleatstellingstiid, en (d) icorr as funksje fan bleatstellingstiid.
Tabel 3 lit de elektrochemyske korrosjeparameters sjen fan 2707 HDSS-monsters dy't bleatsteld binne oan abiotyske en mei Pseudomonas aeruginosa ynintingde media oer in perioade fan 14 dagen. De tangenten fan 'e anode- en katodekrommen waarden ekstrapolearre om ynterseksjepunten te krijen dy't de korrosjestroomtichtens (icorr), korrosjepotinsjeel (Ecorr) en Tafel-helling (βα en βc) jouwe neffens standertmetoaden30,31.
Lykas te sjen is yn fig. 2b, resultearre in opwaartse ferskowing yn 'e P. aeruginosa-kromme yn in tanimming fan Ecorr yn ferliking mei de abiotyske kromme. De icorr-wearde, dy't evenredich is mei de korrosjesnelheid, naam ta nei 0,328 µA cm-2 yn it Pseudomonas aeruginosa-monster, wat fjouwer kear grutter is as yn it net-biologyske monster (0,087 µA cm-2).
LPR is in klassike net-destruktive elektrogemyske metoade foar rappe korrosje-analyze. It is ek brûkt om MIC32 te bestudearjen. Op fig. 2c wurdt de polarisaasjewjerstân (Rp) toand as in funksje fan 'e bleatstellingstiid. In hegere Rp-wearde betsjut minder korrosje. Binnen de earste 24 oeren berikte Rp 2707 HDSS in pyk fan 1955 kΩ cm2 foar abiotyske eksimplaren en 1429 kΩ cm2 foar Pseudomonas aeruginosa-eksimplaren. Figuer 2c lit ek sjen dat de Rp-wearde nei ien dei rap ôfnaam en doe relatyf ûnferoare bleau yn 'e folgjende 13 dagen. De Rp-wearde fan in Pseudomonas aeruginosa-eksimplaar is sawat 40 kΩ cm2, wat folle leger is as de 450 kΩ cm2-wearde fan in net-biologysk eksimplaar.
De wearde fan icorr is evenredich mei de unifoarme korrosjesnelheid. De wearde dêrfan kin berekkene wurde út de folgjende Stern-Giri-fergeliking:
Neffens Zoe et al. 33 waard de typyske wearde fan 'e Tafel-helling B yn dit wurk nommen as 26 mV/des. Figuer 2d lit sjen dat de icorr fan it net-biologyske stekproef 2707 relatyf stabyl bleau, wylst it P. aeruginosa-stekproef nei de earste 24 oeren sterk fluktuearre. De icorr-wearden fan P. aeruginosa-stekproeven wiene in oarder fan grutte heger as dy fan net-biologyske kontrôles. Dizze trend is yn oerienstimming mei de resultaten fan polarisaasjeresistinsje.
EIS is in oare net-destruktive metoade dy't brûkt wurdt om elektrogemyske reaksjes op korrodearre oerflakken te karakterisearjen. Impedânsjespektra en berekkene kapasitanswearden fan samples bleatsteld oan in abiotyske omjouwing en Pseudomonas aeruginosa-oplossing, passive film/biofilmwjerstân Rb foarme op it sampleoerflak, ladingoerdrachtwjerstân Rct, elektryske dûbele laachkapasitans Cdl (EDL) en konstante QCPE Faze-elemintparameters (CPE). Dizze parameters waarden fierder analysearre troch de gegevens oan te passen mei in lykweardich sirkwy (EEC) model.
Op fig. 3 wurde typyske Nyquist-plots (a en b) en Bode-plots (a' en b') toand foar 2707 HDSS-samples yn abiotyske media en P. aeruginosa-bouillon foar ferskillende ynkubaasjetiden. De diameter fan 'e Nyquist-ring nimt ôf yn 'e oanwêzigens fan Pseudomonas aeruginosa. De Bode-plot (Fig. 3b') lit de tanimming fan totale impedânsje sjen. Ynformaasje oer de ûntspanningstiidkonstante kin wurde krigen fan fazemaksima. Op fig. 4 wurde de fysike struktueren toand basearre op in monolaach (a) en in dûbele laach (b) en de oerienkommende EEC's. CPE wurdt ynfierd yn it EEC-model. De admittânsje en impedânsje wurde as folget útdrukt:
Twa fysike modellen en oerienkommende lykweardige sirkwy's foar it oanpassen fan it impedânsjespektrum fan sample 2707 HDSS:
wêrby't Y0 de KPI-wearde is, j it imaginêre getal of (-1)1/2 is, ω de hoekfrekwinsje is, n de KPI-krêftyndeks minder as ien is35. De ynverzje fan 'e ladingsoerdrachtwjerstân (d.w.s. 1/Rct) komt oerien mei de korrosjesnelheid. Hoe lytser Rct, hoe heger de korrosjesnelheid27. Nei 14 dagen ynkubaasje berikte de Rct fan Pseudomonas aeruginosa-monsters 32 kΩ cm2, wat folle minder is as de 489 kΩ cm2 fan net-biologyske monsters (Tabel 4).
De CLSM-ôfbyldings en SEM-ôfbyldings yn figuer 5 litte dúdlik sjen dat de biofilmcoating op it oerflak fan HDSS-sample 2707 nei 7 dagen ticht is. Nei 14 dagen wie de biofilmdekking lykwols min en ferskynden der wat deade sellen. Tabel 5 lit de biofilmdikte sjen op 2707 HDSS-samples nei bleatstelling oan P. aeruginosa foar 7 en 14 dagen. De maksimale biofilmdikte feroare fan 23,4 µm nei 7 dagen nei 18,9 µm nei 14 dagen. De gemiddelde biofilmdikte befêstige dizze trend ek. It naam ôf fan 22,2 ± 0,7 μm nei 7 dagen nei 17,8 ± 1,0 μm nei 14 dagen.
(a) 3D CLSM-ôfbylding nei 7 dagen, (b) 3D CLSM-ôfbylding nei 14 dagen, (c) SEM-ôfbylding nei 7 dagen, en (d) SEM-ôfbylding nei 14 dagen.
EMF liet gemyske eleminten sjen yn biofilms en korrosjeprodukten op samples dy't 14 dagen bleatsteld waarden oan P. aeruginosa. Op fig. 6 is te sjen dat it gehalte oan C, N, O en P yn biofilms en korrosjeprodukten signifikant heger is as yn suvere metalen, om't dizze eleminten assosjeare binne mei biofilms en har metaboliten. Mikroben hawwe allinich spoaren fan chromium en izer nedich. Hege nivo's fan Cr en Fe yn 'e biofilm en korrosjeprodukten op it oerflak fan' e samples jouwe oan dat de metaalmatrix eleminten ferlern hat fanwegen korrosje.
Nei 14 dagen waarden putten mei en sûnder P. aeruginosa waarnommen yn medium 2216E. Foar ynkubaasje wie it oerflak fan 'e samples glêd en sûnder defekten (Fig. 7a). Nei ynkubaasje en ferwidering fan biofilm en korrosjeprodukten waarden de djipste putten op it oerflak fan 'e samples ûndersocht mei CLSM, lykas te sjen is yn Fig. 7b en c. Der waard gjin dúdlike putten fûn op it oerflak fan net-biologyske kontrôles (maksimale puttendjipte 0,02 µm). De maksimale puttendjipte feroarsake troch P. aeruginosa wie 0,52 µm nei 7 dagen en 0,69 µm nei 14 dagen, basearre op 'e gemiddelde maksimale puttendjipte fan 3 samples (10 maksimale puttendjipten waarden selektearre foar elk sample). Berik fan respektivelik 0,42 ± 0,12 µm en 0,52 ± 0,15 µm (Tabel 5). Dizze gatdjiptewearden binne lyts mar wichtich.
(a) foar bleatstelling, (b) 14 dagen yn in abiotyske omjouwing, en (c) 14 dagen yn Pseudomonas aeruginosa-bouillon.
Op fig. Tabel 8 toant de XPS-spektra fan ferskate stekproefoerflakken, en de gemyske gearstalling dy't foar elk oerflak analysearre is, is gearfette yn Tabel 6. Yn Tabel 6 wiene de atoompersintaazjes fan Fe en Cr yn 'e oanwêzigens fan P. aeruginosa (samples A en B) folle leger as dy fan net-biologyske kontrôles (samples C en D). Foar in P. aeruginosa-sample waard de spektrale kromme op it nivo fan 'e Cr2p-kearn oanpast oan fjouwer pykkomponinten mei bindingsenerzjy's (BE) fan 574,4, 576,6, 578,3 en 586,8 eV, dy't taskreaun wurde kinne oan Cr, Cr2O3, CrO3 en Cr(OH)3, respektivelik (Fig. 9a en b). Foar net-biologyske stekproeven befettet it spektrum fan it haad Cr2p-nivo twa haadpieken foar Cr (573,80 eV foar BE) en Cr2O3 (575,90 eV foar BE) yn Figs. 9c en d, respektivelik. It meast opfallende ferskil tusken abiotyske samples en P. aeruginosa-samples wie de oanwêzigens fan Cr6+ en in hegere relative proporsje fan Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) ûnder de biofilm.
De brede XPS-spektra fan it oerflak fan stekproef 2707 HDSS yn twa media binne respektivelik 7 en 14 dagen.
(a) 7 dagen bleatstelling oan P. aeruginosa, (b) 14 dagen bleatstelling oan P. aeruginosa, (c) 7 dagen yn in abiotyske omjouwing, en (d) 14 dagen yn in abiotyske omjouwing.
HDSS toant in hege mjitte fan korrosjebestriding yn 'e measte omjouwings. Kim et al.2 rapportearren dat HDSS UNS S32707 identifisearre waard as in heechlegearre DSS mei in PREN grutter as 45. De PREN-wearde fan stekproef 2707 HDSS yn dit wurk wie 49. Dit komt troch it hege chromiumgehalte en it hege gehalte oan molybdeen en nikkel, dy't nuttich binne yn soere omjouwings en omjouwings mei in hege chloride-ynhâld. Derneist binne in goed lykwichtige gearstalling en in defektfrije mikrostruktuer foardielich foar strukturele stabiliteit en korrosjebestriding. Nettsjinsteande syn poerbêste gemyske bestriding suggerearje de eksperimintele gegevens yn dit wurk dat 2707 HDSS net folslein ymmún is foar P. aeruginosa biofilm MIC's.
Elektrogemyske resultaten lieten sjen dat de korrosjesnelheid fan 2707 HDSS yn P. aeruginosa-bouillon nei 14 dagen signifikant tanommen wie yn ferliking mei de net-biologyske omjouwing. Yn figuer 2a waard in ôfname yn Eocp waarnommen sawol yn it abiotyske medium as yn P. aeruginosa-bouillon yn 'e earste 24 oeren. Dêrnei bedekt de biofilm it oerflak fan it stekproef folslein, en wurdt Eocp relatyf stabyl36. It biologyske Eocp-nivo wie lykwols folle heger as it net-biologyske Eocp-nivo. D'r binne redenen om te leauwen dat dit ferskil ferbûn is mei de foarming fan P. aeruginosa-biofilms. Op fig. 2d, yn 'e oanwêzigens fan P. aeruginosa, berikte de icorr 2707 HDSS-wearde 0,627 μA cm-2, wat in oarder fan grutte heger is as dat fan 'e abiotyske kontrôle (0,063 μA cm-2), wat oerienkomt mei de Rct-wearde metten troch EIS. Yn 'e earste pear dagen namen de impedânsjewearden yn 'e P. aeruginosa-bouillon ta troch de oanhechting fan P. aeruginosa-sellen en de foarming fan biofilms. As de biofilm lykwols it oerflak fan 'e stekproef folslein bedekt, nimt de impedânsje ôf. De beskermjende laach wurdt benammen oanfallen troch de foarming fan biofilms en biofilmmetaboliten. Dêrtroch naam de korrosjebestriding yn 'e rin fan' e tiid ôf en feroarsake de oanhechting fan P. aeruginosa lokale korrosje. De trends yn abiotyske omjouwings wiene oars. De korrosjebestriding fan 'e net-biologyske kontrôle wie folle heger as de oerienkommende wearde fan' e stekproeven dy't bleatsteld waarden oan P. aeruginosa-bouillon. Derneist berikte de Rct 2707 HDSS-wearde foar abiotyske oanwinsten 489 kΩ cm2 op dei 14, wat 15 kear heger is as de Rct-wearde (32 kΩ cm2) yn 'e oanwêzigens fan P. aeruginosa. Sa hat 2707 HDSS poerbêste korrosjebestriding yn in sterile omjouwing, mar is net resistint tsjin MIC's fan P. aeruginosa biofilms.
Dizze resultaten kinne ek waarnommen wurde út 'e polarisaasjekurven yn Fig. 2b. Anodyske fertakking is assosjeare mei Pseudomonas aeruginosa biofilmfoarming en metaaloksidaasjereaksjes. Yn dit gefal is de kathodyske reaksje de reduksje fan soerstof. De oanwêzigens fan P. aeruginosa fergrutte de korrosjestroomtichtens signifikant, sawat in oarder fan grutte heger as yn 'e abiotyske kontrôle. Dit jout oan dat de P. aeruginosa biofilm de lokalisearre korrosje fan 2707 HDSS fersterket. Yuan et al.29 fûnen dat de korrosjestroomtichtens fan 'e Cu-Ni 70/30-legering tanommen ûnder de aksje fan P. aeruginosa biofilm. Dit kin te tankjen wêze oan 'e biokatalyse fan soerstofreduksje troch Pseudomonas aeruginosa biofilms. Dizze observaasje kin ek de MIC 2707 HDSS yn dit wurk ferklearje. Der kin ek minder soerstof wêze ûnder aerobe biofilms. Dêrom kin de wegering om it metalen oerflak opnij te passivearjen mei soerstof in faktor wêze dy't bydraacht oan MIC yn dit wurk.
Dickinson et al. 38 suggerearren dat de snelheid fan gemyske en elektrogemyske reaksjes direkt beynfloede wurde kin troch de metabolike aktiviteit fan sittende baktearjes op it oerflak fan it stekproef en de aard fan 'e korrosjeprodukten. Lykas te sjen is yn figuer 5 en tabel 5, naam it oantal sellen en de dikte fan 'e biofilm ôf nei 14 dagen. Dit kin ridlik ferklearre wurde troch it feit dat nei 14 dagen de measte sittende sellen op it oerflak fan 2707 HDSS stoaren troch fiedingsstoffenútputting yn it 2216E-medium of it frijkommen fan giftige metaalionen út 'e 2707 HDSS-matrix. Dit is in beheining fan batch-eksperiminten.
Yn dit wurk droech in P. aeruginosa-biofilm by oan lokale útputting fan Cr en Fe ûnder de biofilm op it oerflak fan 2707 HDSS (Fig. 6). Tabel 6 lit de reduksje sjen yn Fe en Cr yn stekproef D yn ferliking mei stekproef C, wat oanjout dat it oploste Fe en Cr feroarsake troch de P. aeruginosa-biofilm de earste 7 dagen oanhâlden hat. De 2216E-omjouwing wurdt brûkt om de marine omjouwing te simulearjen. It befettet 17700 ppm Cl-, wat te fergelykjen is mei syn ynhâld yn natuerlik seewetter. De oanwêzigens fan 17700 ppm Cl- wie de wichtichste reden foar de ôfname yn Cr yn 7- en 14-dagen abiotyske stekproeven analysearre troch XPS. Yn ferliking mei P. aeruginosa-steekproeven wie de oplossing fan Cr yn abiotyske stekproeven folle minder fanwegen de sterke wjerstân fan 2707 HDSS tsjin chloor ûnder abiotyske omstannichheden. Op fig. 9 wurdt de oanwêzigens fan Cr6+ yn 'e passivearjende film toand. It kin belutsen wêze by it fuortheljen fan chromium fan stielen oerflakken troch P. aeruginosa biofilms, lykas suggerearre troch Chen en Clayton.
Fanwegen baktearjegroei wiene de pH-wearden fan it medium foar en nei kultivaasje respektivelik 7,4 en 8,2. Sa is it net wierskynlik dat organyske soere korrosje ûnder de P. aeruginosa-biofilm bydraacht oan dit wurk fanwegen de relatyf hege pH yn it bulkmedium. De pH fan it net-biologyske kontrôlemedium feroare net signifikant (fan inisjele 7,4 nei in definitive 7,5) tidens de testperioade fan 14 dagen. De tanimming fan pH yn it siedmedium nei ynkubaasje wie te tankjen oan de metabolike aktiviteit fan P. aeruginosa en die bliken itselde effekt te hawwen op pH yn 'e ôfwêzigens fan teststrips.
Lykas te sjen is yn figuer 7, wie de maksimale puthjipte feroarsake troch de P. aeruginosa biofilm 0,69 µm, wat folle grutter is as dy fan it abiotyske medium (0,02 µm). Dit komt oerien mei de hjirboppe beskreaune elektrochemyske gegevens. De puthjipte fan 0,69 µm is mear as tsien kear lytser as de wearde fan 9,5 µm dy't rapportearre is foar 2205 DSS ûnder deselde omstannichheden. Dizze gegevens litte sjen dat 2707 HDSS bettere wjerstân tsjin MIC's toant as 2205 DSS. Dit moat net as in ferrassing komme, om't 2707 HDSS hegere Cr-nivo's hat dy't soargje foar langere passivaasje, dreger om P. aeruginosa te depassivearjen, en fanwegen syn lykwichtige fazestruktuer sûnder skealike sekundêre delslach feroarsaket it pitting.
Konklúzjend waarden MIC-putten fûn op it oerflak fan 2707 HDSS yn P. aeruginosa-bouillon yn ferliking mei ûnbelangryke putten yn 'e abiotyske omjouwing. Dit wurk lit sjen dat 2707 HDSS bettere wjerstân tsjin MIC hat as 2205 DSS, mar it is net folslein ymmún foar MIC fanwegen de P. aeruginosa-biofilm. Dizze resultaten helpe by de seleksje fan geskikte roestfrij stiel en de libbensferwachting foar de marine omjouwing.
Kûpon foar 2707 HDSS fersoarge troch de Northeastern University (NEU) School of Metallurgy yn Shenyang, Sina. De elemintêre gearstalling fan 2707 HDSS wurdt werjûn yn tabel 1, dy't analysearre is troch de ôfdieling Materiaalanalyse en Testen fan 'e NEU. Alle samples waarden behannele foar in fêste oplossing by 1180 °C foar 1 oere. Foarôfgeand oan de korrosjetest waard in muntfoarmige 2707 HDSS mei in iepen oerflak fan 1 cm2 oan 'e boppekant gepolijst oant 2000 grit mei silisiumkarbide skuurpapier en dêrnei gepolijst mei in 0,05 µm Al2O3 poeierslurry. De kanten en ûnderkant wurde beskerme mei inerte ferve. Nei it droegjen waarden de samples wosken mei steryl deionisearre wetter en sterilisearre mei 75% (v/v) ethanol foar 0,5 oeren. Se waarden doe 0,5 oeren oan 'e loft droege ûnder ultraviolet (UV) ljocht foar gebrûk.
Marine Pseudomonas aeruginosa-stam MCCC 1A00099 waard kocht fan it Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Sina. Pseudomonas aeruginosa waard ûnder aerobe omstannichheden by 37 °C groeid yn 250 ml kolven en 500 ml elektrogemyske glêzen sellen mei Marine 2216E floeiber medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Sina). Medium befettet (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, 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 pepton, 1.0 gistextract en 0.1 izercitraat. Autoklavearje by 121°C foar 20 minuten foar yninting. Tel sittende en planktonyske sellen mei in hemocytometer ûnder in ljochtmikroskoop by 400x fergrutting. De earste konsintraasje fan planktonyske Pseudomonas aeruginosa direkt nei yninting wie sawat 106 sellen/ml.
Elektrogemyske testen waarden útfierd yn in klassike glêzen sel mei trije elektroden en in middelgrutte folume fan 500 ml. De platinaplaat en de verzadigde kalomelelektrode (SAE) waarden ferbûn mei de reaktor fia Luggin-kapillaren fol mei sâltbrêgen, dy't tsjinnen as tsjin- en referinsje-elektroden, respektivelik. Foar de fabrikaazje fan wurkelektroden waard rubberisearre kopertried oan elk stekproef befestige en bedekt mei epoxyhars, wêrtroch't oan ien kant sawat 1 cm2 ûnbeskerme gebiet oerbleau foar de wurkelektrode. Tidens elektrogemyske mjittingen waarden de stekproeven yn it 2216E-medium pleatst en op in konstante ynkubaasjetemperatuer (37 °C) yn in wetterbad hâlden. OCP, LPR, EIS en potinsjele dynamyske polarisaasjegegevens waarden metten mei in Autolab-potentiostaat (Referinsje 600TM, Gamry Instruments, Inc., Feriene Steaten). LPR-tests waarden opnommen mei in scansnelheid fan 0,125 mV s-1 yn it berik fan -5 oant 5 mV mei Eocp en in samplingsnelheid fan 1 Hz. EIS waard útfierd mei in sinusgolf oer in frekwinsjeberik fan 0,01 oant 10.000 Hz mei in oanbrochte spanning fan 5 mV by steady-state Eocp. Foar de potinsjele sweep wiene de elektroden yn idle-modus oant in stabile wearde fan 'e frije korrosjepotinsjeel berikt wie. De polarisaasjekurven waarden doe metten fan -0,2 oant 1,5 V as funksje fan Eocp by in scansnelheid fan 0,166 mV/s. Elke test waard 3 kear werhelle mei en sûnder P. aeruginosa.
Monsters foar metallografyske analyze waarden meganysk gepolijst mei wiet 2000 grit SiC-papier en dêrnei fierder gepolijst mei in 0,05 µm Al2O3-poeiersuspensje foar optyske observaasje. Metallografyske analyze waard útfierd mei in optyske mikroskoop. De monsters waarden etst mei in 10 gewichtsprosent oplossing fan kaliumhydrokside 43.
Nei ynkubaasje waarden de samples 3 kear wosken mei fosfaatbufferde sâltwetter (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) en doe 10 oeren fêstmakke mei 2,5% (v/v) glutaraldehyde om biofilms te fêstigjen. It waard doe dehydratisearre mei batched ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% en 100% per folume) foardat it oan 'e loft droech waard. Uteinlik wurdt in gouden film op it oerflak fan it sample ôfset om geleidingsfermogen te leverjen foar SEM-observaasje. SEM-ôfbyldings waarden rjochte op plakken mei de meast sittende P. aeruginosa-sellen op it oerflak fan elk sample. Fier in EDS-analyze út om gemyske eleminten te finen. In Zeiss konfokale laserscanningmikroskoop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Dútslân) waard brûkt om de puttedjipte te mjitten. Om korrosjeputten ûnder de biofilm te observearjen, waard it testmonster earst skjinmakke neffens de Sineeske Nasjonale Standert (CNS) GB/T4334.4-2000 om korrosjeprodukten en biofilm fan it oerflak fan it testmonster te ferwiderjen.
Röntgenfotoelektronspektroskopie (XPS, ESCALAB250 oerflakanalysesysteem, Thermo VG, Feriene Steaten) waard útfierd mei in monochromatyske röntgenboarne (Aluminium Kα-line mei in enerzjy fan 1500 eV en in fermogen fan 150 W) yn in breed skala oan bindingsenerzjy's ûnder standertomstannichheden fan –1350 eV. Hege resolúsjespektra waarden opnommen mei in transmissie-enerzjy fan 50 eV en in stap fan 0,2 eV.
De ynkubearre samples waarden fuorthelle en sêft wosken mei PBS (pH 7,4 ± 0,2) foar 15 s45. Om de baktearjele libbensfetberens fan biofilms op samples te observearjen, waarden biofilms kleurd mei de LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, Feriene Steaten). De kit befettet twa fluoreszinte kleurstoffen: SYTO-9 griene fluoreszinte kleurstof en propidiumjodide (PI) reade fluoreszinte kleurstof. Yn CLSM fertsjintwurdigje fluoreszinte griene en reade stippen respektivelik libbene en deade sellen. Foar it kleurjen waard 1 ml fan in mingsel mei 3 µl SYTO-9 en 3 µl PI-oplossing 20 minuten ynkubearre by keamertemperatuer (23 °C) yn it tsjuster. Dêrnei waarden de kleurde samples ûndersocht by twa golflingten (488 nm foar libbene sellen en 559 nm foar deade sellen) mei in Nikon CLSM-apparaat (C2 Plus, Nikon, Japan). De dikte fan 'e biofilm waard metten yn 3D-scanmodus.
Hoe dit artikel te sitearjen: Li, H. et al. Mikrobiële korrosje fan 2707 superduplex roestfrij stiel troch Pseudomonas aeruginosa marine biofilm. de wittenskip. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosje fan LDX 2101 duplex roestfrij stiel yn chloride-oplossingen yn 'e oanwêzigens fan thiosulfaat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosje fan LDX 2101 duplex roestfrij stiel yn chloride-oplossingen yn 'e oanwêzigens fan thiosulfaat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosje fan duplex roestfrij stiel LDX 2101 yn chloride-oplossingen yn 'e oanwêzigens fan thiosulfaat. 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. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosje fan duplex roestfrij stiel LDX 2101 yn chloride-oplossing yn 'e oanwêzigens fan thiosulfaat.Coros Science 80, 205-212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekten fan oplossingswaarmtebehanneling en stikstof yn beskermingsgas op 'e wjerstân tsjin putkorrosje fan hyperduplex roestfrij stielen lassen. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekten fan oplossingswaarmtebehanneling en stikstof yn beskermingsgas op 'e wjerstân tsjin putkorrosje fan hyperduplex roestfrij stielen lassen.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS en Park, YS Effekt fan oplossingswaarmtebehanneling en stikstof yn beskermingsgas op 'e putkorrosjebestriding fan hyperduplex roestfrij stielen lassen. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS . Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS en Park, YS Effekt fan oplossingswaarmtebehanneling en stikstof yn beskermingsgas op 'e putkorrosjebestriding fan superduplex roestfrij stielen lassen.koros. de wittenskip. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Ferlykjende stúdzje yn skiekunde fan mikrobieel en elektrochemysk ynducearre pitting fan 316L roestfrij stiel. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Ferlykjende stúdzje yn skiekunde fan mikrobieel en elektrochemysk ynducearre pitting fan 316L roestfrij stiel.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. en Lewandowski, Z. Ferlykjende gemyske stúdzje fan mikrobiologyske en elektrogemyske pitting fan 316L roestfrij stiel. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. en Lewandowski, Z. Ferlykjende gemyske stúdzje fan mikrobiologyske en elektrochemysk ynducearre pitting yn 316L roestfrij stiel.koros. de wittenskip. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. It elektrochemyske gedrach fan 2205 duplex roestfrij stiel yn alkaline oplossingen mei ferskillende pH yn 'e oanwêzigens fan chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. It elektrochemyske gedrach fan 2205 duplex roestfrij stiel yn alkaline oplossingen mei ferskillende pH yn 'e oanwêzigens fan chloride.Luo H., Dong KF, Lee HG en Xiao K. Elektrochemysk gedrach fan duplex roestfrij stiel 2205 yn alkaline oplossingen mei ferskillende pH yn 'e oanwêzigens fan chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrochemysk gedrach fan roestfrij stiel yn oanwêzigens fan chloride by ferskillende pH-wearden yn alkaline oplossing.Luo H., Dong KF, Lee HG en Xiao K. Elektrochemysk gedrach fan duplex roestfrij stiel 2205 yn alkaline oplossingen mei ferskillende pH yn 'e oanwêzigens fan chloride.Elektrochem. Tydskrift. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI De ynfloed fan marine biofilms op korrosje: In bondige resinsje. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI De ynfloed fan marine biofilms op korrosje: In bondige resinsje.Little, BJ, Lee, JS en Ray, RI Effekten fan marine biofilms op korrosje: In koart oersjoch. 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 & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS en Ray, RI Effekten fan marine biofilms op korrosje: In koart oersjoch.Elektrochem. Tydskrift. 54, 2-7 (2008).