Hvala što ste posjetili Nature.com.Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili 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 velikih ekonomskih gubitaka.Super duplex nehrđajući čelik 2707 (2707 HDSS) koristi se u pomorskom okruženju zbog svoje izvrsne kemijske otpornosti.Međutim, njegova otpornost na MIC nije eksperimentalno dokazana.Ova studija ispitivala je ponašanje MIC 2707 HDSS uzrokovanog morskom aerobnom bakterijom Pseudomonas aeruginosa.Elektrokemijska analiza pokazala je da u prisutnosti biofilma Pseudomonas aeruginosa u mediju 2216E dolazi do pozitivne promjene potencijala korozije i povećanja gustoće struje korozije.Analiza rendgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS) pokazala je smanjenje udjela Cr na površini uzorka ispod biofilma.Vizualna analiza jamica pokazala je da je biofilm P. aeruginosa proizveo maksimalnu dubinu jamica od 0,69 µm tijekom 14 dana inkubacije.Iako je ovo malo, to ukazuje da 2707 HDSS nije potpuno imun na MIC biofilma P. aeruginosa.
Duplex nehrđajući čelici (DSS) naširoko se koriste u raznim industrijama zbog savršene kombinacije izvrsnih mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju1,2.Međutim, lokalizirana rupičasta pojava i dalje se javlja i utječe na cjelovitost ovog čelika3,4.DSS nije otporan na mikrobnu koroziju (MIC)5,6.Unatoč širokom rasponu primjena za DSS, još uvijek postoje okruženja u kojima otpornost na koroziju DSS-a nije dovoljna za dugotrajnu upotrebu.To znači da su potrebni skuplji materijali s većom otpornošću na koroziju.Jeon i suradnici7 otkrili su da čak i super dupleks nehrđajući čelici (SDSS) imaju neka ograničenja u pogledu otpornosti na koroziju.Stoga su u nekim slučajevima potrebni super duplex nehrđajući čelici (HDSS) s većom otpornošću na koroziju.To je dovelo do razvoja visokolegiranog HDSS-a.
Otpornost na koroziju DSS ovisi o omjeru alfa i gama faza i osiromašena je u Cr, Mo i W područjima 8, 9, 10 uz drugu fazu.HDSS sadrži visok sadržaj Cr, Mo i N11, stoga ima izvrsnu otpornost na koroziju i visoku vrijednost (45-50) ekvivalentnog broja otpornosti na rupičastu pojavu (PREN) određenog težinskim % Cr + 3,3 (tež. % Mo + 0,5 težinskih % .% W) + 16 % težinskih.N12.Njegova izvrsna otpornost na koroziju ovisi o uravnoteženom sastavu koji sadrži približno 50% feritne (α) i 50% austenitne (γ) faze.HDSS ima bolja mehanička svojstva i veću otpornost na kloridnu koroziju.Poboljšana otpornost na koroziju proširuje upotrebu HDSS-a u agresivnijim kloridnim okruženjima kao što je morsko okruženje.
MIC su veliki problem u mnogim industrijama kao što su industrija nafte i plina te industrija vode14.MIC čini 20% svih oštećenja od korozije15.MIC je bioelektrokemijska korozija koja se može uočiti u mnogim okruženjima.Biofilmovi koji se stvaraju na metalnim površinama mijenjaju elektrokemijske uvjete, čime utječu na proces korozije.Uvriježeno je mišljenje da MIC koroziju uzrokuju biofilmovi.Elektrogeni mikroorganizmi jedu metale kako bi dobili energiju potrebnu za preživljavanje17.Nedavne studije MIC-a pokazale su da je EET (izvanstanični prijenos elektrona) čimbenik koji ograničava brzinu MIC-a izazvanog elektrogenim mikroorganizmima.Zhang i sur.18 pokazalo je da posrednici elektrona ubrzavaju prijenos elektrona između stanica Desulfovibrio sessificans i nehrđajućeg čelika 304, što dovodi do ozbiljnijeg MIC napada.Anning i sur.19 i Wenzlaff et al.20 su pokazali da biofilmovi korozivnih sulfat-reducirajućih bakterija (SRB) mogu izravno apsorbirati elektrone iz metalnih supstrata, što dovodi do jake rupičaste mrlje.
Poznato je da je DSS osjetljiv na MIC u medijima koji sadrže SRB, bakterije koje smanjuju željezo (IRB), itd. 21 .Ove bakterije uzrokuju lokalizirano udubljenje na površini DSS ispod biofilmova22,23.Za razliku od DSS-a, HDSS24 MIC nije dobro poznat.
Pseudomonas aeruginosa je Gram-negativna, pokretna štapićasta bakterija koja je široko rasprostranjena u prirodi25.Pseudomonas aeruginosa je također glavna mikrobna skupina u morskom okolišu, koja uzrokuje povišene koncentracije MIK.Pseudomonas je aktivno uključen u proces korozije i prepoznat je kao pionir kolonizatora tijekom stvaranja biofilma.Mahat i dr.28 i Yuan et al.29 pokazalo je da Pseudomonas aeruginosa ima tendenciju povećanja brzine korozije mekog čelika i legura u vodenom okolišu.
Glavni cilj ovog rada bio je istražiti svojstva MIC 2707 HDSS uzrokovane morskom aerobnom bakterijom Pseudomonas aeruginosa pomoću elektrokemijskih metoda, metoda analize površine i analize proizvoda korozije.Elektrokemijske studije, uključujući potencijal otvorenog kruga (OCP), linearnu polarizacijsku otpornost (LPR), spektroskopiju elektrokemijske impedancije (EIS) i potencijalnu dinamičku polarizaciju, provedene su za proučavanje ponašanja MIC 2707 HDSS.Provedena je energetska disperzivna spektrometrijska analiza (EDS) za otkrivanje kemijskih elemenata na korodiranoj površini.Osim toga, rendgenskom fotoelektronskom spektroskopijom (XPS) određena je stabilnost pasivizacije oksidnog filma pod utjecajem morskog okoliša koji sadrži Pseudomonas aeruginosa.Dubina jamica mjerena je pod konfokalnim laserskim skenirajućim mikroskopom (CLSM).
Tablica 1 prikazuje kemijski sastav 2707 HDSS.Tablica 2 pokazuje da 2707 HDSS ima izvrsna mehanička svojstva s granicom razvlačenja od 650 MPa.Na sl.Slika 1 prikazuje optičku mikrostrukturu otopine toplinski obrađene 2707 HDSS.U mikrostrukturi koja sadrži oko 50% austenitne i 50% feritne faze vidljive su izdužene trake austenitne i feritne faze bez sekundarnih faza.
Na sl.Slika 2a prikazuje potencijal otvorenog kruga (Eocp) u odnosu na vrijeme izlaganja za 2707 HDSS u 2216E abiotskom mediju i bujonu P. aeruginosa tijekom 14 dana na 37°C.Pokazuje da se najveća i najznačajnija promjena u Eocp događa unutar prva 24 sata.Vrijednosti Eocp u oba slučaja dosegle su vrhunac na -145 mV (u usporedbi sa SCE) oko 16 h, a zatim su naglo pale, dosegnuvši -477 mV (u usporedbi sa SCE) i -236 mV (u usporedbi sa SCE) za abiotski uzorak.i P kuponi Pseudomonas aeruginosa).Nakon 24 sata vrijednost Eocp 2707 HDSS za P. aeruginosa bila je relativno stabilna na -228 mV (u usporedbi sa SCE), dok je odgovarajuća vrijednost za nebiološke uzorke bila približno -442 mV (u usporedbi sa SCE).Eocp u prisutnosti P. aeruginosa bio je prilično nizak.
Elektrokemijska studija 2707 HDSS uzoraka u abiotičkom mediju i bujonu Pseudomonas aeruginosa na 37 °C:
(a) Eocp kao funkcija vremena izlaganja, (b) polarizacijske krivulje 14. dana, (c) Rp kao funkcija vremena izlaganja, i (d) icorr kao funkcija vremena izlaganja.
Tablica 3 prikazuje parametre elektrokemijske korozije 2707 HDSS uzoraka izloženih abiotičkom mediju i mediju inokuliranom Pseudomonas aeruginosa tijekom razdoblja od 14 dana.Tangente anodne i katodne krivulje ekstrapolirane su kako bi se dobila sjecišta koja daju gustoću struje korozije (icorr), potencijal korozije (Ecorr) i Tafelov nagib (βα i βc) prema standardnim metodama30,31.
Kao što je prikazano na sl.Na slici 2b, pomak prema gore u krivulji P. aeruginosa rezultirao je povećanjem Ecorr u usporedbi s abiotičkom krivuljom.Vrijednost icorr, koja je proporcionalna brzini korozije, porasla je 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 elektrokemijska metoda za brzu analizu korozije.Također je korišten za proučavanje MIC32.Na sl.Slika 2c prikazuje polarizacijski otpor (Rp) kao funkciju vremena ekspozicije.Veća vrijednost Rp znači manju koroziju.Unutar prva 24 sata, Rp 2707 HDSS dosegao 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 je ostala relativno nepromijenjena tijekom sljedećih 13 dana.Rp vrijednost uzorka Pseudomonas aeruginosa je oko 40 kΩ cm2, što je puno niže od vrijednosti od 450 kΩ cm2 nebiološkog uzorka.
Vrijednost icorr proporcionalna je ravnomjernoj brzini korozije.Njegova se vrijednost može izračunati iz sljedeće Stern-Girijeve jednadžbe:
Prema Zoe et al.33, tipična vrijednost Tafel nagiba B u ovom radu je uzeta na 26 mV/dec.Slika 2d pokazuje da je icorr nebiološkog uzorka 2707 ostao relativno stabilan, dok je uzorak P. aeruginosa znatno fluktuirao nakon prva 24 sata.Vrijednosti icorr uzoraka P. aeruginosa bile su za red veličine veće od onih nebioloških kontrola.Ovaj trend je u skladu s rezultatima polarizacijskog otpora.
EIS je još jedna nedestruktivna metoda koja se koristi za karakterizaciju elektrokemijskih reakcija na korodiranim površinama.Spektri impedancije i izračunate vrijednosti kapacitivnosti uzoraka izloženih abiotskom okolišu i otopini Pseudomonas aeruginosa, otpor pasivnog filma/biofilma Rb formiran na površini uzorka, otpor prijenosa naboja Rct, električni dvoslojni kapacitet Cdl (EDL) i konstantni QCPE parametri faznog elementa (CPE).Ovi parametri su dalje analizirani uklapanjem podataka korištenjem modela ekvivalentnog kruga (EEC).
Na sl.Slika 3 prikazuje tipične Nyquistove dijagrame (a i b) i Bodeove dijagrame (a' i b') za 2707 HDSS uzoraka u abiotskom mediju i bujonu P. aeruginosa za različita vremena inkubacije.Promjer Nyquistovog prstena smanjuje se u prisutnosti Pseudomonas aeruginosa.Bodeov dijagram (slika 3b') pokazuje povećanje ukupne impedancije.Informacije o vremenskoj konstanti relaksacije mogu se dobiti iz faznih maksimuma.Na sl.Slika 4 prikazuje fizičke strukture temeljene na jednoslojnom (a) i dvoslojnom (b) i odgovarajućim EEC-ovima.CPE je uveden u EEC model.Njegov admitans i impedancija izražavaju se kako slijedi:
Dva fizička modela i odgovarajući ekvivalentni krugovi za prilagođavanje spektra impedancije uzorka 2707 HDSS:
gdje je Y0 KPI vrijednost, j je imaginarni broj ili (-1)1/2, ω je kutna frekvencija, n je KPI indeks snage manji od jedan35.Inverzija otpora prijenosu naboja (tj. 1/Rct) odgovara brzini korozije.Što je manji Rct, veća je stopa korozije27.Nakon 14 dana inkubacije, Rct uzoraka Pseudomonas aeruginosa dosegao je 32 kΩ cm2, što je puno manje od 489 kΩ cm2 nebioloških uzoraka (Tablica 4).
CLSM slike i SEM slike na slici 5 jasno pokazuju da je sloj biofilma na površini HDSS uzorka 2707 nakon 7 dana gust.Međutim, nakon 14 dana biofilm je bio slab i pojavile su se mrtve stanice.Tablica 5 prikazuje debljinu biofilma na 2707 HDSS uzoraka nakon izlaganja P. aeruginosa tijekom 7 i 14 dana.Maksimalna debljina biofilma promijenila se s 23,4 µm nakon 7 dana na 18,9 µm nakon 14 dana.Prosječna debljina biofilma također je potvrdila ovaj trend.Smanjio se s 22,2 ± 0,7 μm nakon 7 dana na 17,8 ± 1,0 μm nakon 14 dana.
(a) 3-D CLSM slika nakon 7 dana, (b) 3-D CLSM slika nakon 14 dana, (c) SEM slika nakon 7 dana i (d) SEM slika nakon 14 dana.
EMF je otkrio kemijske elemente u biofilmovima i produktima korozije na uzorcima koji su bili izloženi P. aeruginosa 14 dana.Na sl.Slika 6. pokazuje da je sadržaj C, N, O i P u biofilmovima i produktima korozije značajno veći nego u čistim metalima, budući da su ti elementi povezani s biofilmovima i njihovim metabolitima.Mikrobi trebaju samo tragove kroma i željeza.Visoke razine Cr i Fe u biofilmu i produktima korozije na površini uzoraka pokazuju da je metalna matrica izgubila elemente zbog korozije.
Nakon 14 dana, u mediju 2216E uočene su jamice sa i bez P. aeruginosa.Prije inkubacije, površina uzoraka bila je glatka i bez oštećenja (slika 7a).Nakon inkubacije i uklanjanja biofilma i proizvoda korozije, najdublje jame na površini uzoraka ispitane su pomoću CLSM-a, kao što je prikazano na slikama 7b i c.Na površini nebioloških kontrola nisu pronađene očite rupičaste mrlje (maksimalna dubina rupičaste šupljine 0,02 µm).Maksimalna dubina jamica uzrokovana P. aeruginosa bila je 0,52 µm nakon 7 dana i 0,69 µm nakon 14 dana, na temelju prosječne maksimalne dubine jamica iz 3 uzorka (10 maksimalnih dubina jamica odabrano je za svaki uzorak).Postizanje 0,42 ± 0,12 µm odnosno 0,52 ± 0,15 µm (Tablica 5).Ove vrijednosti dubine rupe su male, ali važne.
(a) prije izlaganja, (b) 14 dana u abiotičkom okruženju i (c) 14 dana u bujonu Pseudomonas aeruginosa.
Na sl.Tablica 8 prikazuje XPS spektre različitih površina uzoraka, a kemijski sastav analiziran za svaku površinu sažet je u tablici 6. U tablici 6, atomski postoci Fe i Cr u prisutnosti 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 razini jezgre Cr 2p prilagođena je četirima komponentama vrha s energijama vezanja (BE) od 574,4, 576,6, 578,3 i 586,8 eV, koje se mogu pripisati Cr, Cr2O3, CrO3.odnosno Cr(OH)3 (sl. 9a i b).Za nebiološke uzorke, spektar glavne razine Cr 2p sadrži dva glavna vrha za Cr (573,80 eV za BE) i Cr2O3 (575,90 eV za BE) na sl.9c odnosno d.Najupečatljivija razlika između abiotskih uzoraka i uzoraka P. aeruginosa bila je prisutnost Cr6+ i veći relativni udio Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) ispod biofilma.
Široki XPS spektar površine uzorka 2707 HDSS u dva medija iznosi 7 odnosno 14 dana.
(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 visoku razinu otpornosti na koroziju u većini okruženja.Kim i dr.2 izvijestili su da je HDSS UNS S32707 identificiran kao visokolegirani DSS s PREN-om većim od 45. PREN vrijednost uzorka 2707 HDSS u ovom radu bila je 49. To je zbog visokog sadržaja kroma i visokog sadržaja molibdena i nikla, koji su korisni u kiselim sredinama.i okruženja s visokim sadržajem klorida.Osim toga, dobro uravnotežen sastav i mikrostruktura bez defekata su korisni za strukturnu stabilnost i otpornost na koroziju.Međutim, unatoč izvrsnoj kemijskoj otpornosti, eksperimentalni podaci u ovom radu sugeriraju da 2707 HDSS nije potpuno imun na P. aeruginosa biofilm MIC.
Elektrokemijski rezultati pokazali su da se stopa korozije 2707 HDSS u bujonu P. aeruginosa značajno povećala nakon 14 dana u usporedbi s nebiološkim okruženjem.Na slici 2a, opaženo je smanjenje Eocp i u abiotičkom mediju i u bujonu P. aeruginosa tijekom prva 24 sata.Nakon toga biofilm potpuno prekriva površinu uzorka, a Eocp postaje relativno stabilan36.Međutim, biološka razina Eocp bila je puno viša od nebiološke razine Eocp.Postoje razlozi za vjerovanje da je ova razlika povezana sa stvaranjem biofilma P. aeruginosa.Na sl.2d u prisutnosti P. aeruginosa, vrijednost icorr 2707 HDSS dosegla je 0,627 μA cm-2, što je red veličine više od one u abiotskoj kontroli (0,063 μA cm-2), što je bilo u skladu s Rct vrijednošću izmjerenom EIS-om.Tijekom prvih nekoliko dana, vrijednosti impedancije u bujonu P. aeruginosa porasle su zbog pričvršćivanja stanica P. aeruginosa i stvaranja biofilma.Međutim, kada biofilm potpuno prekrije površinu uzorka, impedancija se smanjuje.Zaštitni sloj je prvenstveno napadnut zbog stvaranja biofilma i metabolita biofilma.Posljedično, otpornost na koroziju se s vremenom smanjila, a pričvršćivanje P. aeruginosa uzrokovalo je lokaliziranu koroziju.Trendovi u abiotskim sredinama bili su drugačiji.Otpornost na koroziju nebiološke kontrole bila je puno viša od odgovarajuće vrijednosti uzoraka izloženih bujonu P. aeruginosa.Osim toga, za abiotske uzorke, vrijednost Rct 2707 HDSS dosegnula je 489 kΩ cm2 14. dana, što je 15 puta više od vrijednosti Rct (32 kΩ cm2) u prisutnosti P. aeruginosa.Dakle, 2707 HDSS ima izvrsnu otpornost na koroziju u sterilnom okruženju, ali nije otporan na MIC iz biofilma P. aeruginosa.
Ovi se rezultati također mogu promatrati iz polarizacijskih krivulja na sl.2b.Anodno grananje povezano je s stvaranjem biofilma Pseudomonas aeruginosa i reakcijama oksidacije metala.U ovom slučaju, katodna reakcija je redukcija kisika.Prisutnost P. aeruginosa značajno je povećala gustoću struje korozije, oko reda veličine više nego u abiotičkoj kontroli.To ukazuje da biofilm P. aeruginosa pojačava lokaliziranu koroziju 2707 HDSS.Yuan i sur.29 otkrili su da se gustoća struje korozije Cu-Ni 70/30 legure povećala pod djelovanjem biofilma P. aeruginosa.To može biti posljedica biokatalize redukcije kisika pomoću biofilmova Pseudomonas aeruginosa.Ovo zapažanje također može objasniti MIC 2707 HDSS u ovom radu.Također može biti manje kisika ispod aerobnih biofilmova.Stoga bi odbijanje ponovne pasivizacije metalne površine kisikom moglo biti faktor koji pridonosi MIC-u u ovom radu.
Dickinson i sur.38 sugerirali su da na brzinu kemijskih i elektrokemijskih reakcija može izravno utjecati metabolička aktivnost sesilnih bakterija na površini uzorka i priroda proizvoda korozije.Kao što je prikazano na slici 5 i tablici 5, broj stanica i debljina biofilma smanjili su se nakon 14 dana.To se razumno može objasniti činjenicom da je nakon 14 dana većina sesilnih stanica na površini 2707 HDSS umrla zbog iscrpljenosti hranjivih tvari u mediju 2216E ili otpuštanja toksičnih metalnih iona iz matrice 2707 HDSS.Ovo je ograničenje skupnih eksperimenata.
U ovom radu, biofilm P. aeruginosa pridonio je lokalnom smanjenju Cr i Fe ispod biofilma na površini 2707 HDSS (slika 6).Tablica 6 prikazuje smanjenje Fe i Cr u uzorku D u usporedbi s uzorkom C, što ukazuje da su otopljeni Fe i Cr uzrokovani biofilmom P. aeruginosa postojali prvih 7 dana.Okruženje 2216E koristi se za simulaciju morskog okoliša.Sadrži 17700 ppm Cl-, što je usporedivo s njegovim sadržajem u prirodnoj morskoj vodi.Prisutnost 17700 ppm Cl- bila je glavni razlog smanjenja Cr u 7- i 14-dnevnim abiotskim uzorcima analiziranim XPS-om.U usporedbi s uzorcima P. aeruginosa, otapanje Cr u abiotskim uzorcima bilo je puno manje zbog jake otpornosti 2707 HDSS na klor u abiotskim uvjetima.Na sl.Slika 9 prikazuje prisutnost Cr6+ u pasivirajućem filmu.Moglo bi biti uključeno u uklanjanje kroma s čeličnih površina pomoću biofilmova P. aeruginosa, kao što su predložili Chen i Clayton.
Zbog rasta bakterija, pH vrijednosti medija prije i poslije uzgoja bile su 7,4 odnosno 8,2.Stoga, ispod biofilma P. aeruginosa, malo je vjerojatno da će korozija organske kiseline pridonijeti ovom radu zbog relativno visokog pH u masovnom mediju.pH nebiološkog kontrolnog medija nije se značajno promijenio (s početnih 7,4 na konačnih 7,5) tijekom 14-dnevnog razdoblja ispitivanja.Porast pH vrijednosti u mediju za zasijavanje nakon inkubacije bio je posljedica metaboličke aktivnosti P. aeruginosa i utvrđeno je da ima isti učinak na pH u odsutnosti testnih traka.
Kao što je prikazano na slici 7, maksimalna dubina udubljenja uzrokovana biofilmom P. aeruginosa bila je 0,69 µm, što je puno više od dubine abiotskog medija (0,02 µm).Ovo je u skladu s gore opisanim elektrokemijskim podacima.Dubina jame od 0,69 µm više je od deset puta manja od vrijednosti od 9,5 µm prijavljene za 2205 DSS pod istim uvjetima.Ovi podaci pokazuju da 2707 HDSS pokazuje bolju otpornost na MIC nego 2205 DSS.To ne bi trebalo biti iznenađenje budući da 2707 HDSS ima više razine Cr što osigurava dulju pasivaciju, teže se depasivira P. aeruginosa, a zbog svoje uravnotežene fazne strukture bez štetnog sekundarnog taloženja uzrokuje piting.
Zaključno, MIC jamice pronađene su na površini 2707 HDSS u bujonu P. aeruginosa u usporedbi s beznačajnim jamicama u abiotičkom okruženju.Ovaj rad pokazuje da 2707 HDSS ima bolju otpornost na MIC nego 2205 DSS, ali nije potpuno imun na MIC zbog biofilma P. aeruginosa.Ovi rezultati pomažu u odabiru prikladnog nehrđajućeg čelika i očekivanog životnog vijeka za morski okoliš.
Kupon za 2707 HDSS osigurao Metalurški fakultet Sveučilišta Northeastern (NEU) u Shenyangu, Kina.Elementarni sastav 2707 HDSS prikazan je u tablici 1, koju je analizirao Odjel za analizu i ispitivanje materijala NEU.Svi uzorci su tretirani za čvrstu otopinu na 1180°C tijekom 1 sata.Prije testiranja korozije, 2707 HDSS u obliku novčića s gornjom otvorenom površinom od 1 cm2 poliran je do 2000 granulacija brusnim papirom od silicij karbida, a zatim je poliran smjesom praha od 0,05 µm Al2O3.Stranice i dno su zaštićeni inertnom bojom.Nakon sušenja, uzorci su isprani sterilnom deioniziranom vodom i sterilizirani 75% (v/v) etanolom 0,5 h.Zatim su sušeni na zraku pod ultraljubičastim (UV) svjetlom 0,5 h prije upotrebe.
Morski soj Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 kupljen je od Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Kina.Pseudomonas aeruginosa je uzgajana u aerobnim uvjetima na 37°C u tikvicama od 250 ml i staklenim elektrokemijskim ćelijama od 500 ml koristeći tekući medij Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kina).Medij 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, 0016 6NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 peptona, 1,0 ekstrakta kvasca i 0,1 željeznog citrata.Držite u autoklavu na 121°C 20 minuta prije inokulacije.Prebrojite sesilne i planktonske stanice hemocitometrom pod svjetlosnim mikroskopom pri povećanju od 400x.Početna koncentracija planktonske Pseudomonas aeruginosa neposredno nakon inokulacije bila je približno 106 stanica/ml.
Elektrokemijska ispitivanja provedena su u klasičnoj troelektrodnoj staklenoj ćeliji srednjeg volumena od 500 ml.Platinasti list i zasićena kalomelna elektroda (SAE) spojene su na reaktor preko Lugginovih kapilara ispunjenih slanim mostovima, koje su služile kao protu odnosno referentne elektrode.Za izradu radnih elektroda na svaki je uzorak pričvršćena gumirana bakrena žica i prekrivena epoksidnom smolom, ostavljajući s jedne strane oko 1 cm2 nezaštićene površine za radnu elektrodu.Tijekom elektrokemijskih mjerenja uzorci su stavljeni u medij 2216E i držani na konstantnoj temperaturi inkubacije (37°C) u vodenoj kupelji.Podaci o OCP, LPR, EIS i potencijalnoj dinamičkoj polarizaciji izmjereni su pomoću potenciostata Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).LPR testovi su snimljeni pri brzini skeniranja od 0,125 mV s-1 u rasponu od -5 do 5 mV s Eocp i brzinom uzorkovanja od 1 Hz.EIS je izveden sa sinusnim valom u frekvencijskom rasponu od 0,01 do 10 000 Hz koristeći primijenjeni napon od 5 mV u stabilnom stanju Eocp.Prije mjerenja potencijala, elektrode su bile u stanju mirovanja dok nije postignuta stabilna vrijednost potencijala slobodne korozije.Krivulje polarizacije su tada 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 mokrim SiC papirom granulacije 2000, a zatim dodatno polirani suspenzijom praha od 0,05 µm Al2O3 za optičko promatranje.Metalografska analiza provedena je optičkim mikroskopom.Uzorci su nagrizani 10%-tnom otopinom kalijevog hidroksida 43.
Nakon inkubacije, uzorci su isprani 3 puta fiziološkom otopinom puferiranom fosfatom (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) i zatim fiksirani s 2,5% (v/v) glutaraldehidom 10 sati kako bi se fiksirali biofilmovi.Zatim je dehidriran doziranim etanolom (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% i 100% volumena) prije sušenja na zraku.Konačno, zlatni film se taloži na površinu uzorka kako bi se osigurala vodljivost za SEM promatranje.SEM slike bile su fokusirane na točke s najviše sesilnih stanica P. aeruginosa na površini svakog uzorka.Izvršite EDS analizu kako biste pronašli kemijske elemente.Zeissov konfokalni laserski skenirajući mikroskop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Njemačka) korišten je za mjerenje dubine jama.Kako bi se promatrale korozijske jame ispod biofilma, ispitni je uzorak prvo očišćen u skladu s kineskim nacionalnim standardom (CNS) GB/T4334.4-2000 kako bi se uklonili korozijski proizvodi i biofilm s površine ispitnog uzorka.
Analiza rendgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS, ESCALAB250 sustav za analizu površine, Thermo VG, SAD) provedena je korištenjem monokromatskog izvora rendgenskih zraka (Aluminij Kα linija s energijom od 1500 eV i snagom od 150 W) u širokom rasponu energija vezanja 0 u standardnim uvjetima od –1350 eV.Spektri visoke rezolucije snimljeni su korištenjem prijenosne energije od 50 eV i korakom od 0,2 eV.
Inkubirani uzorci su uklonjeni i nježno isprani s PBS (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45.Kako bi se promatrala bakterijska održivost biofilmova na uzorcima, biofilmovi su obojeni pomoću kompleta LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, SAD).Komplet sadrži dvije fluorescentne boje: SYTO-9 zelenu fluorescentnu boju i propidij jodid (PI) crvenu fluorescentnu boju.U CLSM, fluorescentne zelene i crvene točke predstavljaju žive odnosno mrtve stanice.Za bojenje, 1 ml smjese koja je sadržavala 3 µl SYTO-9 i 3 µl otopine PI inkubirano je 20 minuta na sobnoj temperaturi (23°C) u mraku.Nakon toga, obojeni uzorci ispitani su na dvije valne duljine (488 nm za žive stanice i 559 nm za mrtve stanice) pomoću aparata Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japan).Debljina biofilma izmjerena je u 3D načinu skeniranja.
Kako citirati ovaj članak: Li, H. et al.Mikrobna korozija nehrđajućeg čelika 2707 super duplex uzrokovana morskim biofilmom Pseudomonas aeruginosa.znanost.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pukotine uzrokovane naponskom korozijom dupleks nehrđajućeg čelika LDX 2101 u otopinama klorida u prisutnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pukotine uzrokovane naponskom korozijom dupleks nehrđajućeg čelika LDX 2101 u otopinama klorida u prisutnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korozivno rastreskanje pod naponom dvostrukog nervnog stališa LDX 2101 u otopini klorida u prisutnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pukotine uzrokovane naponskom korozijom dvostrukog nehrđajućeg čelika LDX 2101 u otopinama klorida u prisutnosti 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nehrđajući čelik在福代sulfat分下下南性性生于中图像剧情开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korozivno rastreskanje pod naponom dvostrukog nervnog stališa LDX 2101 u otopini klorida u prisutnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pukotine uzrokovane naponskom korozijom dvostrukog nehrđajućeg čelika LDX 2101 u otopini klorida u prisutnosti tiosulfata.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Učinci toplinske obrade otopine i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na rupičastu koroziju hiper dupleksnih zavara nehrđajućeg čelika. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Učinci toplinske obrade otopine i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na rupičastu koroziju hiper dupleksnih zavara nehrđajućeg čelika.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Učinak toplinske obrade otopine i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na rupičastu koroziju hiperdupleksnih zavara nehrđajućeg čelika. 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 & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Učinak toplinske obrade otopine i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na rupičastu koroziju super dupleksnih zavara nehrđajućeg čelika.koros.znanost.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Usporedna studija u kemiji mikrobno i elektrokemijski inducirane rupičaste mrlje nehrđajućeg čelika 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Usporedna studija u kemiji mikrobno i elektrokemijski inducirane rupičaste mrlje nehrđajućeg čelika 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Usporedna kemijska studija mikrobiološkog i elektrokemijskog pitinga nehrđajućeg čelika 316L. Shi, 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究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Usporedna kemijska studija mikrobioloških i elektrokemijski induciranih rupičastih točaka u nehrđajućem čeliku 316L.koros.znanost.45, 2577-2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG i Xiao, K. Elektrokemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim otopinama s različitim pH u prisutnosti klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG i Xiao, K. Elektrokemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim otopinama s različitim pH u prisutnosti klorida.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Elektrokemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim otopinama s različitim pH u prisutnosti klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化学行为。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrokemijsko ponašanje 双相nehrđajućeg čelika u prisutnosti klorida pri različitim pH u alkalnoj otopini.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Elektrokemijsko ponašanje dupleks nehrđajućeg čelika 2205 u alkalnim otopinama s različitim pH u prisutnosti klorida.elektrokemija.Časopis.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Utjecaj morskih biofilmova na koroziju: sažet pregled. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Utjecaj morskih biofilmova na koroziju: sažet pregled.Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI Učinci morskih biofilmova na koroziju: Kratki 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 & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS i Ray, RI Učinci morskih biofilmova na koroziju: Kratki pregled.elektrokemija.Časopis.54, 2-7 (2008).