Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Addig is a folyamatos támogatás érdekében a webhelyet stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg.
A mikrobiális korrózió (MIC) számos iparágban komoly probléma, mivel hatalmas gazdasági veszteségekhez vezethet.A szuper duplex rozsdamentes acél 2707 (2707 HDSS) kiváló vegyszerállósága miatt tengeri környezetben használatos.A MIC-vel szembeni rezisztenciáját azonban kísérletileg nem igazolták.Ez a tanulmány a Pseudomonas aeruginosa tengeri aerob baktérium által okozott MIC 2707 HDSS viselkedését vizsgálta.Az elektrokémiai elemzés kimutatta, hogy a Pseudomonas aeruginosa biofilm jelenlétében a 2216E közegben a korróziós potenciál pozitív változása és a korróziós áramsűrűség növekedése következik be.A röntgen-fotoelektron-spektroszkópia (XPS) elemzése a biofilm alatti minta felületén a Cr-tartalom csökkenését mutatta.A gödrök vizuális elemzése azt mutatta, hogy a P. aeruginosa biofilm 0,69 µm maximális gödörmélységet produkált 14 napos inkubáció alatt.Bár ez kicsi, azt jelzi, hogy a 2707 HDSS nem teljesen immunis a P. aeruginosa biofilmek MIC-jére.
A duplex rozsdamentes acélokat (DSS) széles körben használják különféle iparágakban a kiváló mechanikai tulajdonságok és a korrózióállóság tökéletes kombinációja miatt1,2.Helyi lyukképződés azonban továbbra is előfordul, és ez befolyásolja az acél integritását3,4.A DSS nem ellenáll a mikrobiális korróziónak (MIC)5,6.A DSS alkalmazások széles köre ellenére még mindig vannak olyan környezetek, ahol a DSS korrózióállósága nem elegendő a hosszú távú használathoz.Ez azt jelenti, hogy drágább, nagyobb korrózióállóságú anyagokra van szükség.Jeon és munkatársai7 azt találták, hogy még a szuperduplex rozsdamentes acéloknak (SDSS) is vannak bizonyos korlátai a korrózióállóság tekintetében.Ezért bizonyos esetekben nagyobb korrózióállóságú szuperduplex rozsdamentes acélokra (HDSS) van szükség.Ez az erősen ötvözött HDSS kifejlesztéséhez vezetett.
A DSS korrózióállósága az alfa- és gamma-fázisok arányától függ, és kimerült a második fázis melletti 8., 9., 10. Cr, Mo és W régiókban.A HDSS magas Cr-, Mo- és N11-tartalmat tartalmaz, ezért kiváló korrózióállósággal rendelkezik, és magas (45-50) ekvivalens pitting ellenállási számmal (PREN) rendelkezik, amelyet tömeg% Cr + 3,3 (tömeg% Mo + 0,5 tömeg% tömeg) + 16 tömeg% határoz meg.N12.Kiváló korrózióállósága egy körülbelül 50% ferrites (α) és 50% ausztenites (γ) fázist tartalmazó kiegyensúlyozott összetételtől függ.A HDSS jobb mechanikai tulajdonságokkal és nagyobb ellenállással rendelkezik a kloridos korrózióval szemben.A javított korrózióállóság kiterjeszti a HDSS használatát agresszívebb kloridos környezetben, például tengeri környezetben.
A MIC számos iparágban komoly problémát jelent, például az olaj- és gáziparban, valamint a víziparban14.A MIC az összes korróziós kár 20%-át teszi ki15.A MIC egy bioelektrokémiai korrózió, amely számos környezetben megfigyelhető.A fémfelületeken képződő biofilmek megváltoztatják az elektrokémiai viszonyokat, ezáltal befolyásolják a korróziós folyamatot.Elterjedt nézet, hogy a MIC korróziót a biofilmek okozzák.Az elektrogén mikroorganizmusok felfalják a fémeket, hogy megszerezzék a túléléshez szükséges energiát17.A legújabb MIC vizsgálatok kimutatták, hogy az EET (extracelluláris elektrontranszfer) az elektrogén mikroorganizmusok által kiváltott MIC sebességkorlátozó tényezője.Zhang és mtsai.18 kimutatták, hogy az elektron közvetítők felgyorsítják az elektronok átvitelét a Desulfovibrio sessificans sejtek és a 304 rozsdamentes acél között, ami súlyosabb MIC támadást eredményez.Anning et al.19. és Wenzlaff et al.20 kimutatták, hogy a korrozív szulfátredukáló baktériumok (SRB) biofilmjei közvetlenül elnyelhetik az elektronokat a fémhordozókról, ami súlyos lyukképződést eredményez.
A DSS-ről ismert, hogy érzékeny a MIC-re az SRB-ket, vasredukáló baktériumokat (IRB) stb. tartalmazó tápközegben.Ezek a baktériumok helyi lyukképződést okoznak a DSS felszínén a biofilmek alatt22,23.A DSS-től eltérően a HDSS24 MIC nem ismert.
A Pseudomonas aeruginosa egy Gram-negatív, mozgékony, rúd alakú baktérium, amely széles körben elterjedt a természetben25.A Pseudomonas aeruginosa a tengeri környezetben is jelentős mikrobiális csoport, amely megemelkedett MIC-koncentrációt okoz.A Pseudomonas aktívan részt vesz a korróziós folyamatban, és úttörő kolonizálóként ismert a biofilm képződése során.Mahat et al.28 és Yuan et al.29 kimutatták, hogy a Pseudomonas aeruginosa hajlamos növelni a lágy acélok és ötvözetek korróziós sebességét vízi környezetben.
A munka fő célja a Pseudomonas aeruginosa tengeri aerob baktérium által okozott MIC 2707 HDSS tulajdonságainak vizsgálata volt elektrokémiai módszerekkel, felületelemzési módszerekkel és korróziós termékanalízissel.A MIC 2707 HDSS viselkedésének tanulmányozására elektrokémiai vizsgálatokat végeztek, beleértve a nyitott áramköri potenciált (OCP), a lineáris polarizációs ellenállást (LPR), az elektrokémiai impedancia spektroszkópiát (EIS) és a potenciális dinamikus polarizációt.Energiadiszperzív spektrometriai analízist (EDS) végeztek a korrodált felületen lévő kémiai elemek kimutatására.Ezenkívül röntgen fotoelektron spektroszkópiát (XPS) alkalmaztak az oxidfilm passziváció stabilitásának meghatározására Pseudomonas aeruginosa-t tartalmazó tengeri környezet hatására.A gödrök mélységét konfokális lézer pásztázó mikroszkóp (CLSM) segítségével mérték.
Az 1. táblázat a 2707 HDSS kémiai összetételét mutatja.A 2. táblázat azt mutatja, hogy a 2707 HDSS kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, 650 MPa folyáshatárral.ábrán.Az 1. ábra az oldatos hőkezelt 2707 HDSS optikai mikrostruktúráját mutatja.A körülbelül 50% ausztenit és 50% ferrit fázist tartalmazó mikrostruktúrában az ausztenit és a ferrit fázisok megnyúlt sávjai láthatók másodlagos fázisok nélkül.
ábrán.A 2a. ábra a nyitott áramköri potenciált (Eocp) mutatja a 2707 HDSS expozíciós idejének függvényében 2216E abiotikus tápközegben és P. aeruginosa táptalajban 14 napig 37 °C-on.Azt mutatja, hogy az Eocp legnagyobb és legjelentősebb változása az első 24 órán belül következik be.Az Eocp értékek mindkét esetben -145 mV-on (SCE-hez képest) tetőztek 16 óra körül, majd meredeken csökkentek, elérve a -477 mV-ot (SCE-hez képest) és -236 mV-ot (SCE-hez képest) az abiotikus minta esetében.illetve P Pseudomonas aeruginosa kuponok).24 óra elteltével a P. aeruginosa Eocp 2707 HDSS értéke viszonylag stabil volt -228 mV-on (SCE-hez képest), míg a nem biológiai minták megfelelő értéke körülbelül -442 mV volt (az SCE-hez képest).Az Eocp P. aeruginosa jelenlétében meglehetősen alacsony volt.
2707 HDSS-minta elektrokémiai vizsgálata abiotikus tápközegben és Pseudomonas aeruginosa táptalajban 37 °C-on:
(a) Eocp az expozíciós idő függvényében, (b) polarizációs görbék a 14. napon, (c) Rp az expozíciós idő függvényében és (d) icorr az expozíciós idő függvényében.
A 3. táblázat mutatja be 2707 HDSS-minta elektrokémiai korróziós paramétereit, amelyeket abiotikus és Pseudomonas aeruginosa oltott tápközegnek 14 napon keresztül vetettek ki.Az anód- és katódgörbék érintőit extrapoláltuk, hogy a korróziós áramsűrűséget (icorr), a korróziós potenciált (Ecorr) és a Tafel-meredekséget (βα és βc) adó metszéspontokat kapjuk a standard módszerek szerint30,31.
ábrán látható módon.A 2b. ábrán látható, hogy a P. aeruginosa görbe felfelé elmozdulása az Ecorr növekedését eredményezte az abiotikus görbéhez képest.A korróziós sebességgel arányos icorr érték 0,328 µA cm-2-re nőtt a Pseudomonas aeruginosa mintában, ami négyszer nagyobb, mint a nem biológiai mintában (0,087 µA cm-2).
Az LPR egy klasszikus roncsolásmentes elektrokémiai módszer a gyors korrózióelemzéshez.A MIC32 tanulmányozására is használták.ábrán.A 2c. ábra a polarizációs ellenállást (Rp) mutatja az expozíciós idő függvényében.A magasabb Rp érték kisebb korróziót jelent.Az első 24 órában az Rp 2707 HDSS 1955 kΩ cm2-nél érte el a csúcsot az abiotikus mintáknál és 1429 kΩ cm2-nél a Pseudomonas aeruginosa mintáknál.A 2c. ábra azt is mutatja, hogy az Rp-érték gyorsan csökkent egy nap után, majd viszonylag változatlan maradt a következő 13 nap során.A Pseudomonas aeruginosa minta Rp értéke körülbelül 40 kΩ cm2, ami jóval alacsonyabb, mint egy nem biológiai minta 450 kΩ cm2 értéke.
Az icorr értéke arányos az egyenletes korróziós sebességgel.Értéke a következő Stern-Giri egyenletből számítható ki:
Zoe et al.A 33. ábrán a Tafel B lejtő tipikus értéke ebben a munkában 26 mV/dec.A 2d. ábra azt mutatja, hogy a 2707-es nem biológiai minta icorr-je viszonylag stabil maradt, míg a P. aeruginosa minta nagymértékben ingadozott az első 24 óra után.A P. aeruginosa minták icorr értékei egy nagyságrenddel magasabbak voltak, mint a nem biológiai kontrolloké.Ez a tendencia összhangban van a polarizációs ellenállás eredményeivel.
Az EIS egy másik roncsolásmentes módszer, amelyet a korrodált felületeken zajló elektrokémiai reakciók jellemzésére használnak.Abiotikus környezetnek és Pseudomonas aeruginosa oldatnak kitett minták impedancia spektruma és számított kapacitásértékei, a minta felületén kialakult Rb passzív film/biofilm ellenállás, Rct töltésátviteli ellenállás, Cdl elektromos kettős réteg kapacitás (EDL) és állandó QCPE fáziselem paraméterek (CPE ).Ezeket a paramétereket tovább elemeztük az adatok illesztésével egy ekvivalens áramköri (EEC) modell segítségével.
ábrán.A 3. ábra tipikus Nyquist-diagramokat (a és b) és Bode-diagramokat (a' és b') mutat 2707 HDSS-mintára abiotikus tápközegben és P. aeruginosa táptalajban, különböző inkubációs időkhöz.A Nyquist gyűrű átmérője csökken Pseudomonas aeruginosa jelenlétében.A Bode-diagram (3b' ábra) a teljes impedancia növekedését mutatja.A relaxációs időállandóra vonatkozó információ a fázismaximumokból nyerhető.ábrán.A 4. ábra egy egyrétegű (a) és egy kétrétegű (b) és a megfelelő EGK-k alapján mutatja be a fizikai struktúrákat.A CPE bekerült az EGK modellbe.Bebocsátását és impedanciáját a következőképpen fejezzük ki:
Két fizikai modell és a megfelelő egyenértékű áramkörök a 2707 HDSS minta impedancia spektrumának illesztéséhez:
ahol Y0 a KPI érték, j a képzeletbeli szám vagy (-1)1/2, ω a szögfrekvencia, n a KPI teljesítményindex kisebb, mint egy35.A töltésátviteli ellenállás inverziója (azaz 1/Rct) megfelel a korróziós sebességnek.Minél kisebb az Rct, annál nagyobb a korróziós sebesség27.14 napos inkubáció után a Pseudomonas aeruginosa minták Rct-je elérte a 32 kΩ cm2-t, ami jóval kevesebb, mint a nem biológiai minták 489 kΩ cm2-e (4. táblázat).
Az 5. ábrán látható CLSM-képek és SEM-képek egyértelműen azt mutatják, hogy a 2707-es HDSS-minta felületén lévő biofilm-bevonat 7 nap után sűrű.14 nap elteltével azonban a biofilm-fedettség gyenge volt, és megjelentek néhány elhalt sejt.Az 5. táblázat mutatja a biofilm vastagságát 2707 HDSS mintán P. aeruginosa 7 és 14 napos expozíció után.A maximális biofilm vastagság 23,4 µm-ről 7 nap után 18,9 µm-re változott 14 nap után.Az átlagos biofilm vastagság is megerősítette ezt a tendenciát.22,2 ± 0,7 μm-ről 7 nap után 17,8 ± 1,0 μm-re csökkent 14 nap után.
(a) 3-D CLSM kép 7 nap után, (b) 3D CLSM kép 14 nap után, (c) SEM kép 7 nap után és (d) SEM kép 14 nap után.
Az EMF kémiai elemeket mutatott ki biofilmekben és korróziós termékekben a P. aeruginosa fertőzésnek kitett mintákon 14 napon keresztül.ábrán.A 6. ábrán látható, hogy a biofilmekben és a korróziós termékekben a C-, N-, O- és P-tartalom lényegesen magasabb, mint a tiszta fémekben, mivel ezek az elemek biofilmekhez és metabolitjaihoz kapcsolódnak.A mikrobáknak csak nyomokban van szükségük krómra és vasra.A biofilmben a magas Cr és Fe szint, valamint a minták felületén a korróziós termékek azt jelzik, hogy a fémmátrix a korrózió miatt veszített elemekből.
14 nap elteltével a 2216E táptalajban P. aeruginosa-val és anélkül gödröket figyeltünk meg.Az inkubálás előtt a minták felülete sima és hibamentes volt (7a. ábra).Inkubálás és a biofilm és korróziós termékek eltávolítása után a minták felszínén lévő legmélyebb gödröket CLSM segítségével vizsgáltuk, amint az a 7b. és c. ábrán látható.A nem biológiai kontrollok felületén (maximális gödörmélység 0,02 µm) nem találtunk nyilvánvaló gödrösödést.A P. aeruginosa által okozott maximális gödörmélység 0,52 µm volt 7 napon és 0,69 µm 14 napon, 3 minta átlagos maximális gödörmélysége alapján (minden mintához 10 maximális gödörmélységet választottunk).0,42 ± 0,12 µm, illetve 0,52 ± 0,15 µm elérése (5. táblázat).Ezek a furatmélység értékek kicsik, de fontosak.
a) expozíció előtt, b) 14 napig abiotikus környezetben, és c) 14 napig Pseudomonas aeruginosa táplevesben.
ábrán.A 8. táblázat a különböző mintafelületek XPS spektrumát mutatja, az egyes felületekre elemzett kémiai összetételt pedig a 6. táblázat foglalja össze. A 6. táblázatban a Fe és a Cr atomszázaléka P. aeruginosa jelenlétében (A és B minták) jóval alacsonyabb volt, mint a nem biológiai kontrolloké.(C és D minta).Egy P. aeruginosa minta esetében a Cr 2p mag szintjén lévő spektrális görbét négy csúcskomponensre illesztettük, amelyek kötési energiája (BE) 574,4, 576,6, 578,3 és 586,8 eV volt, ami a Cr, Cr2O3, CrO3-nak tulajdonítható.és Cr(OH)3 (9a. és b. ábra).A nem biológiai minták esetében a fő Cr 2p szint spektruma két fő csúcsot tartalmaz Cr (573,80 eV BE) és Cr2O3 (575,90 eV BE) esetében.9c. és d.A legszembetűnőbb különbség az abiotikus minták és a P. aeruginosa minták között a Cr6+ jelenléte és a Cr(OH)3 magasabb relatív aránya (BE 586,8 eV) volt a biofilm alatt.
A 2707 HDSS minta felületének széles XPS spektruma két közegben 7, illetve 14 nap.
(a) 7 nap P. aeruginosa expozíció, (b) 14 nap P. aeruginosa expozíció, (c) 7 nap abiotikus környezetben és (d) 14 nap abiotikus környezetben.
A HDSS a legtöbb környezetben magas szintű korrózióállóságot mutat.Kim és munkatársai 2 arról számoltak be, hogy a HDSS UNS S32707-et erősen ötvözött DSS-ként azonosították, amelynek PREN-értéke nagyobb, mint 45. A 2707-es HDSS-minta PREN értéke ebben a munkában 49 volt. Ez a magas krómtartalomnak, valamint a savas környezetben hasznosnak számító molibdén és nikkel magas tartalmának köszönhető.és magas kloridtartalmú környezetekben.Ezenkívül a jól kiegyensúlyozott összetétel és a hibamentes mikrostruktúra előnyös a szerkezeti stabilitás és a korrózióállóság szempontjából.Kitűnő vegyszerállósága ellenére azonban a jelen munka kísérleti adatai azt sugallják, hogy a 2707 HDSS nem teljesen immunis a P. aeruginosa biofilm MIC-ekkel szemben.
Az elektrokémiai eredmények azt mutatták, hogy a 2707 HDSS korróziós sebessége a P. aeruginosa táplevesben 14 nap után jelentősen megnőtt a nem biológiai környezethez képest.A 2a. ábrán az Eocp csökkenését figyelték meg mind az abiotikus táptalajban, mind a P. aeruginosa táptalajban az első 24 órában.Ezt követően a biofilm teljesen befedi a minta felületét, és az Eocp viszonylag stabillá válik36.A biológiai Eocp szint azonban jóval magasabb volt, mint a nem biológiai Eocp szint.Okunk van azt hinni, hogy ez a különbség a P. aeruginosa biofilmek kialakulásához kapcsolódik.ábrán.A 2d. ábrán P. aeruginosa jelenlétében az icorr 2707 HDSS értéke elérte a 0,627 μA cm-2-t, ami egy nagyságrenddel magasabb, mint az abiotikus kontrollé (0,063 μA cm-2), ami összhangban volt az EIS által mért Rct értékkel.Az első néhány napban a P. aeruginosa tápleves impedancia értékei megemelkedtek a P. aeruginosa sejtek kötődése és biofilmek képződése miatt.Ha azonban a biofilm teljesen befedi a minta felületét, az impedancia csökken.A védőréteget elsősorban a biofilmek és biofilm metabolitok képződése támadja meg.Ennek következtében a korrózióállóság idővel csökkent, és a P. aeruginosa megtapadása helyi korróziót okozott.Az abiotikus környezet trendjei eltérőek voltak.A nem biológiai kontroll korrózióállósága jóval magasabb volt, mint a P. aeruginosa táptalajnak kitett minták megfelelő értéke.Ezenkívül az abiotikus csatlakozások esetében az Rct 2707 HDSS értéke elérte a 489 kΩ cm2-t a 14. napon, ami 15-ször magasabb, mint a P. aeruginosa jelenlétében mért Rct érték (32 kΩ cm2).Így a 2707 HDSS kiváló korrózióállósággal rendelkezik steril környezetben, de nem ellenálló a P. aeruginosa biofilmekből származó MIC-ekkel szemben.
Ezek az eredmények a 1-1. ábrán látható polarizációs görbékből is megfigyelhetők.2b.Az anódos elágazást összefüggésbe hozták a Pseudomonas aeruginosa biofilm képződésével és a fémoxidációs reakciókkal.Ebben az esetben a katódos reakció az oxigén redukciója.A P. aeruginosa jelenléte szignifikánsan növelte a korróziós áramsűrűséget, körülbelül egy nagyságrenddel nagyobb mértékben, mint az abiotikus kontrollban.Ez azt jelzi, hogy a P. aeruginosa biofilm fokozza a 2707 HDSS lokalizált korrózióját.Yuan és munkatársai29 azt találták, hogy a Cu-Ni 70/30 ötvözet korróziós áramsűrűsége megnőtt a P. aeruginosa biofilm hatására.Ennek oka lehet a Pseudomonas aeruginosa biofilmek oxigénredukciójának biokatalízise.Ez a megfigyelés magyarázatot adhat a MIC 2707 HDSS-re is ebben a munkában.Az aerob biofilmek alatt kevesebb oxigén is lehet.Ezért a fémfelület oxigénnel történő újrapassziválásának megtagadása hozzájárulhat a MIC-hez ebben a munkában.
Dickinson és mtsai.38 arra utalt, hogy a kémiai és elektrokémiai reakciók sebességét közvetlenül befolyásolhatja a minta felületén lévő ülő baktériumok metabolikus aktivitása és a korróziós termékek természete.Amint az 5. ábrán és 5. táblázaton látható, a sejtek száma és a biofilm vastagsága 14 nap után csökkent.Ez ésszerűen azzal magyarázható, hogy 14 nap elteltével a 2707 HDSS felszínén lévő ülősejtek többsége elpusztult a 2216E táptalajban bekövetkezett kimerülés vagy a 2707 HDSS mátrixból származó toxikus fémionok felszabadulása miatt.Ez a kötegelt kísérletek korlátozása.
Ebben a munkában egy P. aeruginosa biofilm hozzájárult a Cr és a Fe lokális kimerüléséhez a 2707 HDSS felszínén lévő biofilm alatt (6. ábra).A 6. táblázat mutatja a Fe és Cr csökkenését a D mintában a C mintához képest, jelezve, hogy a P. aeruginosa biofilm által okozott oldott Fe és Cr az első 7 napban megmaradt.A 2216E környezetet a tengeri környezet szimulálására használják.17700 ppm Cl-t tartalmaz, ami összemérhető a természetes tengervíz tartalmával.Az 17700 ppm Cl- jelenléte volt a fő oka a Cr csökkenésének az XPS-sel vizsgált 7 és 14 napos abiotikus mintákban.A P. aeruginosa mintákkal összehasonlítva a Cr oldódása az abiotikus mintákban jóval kisebb volt a 2707 HDSS klórral szembeni erős rezisztenciája miatt abiotikus körülmények között.ábrán.A 9. ábra Cr6+ jelenlétét mutatja a passziváló filmben.Részt vehet a króm acélfelületekről a P. aeruginosa biofilmek általi eltávolításában, ahogy azt Chen és Clayton javasolta.
A baktériumok szaporodása miatt a táptalaj pH-értéke tenyésztés előtt és után 7,4, illetve 8,2 volt.Így a P. aeruginosa biofilm alatt a szerves savas korrózió valószínűleg nem járul hozzá ehhez a munkához, mivel az ömlesztett közegben a pH viszonylag magas.A nem biológiai kontroll tápközeg pH-ja nem változott szignifikánsan (a kezdeti 7,4-ről a végső 7,5-re) a 14 napos tesztperiódus alatt.Az oltóközegben az inkubálás utáni pH-növekedés a P. aeruginosa metabolikus aktivitásának volt köszönhető, és azt találták, hogy tesztcsíkok hiányában ugyanolyan hatással van a pH-ra.
A 7. ábrán látható, hogy a P. aeruginosa biofilm által okozott maximális gödörmélység 0,69 µm volt, ami jóval nagyobb, mint az abiotikus táptalajé (0,02 µm).Ez összhangban van a fent leírt elektrokémiai adatokkal.A 0,69 µm-es gödörmélység több mint tízszer kisebb, mint a 2205 DSS esetében ugyanazon feltételek mellett közölt 9,5 µm-es érték.Ezek az adatok azt mutatják, hogy a 2707 HDSS jobb ellenállást mutat a MIC-ekkel szemben, mint a 2205 DSS.Ez nem meglepő, mivel a 2707 HDSS magasabb Cr-szinttel rendelkezik, ami hosszabb passzivációt biztosít, nehezebben depasszíválható a P. aeruginosa, és kiegyensúlyozott fázisszerkezete miatt káros másodlagos csapadék nélkül, gödrösödést okoz.
Összefoglalva, MIC gödröket találtak a 2707 HDSS felszínén a P. aeruginosa táptalajban, összehasonlítva az abiotikus környezetben lévő jelentéktelen gödrökkel.Ez a munka azt mutatja, hogy a 2707 HDSS jobban ellenáll a MIC-nek, mint a 2205 DSS, de a P. aeruginosa biofilm miatt nem teljesen immunis a MIC-re.Ezek az eredmények segítik a megfelelő rozsdamentes acél kiválasztását és a tengeri környezet számára várható élettartamot.
A 2707 HDSS kupont a Northeastern University (NEU) Metallurgy School of Shenyangban (Kína) bocsátja rendelkezésre.A 2707 HDSS elemi összetételét az 1. táblázat mutatja, amelyet a NEU Anyagelemzési és Vizsgálati Osztálya elemzett.Minden mintát 1 órán át 1180 °C-on kezeltünk szilárd oldattá.A korrózióvizsgálat előtt egy érme alakú 2707 HDSS-t, amelynek felső nyitott felülete 1 cm2, szilícium-karbid csiszolópapírral 2000-es szemcséjűre polírozták, majd 0,05 µm-es Al2O3-porszuszpenzióval polírozták.Oldala és alja inert festékkel védett.Szárítás után a mintákat steril ionmentes vízzel mostuk és 75 térfogat%-os etanollal 0,5 órán át sterilizáltuk.Használat előtt 0,5 órán át levegőn szárítottuk ultraibolya (UV) fényben.
A tengeri Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 törzset a kínai Xiamen Marine Culture Collection Center-től (MCCC) vásároltuk.A Pseudomonas aeruginosa-t aerob körülmények között, 37 °C-on tenyésztettük 250 ml-es lombikokban és 500 ml-es üveg elektrokémiai cellákban Marine 2216E folyékony táptalaj alkalmazásával (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kína).A tápközeg (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, 0,034 SrCl2, 0,08 SrB00.202i , 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 pepton, 1.0 élesztőkivonat és 0.1 vas-citrát.Az oltás előtt 20 percig autoklávozzuk 121°C-on.Számolja meg a ülő és plankton sejteket hemocitométerrel fénymikroszkóp alatt, 400-szoros nagyítással.A plankton Pseudomonas aeruginosa kezdeti koncentrációja közvetlenül az oltás után körülbelül 106 sejt/ml volt.
Az elektrokémiai vizsgálatokat klasszikus háromelektródos üvegcellában végeztük, közepes térfogatú 500 ml-es.A platinalemezt és a telített kalomel elektródát (SAE) sóhidakkal töltött Luggin kapillárisokon keresztül kapcsoltuk a reaktorhoz, amelyek ellen-, illetve referenciaelektródként szolgáltak.A munkaelektródák gyártásához minden mintához gumírozott rézhuzalt erősítettek, és epoxigyantával borították be, így az egyik oldalon körülbelül 1 cm2 védtelen terület maradt a munkaelektródának.Az elektrokémiai mérések során a mintákat a 2216E táptalajba helyeztük és állandó inkubációs hőmérsékleten (37°C) vízfürdőben tartottuk.Az OCP, LPR, EIS és a potenciális dinamikus polarizációs adatokat Autolab potenciosztáttal (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) mértük.Az LPR-teszteket 0,125 mV s-1 pásztázási sebességgel, -5 és 5 mV közötti tartományban, Eocp-vel és 1 Hz-es mintavételi frekvenciával rögzítettük.Az EIS-t szinuszhullámmal hajtottuk végre 0,01 és 10 000 Hz közötti frekvenciatartományban, 5 mV-os feszültség mellett, állandósult Eocp mellett.A potenciálsöprés előtt az elektródák üresjáratban voltak, amíg el nem érték a szabad korróziós potenciál stabil értékét.A polarizációs görbéket ezután -0,2 és 1,5 V között mértük az Eocp függvényében 0,166 mV/s pásztázási sebesség mellett.Mindegyik tesztet háromszor megismételtük P. aeruginosa-val és anélkül.
A metallográfiai analízishez szükséges mintákat nedves, 2000-es szemcseméretű SiC papírral mechanikusan políroztuk, majd optikai megfigyelés céljából 0,05 µm-es Al2O3 porszuszpenzióval tovább políroztuk.A metallográfiai elemzést optikai mikroszkóppal végeztük.A mintákat 10 tömeg%-os kálium-hidroxid 43 oldattal marattuk.
Inkubálás után a mintákat háromszor mostuk foszfáttal pufferolt sóoldattal (PBS) (pH 7,4 ± 0,2), majd 2,5%-os (v/v) glutáraldehiddel fixáltuk 10 órán keresztül a biofilmek rögzítése céljából.Ezután szakaszos etanollal (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% és 100 térfogat%) dehidratáltuk levegőn történő szárítás előtt.Végül egy aranyfilmet helyeznek fel a minta felületére, hogy vezetőképességet biztosítsanak a SEM megfigyeléshez.A SEM-felvételeket azokra a foltokra fókuszáltuk, ahol minden minta felszínén a leginkább ülő P. aeruginosa sejt található.Végezzen EDS elemzést a kémiai elemek megtalálásához.A gödör mélységének mérésére Zeiss konfokális lézer pásztázó mikroszkópot (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Németország) használtak.A biofilm alatti korróziós gödrök megfigyeléséhez a vizsgálati mintát először megtisztították a GB/T4334.4-2000 kínai nemzeti szabvány (CNS) szerint, hogy eltávolítsák a korróziós termékeket és a biofilmet a vizsgálati minta felületéről.
Röntgen fotoelektron spektroszkópia (XPS, ESCALAB250 felületelemző rendszer, Thermo VG, USA) analízist monokromatikus röntgenforrás (1500 eV energiájú és 150 W teljesítményű alumínium Kα vonal) segítségével végeztünk, 0 kötési energiák széles tartományában, –1350 normál körülmények között.A nagy felbontású spektrumokat 50 eV átviteli energiával és 0,2 eV lépéssel vettük fel.
Az inkubált mintákat eltávolítottuk, és óvatosan mostuk PBS-sel (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45 percig.A mintákon a biofilmek bakteriális életképességének megfigyelésére a biofilmeket a LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA) segítségével megfestettük.A készlet két fluoreszcens festéket tartalmaz: SYTO-9 zöld fluoreszcens festéket és propidium-jodid (PI) vörös fluoreszcens festéket.A CLSM-ben a fluoreszkáló zöld és piros pontok az élő és az elhalt sejteket jelzik.A festéshez 1 ml keveréket, amely 3 µl SYTO-9-et és 3 µl PI-oldatot tartalmazott, 20 percig szobahőmérsékleten (23 °C) sötétben inkubáltunk.Ezt követően a megfestett mintákat két hullámhosszon (488 nm élő sejtek és 559 nm elhalt sejtek esetében) vizsgáltuk Nikon CLSM készülékkel (C2 Plus, Nikon, Japán).A biofilm vastagságát 3D szkennelési módban mértük.
Hogyan idézzük ezt a cikket: Li, H. et al.2707 szuperduplex rozsdamentes acél mikrobiális korróziója Pseudomonas aeruginosa tengeri biofilm által.a tudomány.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking of LDX 2101 duplex rozsdamentes acél klorid oldatokban tioszulfát jelenlétében. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking of LDX 2101 duplex rozsdamentes acél klorid oldatokban tioszulfát jelenlétében. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. оридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 duplex rozsdamentes acél feszültségkorróziós repedése klorid oldatokban tioszulfát jelenlétében. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. és Zucchi, F. LDX 2101 双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化牲亶溶裂. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相rozsdamentes acél在福代sulfate分下下南性性生于中姣肏像 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. да в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 duplex rozsdamentes acél feszültségkorróziós repedése klorid oldatban tioszulfát jelenlétében.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Az oldatos hőkezelés és a védőgázban lévő nitrogén hatása a hiperduplex rozsdamentes acél varratok pontkorrózióval szembeni ellenállására. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Az oldatos hőkezelés és a védőgázban lévő nitrogén hatása a hiperduplex rozsdamentes acél varratok pontkorrózióval szembeni ellenállására.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS és Park, YS Az oldatos hőkezelés és a védőgázban lévő nitrogén hatása a hyperduplex rozsdamentes acél varratok lyukkorrózióállóságára. 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咢焊缝抗炀 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS és Park, YS Az oldatos hőkezelés és a védőgázban lévő nitrogén hatása a szuperduplex rozsdamentes acél varratok lyukkorrózióállóságára.koros.a tudomány.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Összehasonlító vizsgálat a 316L-es rozsdamentes acél mikrobiálisan és elektrokémiailag indukált pittingjének kémiájában. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Összehasonlító vizsgálat a 316L-es rozsdamentes acél mikrobiálisan és elektrokémiailag indukált pittingjének kémiájában.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. és Lewandowski, Z. 316L rozsdamentes acél mikrobiológiai és elektrokémiai pontozásának összehasonlító kémiai vizsgálata. 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趃炩 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. és Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. és Lewandowski, Z. Összehasonlító kémiai vizsgálat mikrobiológiai és elektrokémiailag indukált pitting 316L-es rozsdamentes acélban.koros.a tudomány.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. A 2205 duplex rozsdamentes acél elektrokémiai viselkedése eltérő pH-jú lúgos oldatokban klorid jelenlétében. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. A 2205 duplex rozsdamentes acél elektrokémiai viselkedése eltérő pH-jú lúgos oldatokban klorid jelenlétében.Luo H., Dong KF, Lee HG és Xiao K. A 2205 duplex rozsdamentes acél elektrokémiai viselkedése eltérő pH-jú lúgos oldatokban klorid jelenlétében. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性㺶液中的电匡液中的电匡 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相rozsdamentes acél elektrokémiai viselkedése klorid jelenlétében, eltérő pH-n lúgos oldatban.Luo H., Dong KF, Lee HG és Xiao K. A 2205 duplex rozsdamentes acél elektrokémiai viselkedése eltérő pH-jú lúgos oldatokban klorid jelenlétében.Electrochem.Magazin.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI A tengeri biofilmek hatása a korrózióra: Egy tömör áttekintés. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI A tengeri biofilmek hatása a korrózióra: Egy tömör áttekintés.Little, BJ, Lee, JS és Ray, RI A tengeri biofilmek hatása a korrózióra: Rövid áttekintés. 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 és Ray, RILittle, BJ, Lee, JS és Ray, RI A tengeri biofilmek hatása a korrózióra: Rövid áttekintés.Electrochem.Magazin.54, 2-7 (2008).