Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts.Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, ieteicams izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Tikmēr, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, mēs atveidosim vietni bez stiliem un JavaScript.
Mikrobu korozija (MIC) ir nopietna problēma daudzās nozarēs, jo tā var radīt milzīgus ekonomiskus zaudējumus.Super dupleksais nerūsējošais tērauds 2707 (2707 HDSS) tiek izmantots jūras vidē, jo tam ir lieliska ķīmiskā izturība.Tomēr tā izturība pret MIC nav eksperimentāli pierādīta.Šajā pētījumā tika pārbaudīta MIC 2707 HDSS uzvedība, ko izraisīja jūras aerobā baktērija Pseudomonas aeruginosa.Elektroķīmiskā analīze parādīja, ka Pseudomonas aeruginosa bioplēves klātbūtnē 2216E vidē notiek pozitīvas korozijas potenciāla izmaiņas un korozijas strāvas blīvuma palielināšanās.Rentgenstaru fotoelektronu spektroskopijas (XPS) analīze parādīja Cr satura samazināšanos parauga virsmā zem bioplēves.Bedru vizuālā analīze parādīja, ka P. aeruginosa bioplēve 14 inkubācijas dienu laikā radīja maksimālo bedres dziļumu 0,69 µm.Lai gan tas ir mazs, tas norāda, ka 2707 HDSS nav pilnībā imūna pret P. aeruginosa biofilmu MIC.
Dupleksais nerūsējošais tērauds (DSS) tiek plaši izmantots dažādās nozarēs, pateicoties ideālai izcilu mehānisko īpašību un korozijas izturības kombinācijai1,2.Tomēr lokāla bedru veidošanās joprojām notiek un ietekmē šī tērauda integritāti3,4.DSS nav izturīgs pret mikrobu koroziju (MIC)5,6.Neskatoties uz plašo DSS pielietojumu klāstu, joprojām pastāv vides, kurās DSS izturība pret koroziju nav pietiekama ilgstošai lietošanai.Tas nozīmē, ka ir nepieciešami dārgāki materiāli ar lielāku izturību pret koroziju.Jeon et al7 atklāja, ka pat superdupleksajiem nerūsējošajiem tēraudiem (SDSS) ir daži ierobežojumi attiecībā uz izturību pret koroziju.Tāpēc dažos gadījumos ir nepieciešami superdupleksi nerūsējošie tēraudi (HDSS) ar augstāku izturību pret koroziju.Tas noveda pie ļoti leģēta HDSS izstrādes.
Izturība pret koroziju DSS ir atkarīga no alfa un gamma fāžu attiecības un ir noplicināta Cr, Mo un W reģionos 8, 9, 10 blakus otrajai fāzei.HDSS satur augstu Cr, Mo un N11 saturu, tādēļ tam ir lieliska izturība pret koroziju un augsta ekvivalentā pretestības pret punktēšanu skaitļa (PREN) vērtība (45-50), ko nosaka mas.% Cr + 3.3 (mas.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Tā lieliskā izturība pret koroziju ir atkarīga no līdzsvarota sastāva, kas satur aptuveni 50% ferīta (α) un 50% austenīta (γ) fāzes.HDSS ir labākas mehāniskās īpašības un lielāka izturība pret hlorīda koroziju.Uzlabota izturība pret koroziju paplašina HDSS izmantošanu agresīvākā hlorīdu vidē, piemēram, jūras vidē.
MIC ir liela problēma daudzās nozarēs, piemēram, naftas, gāzes un ūdens nozarē14.MIC veido 20% no visiem korozijas bojājumiem15.MIC ir bioelektroķīmiska korozija, ko var novērot daudzās vidēs.Bioplēves, kas veidojas uz metāla virsmām, maina elektroķīmiskos apstākļus, tādējādi ietekmējot korozijas procesu.Plaši tiek uzskatīts, ka MIC koroziju izraisa bioplēves.Elektrogēnie mikroorganismi apēd metālus, lai iegūtu enerģiju, kas nepieciešama izdzīvošanai17.Jaunākie MIC pētījumi ir parādījuši, ka EET (ārpusšūnu elektronu pārnese) ir ātrumu ierobežojošais faktors MIC, ko izraisa elektrogēni mikroorganismi.Džans et al.18 parādīja, ka elektronu starpnieki paātrina elektronu pārnesi starp Desulfovibrio sessificans šūnām un 304 nerūsējošo tēraudu, izraisot smagāku MIC uzbrukumu.Annings et al.19 un Wenzlaff et al.20 ir parādījuši, ka korozīvu sulfātu reducējošo baktēriju (SRB) bioplēves var tieši absorbēt elektronus no metāla substrātiem, izraisot nopietnu bedrīšu veidošanos.
Ir zināms, ka DSS ir jutīgs pret MIC barotnēs, kas satur SRB, dzelzs reducējošās baktērijas (IRB) utt. 21 .Šīs baktērijas izraisa lokalizētu bedrīšu veidošanos uz DSS virsmas zem bioplēvēm 22, 23.Atšķirībā no DSS, HDSS24 MIC nav plaši pazīstams.
Pseudomonas aeruginosa ir gramnegatīva, kustīga, stieņveida baktērija, kas ir plaši izplatīta dabā25.Pseudomonas aeruginosa ir arī galvenā mikrobu grupa jūras vidē, kas izraisa paaugstinātu MIC koncentrāciju.Pseudomonas aktīvi iesaistās korozijas procesā un ir atzīts par pionieru kolonizatoru bioplēves veidošanās laikā.Mahat et al.28 un Yuan et al.29 parādīja, ka Pseudomonas aeruginosa mēdz palielināt viegla tērauda un sakausējumu korozijas ātrumu ūdens vidē.
Šī darba galvenais mērķis bija izpētīt jūras aerobās baktērijas Pseudomonas aeruginosa izraisītās MIC 2707 HDSS īpašības, izmantojot elektroķīmiskās metodes, virsmas analīzes metodes un korozijas produktu analīzi.Lai pētītu MIC 2707 HDSS uzvedību, tika veikti elektroķīmiskie pētījumi, tostarp atklātās ķēdes potenciāls (OCP), lineārās polarizācijas pretestība (LPR), elektroķīmiskās pretestības spektroskopija (EIS) un potenciālā dinamiskā polarizācija.Tika veikta enerģijas izkliedējošā spektrometriskā analīze (EDS), lai noteiktu ķīmiskos elementus uz korozijas virsmas.Turklāt rentgena fotoelektronu spektroskopija (XPS) tika izmantota, lai noteiktu oksīda plēves pasivācijas stabilitāti jūras vides ietekmē, kas satur Pseudomonas aeruginosa.Bedru dziļums tika mērīts ar konfokālo lāzerskenēšanas mikroskopu (CLSM).
1. tabulā parādīts 2707 HDSS ķīmiskais sastāvs.2. tabulā parādīts, ka 2707 HDSS ir lieliskas mehāniskās īpašības ar tecēšanas robežu 650 MPa.Uz att.1 parāda šķīduma termiski apstrādāta 2707 HDSS optisko mikrostruktūru.Mikrostruktūrā, kurā ir aptuveni 50% austenīta un 50% ferīta fāzes, ir redzamas iegarenas austenīta un ferīta fāzes joslas bez sekundārajām fāzēm.
Uz att.2.a attēlā parādīts atvērtās ķēdes potenciāls (Eocp) attiecībā pret ekspozīcijas laiku 2707 HDSS 2216E abiotiskā barotnē un P. aeruginosa buljonā 14 dienas 37 °C temperatūrā.Tas parāda, ka lielākās un nozīmīgākās Eocp izmaiņas notiek pirmo 24 stundu laikā.Eocp vērtības abos gadījumos sasniedza maksimumu pie -145 mV (salīdzinot ar SCE) ap 16 stundām un pēc tam strauji samazinājās, sasniedzot -477 mV (salīdzinot ar SCE) un -236 mV (salīdzinot ar SCE) abiotiskajam paraugam.un P Pseudomonas aeruginosa kuponi).Pēc 24 stundām Eocp 2707 HDSS vērtība P. aeruginosa bija relatīvi stabila pie -228 mV (salīdzinot ar SCE), savukārt atbilstošā vērtība nebioloģiskajiem paraugiem bija aptuveni -442 mV (salīdzinot ar SCE).Eocp P. aeruginosa klātbūtnē bija diezgan zems.
2707 HDSS paraugu elektroķīmiskais pētījums abiotiskā vidē un Pseudomonas aeruginosa buljonā 37 °C temperatūrā:
a) Eocp kā ekspozīcijas laika funkcija, b) polarizācijas līknes 14. dienā, c) Rp kā ekspozīcijas laika funkcija un d) icorr kā ekspozīcijas laika funkcija.
3. tabulā parādīti elektroķīmiskās korozijas parametri 2707 HDSS paraugiem, kas pakļauti abiotiskajai un Pseudomonas aeruginosa inokulētajai barotnei 14 dienu laikā.Anoda un katoda līkņu pieskares tika ekstrapolētas, lai iegūtu krustpunktus, kas dod korozijas strāvas blīvumu (icorr), korozijas potenciālu (Ecorr) un Tafel slīpumu (βα un βc) saskaņā ar standarta metodēm30, 31.
Kā parādīts attēlā.2b, P. aeruginosa līknes augšupejoša nobīde izraisīja Ecorr pieaugumu, salīdzinot ar abiotisko līkni.Icorr vērtība, kas ir proporcionāla korozijas ātrumam, Pseudomonas aeruginosa paraugā palielinājās līdz 0,328 µA cm-2, kas ir četras reizes lielāka nekā nebioloģiskajā paraugā (0,087 µA cm-2).
LPR ir klasiska nesagraujoša elektroķīmiskā metode ātrai korozijas analīzei.Tas ir izmantots arī MIC32 pētīšanai.Uz att.2c attēlā parādīta polarizācijas pretestība (Rp) kā ekspozīcijas laika funkcija.Augstāka Rp vērtība nozīmē mazāku koroziju.Pirmo 24 stundu laikā Rp 2707 HDSS sasniedza maksimumu 1955 kΩ cm2 abiotiskajiem paraugiem un 1429 kΩ cm2 Pseudomonas aeruginosa paraugiem.2c attēlā arī parādīts, ka Rp vērtība strauji samazinājās pēc vienas dienas un pēc tam palika relatīvi nemainīga nākamo 13 dienu laikā.Pseudomonas aeruginosa parauga Rp vērtība ir aptuveni 40 kΩ cm2, kas ir daudz mazāka nekā nebioloģiska parauga 450 kΩ cm2 vērtība.
Icorr vērtība ir proporcionāla vienmērīgajam korozijas ātrumam.Tās vērtību var aprēķināt no šāda Stern-Giri vienādojuma:
Saskaņā ar Zoe et al.33, Tafel slīpuma B tipiskā vērtība šajā darbā tika pieņemta kā 26 mV/dec.2.d attēlā redzams, ka nebioloģiskā parauga 2707 icorr saglabājās relatīvi stabils, savukārt P. aeruginosa paraugs ļoti svārstījās pēc pirmajām 24 stundām.P. aeruginosa paraugu icorr vērtības bija par kārtu augstākas nekā nebioloģiskajām kontrolēm.Šī tendence atbilst polarizācijas pretestības rezultātiem.
EIS ir vēl viena nesagraujoša metode, ko izmanto, lai raksturotu elektroķīmiskās reakcijas uz korodētām virsmām.Abiotiskajai videi un Pseudomonas aeruginosa šķīdumam pakļauto paraugu pretestības spektri un aprēķinātās kapacitātes vērtības, uz parauga virsmas izveidojušās pasīvās plēves/bioplēves pretestība Rb, lādiņa pārneses pretestība Rct, elektriskā dubultslāņa kapacitāte Cdl (EDL) un nemainīgie QCPE fāzes elementu parametri (CPE ).Šie parametri tika tālāk analizēti, pielāgojot datus, izmantojot līdzvērtīgas shēmas (EEK) modeli.
Uz att.3 parāda tipiskus Nyquist diagrammas (a un b) un Bode diagrammas (a' un b') 2707 HDSS paraugiem abiotiskā barotnē un P. aeruginosa buljonā dažādiem inkubācijas laikiem.Pseudomonas aeruginosa klātbūtnē Nyquist gredzena diametrs samazinās.Bodes diagramma (3.b' att.) parāda kopējās pretestības pieaugumu.Informāciju par relaksācijas laika konstanti var iegūt no fāzes maksimumiem.Uz att.4 parāda fiziskās struktūras, kuru pamatā ir vienslānis (a) un divslānis (b), un atbilstošās EEK.CPE ir ieviests EEK modelī.Tās pielaide un pretestība tiek izteikta šādi:
Divi fiziski modeļi un atbilstošas ​​līdzvērtīgas shēmas 2707 HDSS parauga pretestības spektra pielāgošanai:
kur Y0 ir KPI vērtība, j ir iedomātais skaitlis vai (-1)1/2, ω ir leņķiskā frekvence, n ir KPI jaudas indekss, kas mazāks par vienu35.Lādiņa pārneses pretestības inversija (ti, 1/Rct) atbilst korozijas ātrumam.Jo mazāks Rct, jo augstāks ir korozijas ātrums27.Pēc 14 dienu inkubācijas Pseudomonas aeruginosa paraugu Rct sasniedza 32 kΩ cm2, kas ir daudz mazāk nekā nebioloģisko paraugu 489 kΩ cm2 (4. tabula).
CLSM attēli un SEM attēli 5. attēlā skaidri parāda, ka bioplēves pārklājums uz HDSS parauga 2707 virsmas pēc 7 dienām ir blīvs.Tomēr pēc 14 dienām bioplēves pārklājums bija slikts un parādījās dažas atmirušās šūnas.5. tabulā parādīts bioplēves biezums 2707 HDSS paraugos pēc P. aeruginosa iedarbības 7 un 14 dienas.Maksimālais bioplēves biezums mainījās no 23,4 µm pēc 7 dienām līdz 18,9 µm pēc 14 dienām.Šo tendenci apstiprināja arī vidējais bioplēves biezums.Tas samazinājās no 22,2 ± 0,7 μm pēc 7 dienām līdz 17,8 ± 1,0 μm pēc 14 dienām.
(a) 3-D CLSM attēls pēc 7 dienām, (b) 3-D CLSM attēls pēc 14 dienām, (c) SEM attēls pēc 7 dienām un (d) SEM attēls pēc 14 dienām.
EMF atklāja ķīmiskos elementus bioplēvēs un korozijas produktos paraugos, kas tika pakļauti P. aeruginosa iedarbībai 14 dienas.Uz att.6. attēlā parādīts, ka C, N, O un P saturs bioplēvēs un korozijas produktos ir ievērojami augstāks nekā tīros metālos, jo šie elementi ir saistīti ar bioplēvēm un to metabolītiem.Mikrobiem nepieciešams tikai neliels daudzums hroma un dzelzs.Augsts Cr un Fe līmenis bioplēvē un korozijas produkti uz paraugu virsmas liecina, ka metāla matrica ir zaudējusi elementus korozijas dēļ.
Pēc 14 dienām barotnē 2216E tika novērotas bedres ar un bez P. aeruginosa.Pirms inkubācijas paraugu virsma bija gluda un bez defektiem (7.a attēls).Pēc inkubācijas un bioplēves un korozijas produktu noņemšanas dziļākās bedrītes uz paraugu virsmas tika pārbaudītas, izmantojot CLSM, kā parādīts 7.b un c attēlā.Nebioloģiskās kontroles virsmā (maksimālais iedobumu dziļums 0,02 µm) netika konstatēta acīmredzama bedre.Maksimālais P. aeruginosa izraisītais bedres dziļums bija 0,52 µm 7 dienās un 0,69 µm 14 dienās, pamatojoties uz vidējo maksimālo bedres dziļumu no 3 paraugiem (katram paraugam tika izvēlēti 10 maksimālie bedres dziļumi).Attiecīgi 0,42 ± 0,12 µm un 0,52 ± 0,15 µm sasniegšana (5. tabula).Šīs urbuma dziļuma vērtības ir mazas, bet svarīgas.
a) pirms iedarbības, b) 14 dienas abiotiskā vidē un c) 14 dienas Pseudomonas aeruginosa buljonā.
Uz att.8. tabulā parādīti dažādu paraugu virsmu XPS spektri, un katrai virsmai analizētais ķīmiskais sastāvs ir apkopots 6. tabulā. 6. tabulā Fe un Cr atomu procentuālais daudzums P. aeruginosa klātbūtnē (A un B paraugi) bija daudz zemāks nekā nebioloģisko kontroli.(C un D paraugs).P. aeruginosa paraugam spektrālā līkne Cr 2p kodola līmenī tika pielāgota četrām pīķa sastāvdaļām ar saistīšanas enerģijām (BE) 574,4, 576,6, 578,3 un 586,8 eV, ko var attiecināt uz Cr, Cr2O3, CrO3.un attiecīgi Cr(OH)3 (9.a un b. att.).Nebioloģiskajiem paraugiem galvenā Cr 2p līmeņa spektrs satur divus galvenos pīķus Cr (573,80 eV BE) un Cr2O3 (575,90 eV BE) attēlā.9c un d, attiecīgi.Visspilgtākā atšķirība starp abiotiskajiem paraugiem un P. aeruginosa paraugiem bija Cr6+ klātbūtne un lielāks Cr(OH)3 īpatsvars (BE 586.8 eV) zem bioplēves.
Parauga 2707 HDSS virsmas plašie XPS spektri divos medijos ir attiecīgi 7 un 14 dienas.
a) 7 dienas P. aeruginosa, b) 14 dienas P. aeruginosa, c) 7 dienas abiotiskā vidē un d) 14 dienas abiotiskā vidē.
HDSS ir augsts korozijas izturības līmenis lielākajā daļā vidi.Kim et al.2 ziņoja, ka HDSS UNS S32707 tika identificēts kā ļoti leģēts DSS, kura PREN ir lielāks par 45. 2707. parauga HDSS PREN vērtība šajā darbā bija 49. Tas ir saistīts ar lielo hroma saturu un lielo molibdēna un niķeļa saturu, kas ir noderīgi skābā vidē.un vidēm ar augstu hlorīdu saturu.Turklāt labi līdzsvarots sastāvs un bezdefektu mikrostruktūra ir labvēlīga struktūras stabilitātei un izturībai pret koroziju.Tomēr, neskatoties uz izcilo ķīmisko izturību, eksperimentālie dati šajā darbā liecina, ka 2707 HDSS nav pilnībā imūna pret P. aeruginosa bioplēves MIC.
Elektroķīmiskie rezultāti parādīja, ka 2707 HDSS korozijas ātrums P. aeruginosa buljonā ievērojami palielinājās pēc 14 dienām, salīdzinot ar nebioloģisko vidi.2.a attēlā Eocp samazināšanās tika novērota gan abiotiskajā vidē, gan P. aeruginosa buljonā pirmo 24 stundu laikā.Pēc tam bioplēve pilnībā pārklāj parauga virsmu, un Eocp kļūst salīdzinoši stabils36.Tomēr bioloģiskais Eocp līmenis bija daudz augstāks nekā nebioloģiskais Eocp līmenis.Ir pamats uzskatīt, ka šī atšķirība ir saistīta ar P. aeruginosa bioplēvju veidošanos.Uz att.2d P. aeruginosa klātbūtnē icorr 2707 HDSS vērtība sasniedza 0,627 μA cm-2, kas ir par vienu pakāpi augstāka nekā abiotiskajai kontrolei (0,063 μA cm-2), kas atbilda EIS mērītajai Rct vērtībai.Pirmajās dienās P. aeruginosa buljona pretestības vērtības palielinājās P. aeruginosa šūnu piesaistes un bioplēvju veidošanās dēļ.Tomēr, kad bioplēve pilnībā pārklāj parauga virsmu, pretestība samazinās.Aizsargkārtu uzbrūk galvenokārt bioplēvju un bioplēves metabolītu veidošanās dēļ.Līdz ar to izturība pret koroziju laika gaitā samazinājās un P. aeruginosa piesaiste izraisīja lokālu koroziju.Tendences abiotiskajā vidē bija atšķirīgas.Nebioloģiskās kontroles izturība pret koroziju bija daudz augstāka nekā atbilstošā vērtība P. aeruginosa buljonam pakļautajiem paraugiem.Turklāt abiotiskajam pievienojumam Rct 2707 HDSS vērtība sasniedza 489 kΩ cm2 14. dienā, kas ir 15 reizes lielāka nekā Rct vērtība (32 kΩ cm2) P. aeruginosa klātbūtnē.Tādējādi 2707 HDSS ir lieliska izturība pret koroziju sterilā vidē, bet tā nav izturīga pret MIC no P. aeruginosa bioplēvēm.
Šos rezultātus var novērot arī no polarizācijas līknēm attēlā.2b.Anodiskā sazarošanās ir saistīta ar Pseudomonas aeruginosa bioplēves veidošanos un metālu oksidācijas reakcijām.Šajā gadījumā katoda reakcija ir skābekļa samazināšana.P. aeruginosa klātbūtne ievērojami palielināja korozijas strāvas blīvumu, aptuveni par vienu pakāpi augstāku nekā abiotiskajā kontrolē.Tas norāda, ka P. aeruginosa bioplēve pastiprina lokalizētu 2707 HDSS koroziju.Yuan et al.29 atklāja, ka Cu-Ni 70/30 sakausējuma korozijas strāvas blīvums palielinājās P. aeruginosa bioplēves ietekmē.Tas var būt saistīts ar skābekļa samazināšanas biokatalīzi ar Pseudomonas aeruginosa bioplēvēm.Šis novērojums var arī izskaidrot MIC 2707 HDSS šajā darbā.Zem aerobās bioplēves var būt arī mazāk skābekļa.Tāpēc atteikums atkārtoti pasivēt metāla virsmu ar skābekli var būt faktors, kas veicina MIC šajā darbā.
Dikinsons et al.38 ierosināja, ka ķīmisko un elektroķīmisko reakciju ātrumu var tieši ietekmēt sēdošo baktēriju vielmaiņas aktivitāte uz parauga virsmas un korozijas produktu raksturs.Kā parādīts 5. attēlā un 5. tabulā, šūnu skaits un bioplēves biezums samazinājās pēc 14 dienām.To var pamatoti izskaidrot ar faktu, ka pēc 14 dienām lielākā daļa sēdošo šūnu uz 2707 HDSS virsmas nomira barības vielu izsīkuma dēļ 2216E barotnē vai toksisko metālu jonu atbrīvošanās no 2707 HDSS matricas.Tas ir pakešu eksperimentu ierobežojums.
Šajā darbā P. aeruginosa bioplēve veicināja lokālu Cr un Fe samazināšanos zem bioplēves uz 2707 HDSS virsmas (6. att.).6. tabulā parādīts Fe un Cr samazinājums D paraugā, salīdzinot ar C paraugu, norādot, ka P. aeruginosa bioplēves izraisītais izšķīdušais Fe un Cr saglabājās pirmās 7 dienas.2216E vide tiek izmantota, lai imitētu jūras vidi.Tas satur 17700 ppm Cl-, kas ir salīdzināms ar tā saturu dabiskajā jūras ūdenī.17700 ppm Cl- klātbūtne bija galvenais iemesls Cr samazinājumam 7 un 14 dienu abiotiskajos paraugos, kas analizēti ar XPS.Salīdzinot ar P. aeruginosa paraugiem, Cr izšķīšana abiotiskajos paraugos bija daudz mazāka, jo abiotiskajos apstākļos 2707 HDSS bija spēcīga rezistence pret hloru.Uz att.9 parāda Cr6+ klātbūtni pasivējošā plēvē.Tas var būt iesaistīts hroma noņemšanā no tērauda virsmām ar P. aeruginosa bioplēvēm, kā ierosināja Chen un Clayton.
Baktēriju augšanas dēļ barotnes pH vērtības pirms un pēc kultivēšanas bija attiecīgi 7,4 un 8,2.Tādējādi zem P. aeruginosa bioplēves organiskās skābes korozija, visticamāk, neveicinās šo darbu, jo lielapjoma vidē ir salīdzinoši augsts pH līmenis.Nebioloģiskās kontroles barotnes pH būtiski nemainījās (no sākotnējiem 7,4 līdz galīgajiem 7,5) 14 dienu testa periodā.PH paaugstināšanās sēklu barotnē pēc inkubācijas bija saistīta ar P. aeruginosa metabolisko aktivitāti, un tika konstatēts, ka tam ir tāda pati ietekme uz pH, ja nav testa strēmeļu.
Kā parādīts 7. attēlā, P. aeruginosa bioplēves radītais maksimālais bedres dziļums bija 0,69 µm, kas ir daudz lielāks nekā abiotiskās vides (0,02 µm).Tas atbilst iepriekš aprakstītajiem elektroķīmiskajiem datiem.Bedres dziļums 0,69 µm ir vairāk nekā desmit reizes mazāks nekā 9,5 µm vērtība, kas norādīta 2205 DSS tādos pašos apstākļos.Šie dati liecina, ka 2707 HDSS ir labāka pretestība MIC nekā 2205 DSS.Tam nevajadzētu būt pārsteigumam, jo ​​2707 HDSS ir augstāks Cr līmenis, kas nodrošina ilgāku pasivāciju, grūtāk depasivējams P. aeruginosa, un tā līdzsvarotās fāzes struktūras dēļ bez kaitīgiem sekundāriem nokrišņiem izraisa bedru veidošanos.
Noslēgumā jāsaka, ka uz 2707 HDSS virsmas P. aeruginosa buljonā tika konstatētas MIC bedrītes, salīdzinot ar nenozīmīgām bedrēm abiotiskajā vidē.Šis darbs parāda, ka 2707 HDSS ir labāka pretestība pret MIC nekā 2205 DSS, taču tā nav pilnībā imūna pret MIC P. aeruginosa bioplēves dēļ.Šie rezultāti palīdz izvēlēties piemērotu nerūsējošo tēraudu un paredzamo dzīves ilgumu jūras videi.
Kuponu 2707 HDSS nodrošina Ziemeļaustrumu universitātes (NEU) Metalurģijas skola Šenjanā, Ķīnā.2707 HDSS elementu sastāvs ir parādīts 1. tabulā, kuru analizēja NEU Materiālu analīzes un testēšanas departaments.Visi paraugi tika apstrādāti, lai iegūtu cietu šķīdumu 1180 ° C temperatūrā 1 stundu.Pirms korozijas pārbaudes monētas formas 2707 HDSS ar augšējo atvērto virsmu 1 cm2 tika pulēts ar silīcija karbīda smilšpapīru līdz 2000 smilšpapīram un pēc tam pulēts ar 0,05 µm Al2O3 pulvera suspensiju.Sānu malas un apakšdaļa ir aizsargātas ar inertu krāsu.Pēc žāvēšanas paraugi tika mazgāti ar sterilu dejonizētu ūdeni un sterilizēti ar 75% (v / v) etanolu 0, 5 stundas.Pēc tam pirms lietošanas tie tika žāvēti gaisā ultravioletajā (UV) gaismā 0, 5 stundas.
Jūras Pseudomonas aeruginosa celms MCCC 1A00099 tika iegādāts no Sjameņas Jūras kultūras kolekcijas centra (MCCC), Ķīnā.Pseudomonas aeruginosa tika audzēts aerobos apstākļos 37 °C temperatūrā 250 ml kolbās un 500 ml stikla elektroķīmiskajās šūnās, izmantojot Marine 2216E šķidro barotni (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Ķīna).Barotne satur (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 SrB030402i. , 0016 6NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 peptons, 1,0 rauga ekstrakts un 0,1 dzelzs citrāts.Pirms inokulācijas 20 minūtes autoklāvā 121°C.Saskaitiet sēdošās un planktona šūnas ar hemocitometru gaismas mikroskopā ar 400x palielinājumu.Planktona Pseudomonas aeruginosa sākotnējā koncentrācija tūlīt pēc inokulācijas bija aptuveni 106 šūnas/ml.
Elektroķīmiskie testi tika veikti klasiskā trīs elektrodu stikla šūnā ar vidējo tilpumu 500 ml.Platīna loksne un piesātinātais kalomela elektrods (SAE) tika savienoti ar reaktoru caur Luggin kapilāriem, kas piepildīti ar sāls tiltiem, kas kalpoja attiecīgi kā pret un atsauces elektrodi.Darba elektrodu izgatavošanai pie katra parauga tika piestiprināta gumijota vara stieple un pārklāta ar epoksīda sveķiem, vienā pusē atstājot aptuveni 1 cm2 neaizsargātas vietas darba elektrodam.Elektroķīmisko mērījumu laikā paraugi tika ievietoti 2216E barotnē un turēti nemainīgā inkubācijas temperatūrā (37 ° C) ūdens vannā.OCP, LPR, EIS un potenciālās dinamiskās polarizācijas dati tika mērīti, izmantojot Autolab potenciostatu (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., ASV).LPR testi tika reģistrēti ar skenēšanas ātrumu 0,125 mV s-1 diapazonā no -5 līdz 5 mV ar Eocp un paraugu ņemšanas frekvenci 1 Hz.EIS tika veikta ar sinusoidālo vilni frekvenču diapazonā no 0, 01 līdz 10 000 Hz, izmantojot 5 mV spriegumu līdzsvara stāvoklī Eocp.Pirms potenciāla slaucīšanas elektrodi atradās dīkstāves režīmā, līdz tika sasniegta stabila brīvā korozijas potenciāla vērtība.Pēc tam polarizācijas līknes tika mērītas no -0, 2 līdz 1, 5 V kā Eocp funkcija ar skenēšanas ātrumu 0, 166 mV / s.Katrs tests tika atkārtots 3 reizes ar un bez P. aeruginosa.
Paraugi metalogrāfiskajai analīzei tika mehāniski pulēti ar mitru 2000 smilšu SiC papīru un pēc tam tālāk pulēti ar 0,05 µm Al2O3 pulvera suspensiju optiskai novērošanai.Metallogrāfiskā analīze tika veikta, izmantojot optisko mikroskopu.Paraugi tika kodināti ar 10 masas% kālija hidroksīda 43 šķīdumu.
Pēc inkubācijas paraugus 3 reizes nomazgāja ar fosfātu buferētu fizioloģisko šķīdumu (PBS) (pH 7, 4 ± 0, 2) un pēc tam 10 stundas fiksēja ar 2, 5% (v / v) glutaraldehīdu, lai fiksētu bioplēves.Pēc tam to dehidrēja ar etanolu (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% un 100% pēc tilpuma) pirms žāvēšanas gaisā.Visbeidzot, uz parauga virsmas tiek uzklāta zelta plēve, lai nodrošinātu vadītspēju SEM novērošanai.SEM attēli tika fokusēti uz plankumiem ar visvairāk sēdošām P. aeruginosa šūnām uz katra parauga virsmas.Veiciet EDS analīzi, lai atrastu ķīmiskos elementus.Bedres dziļuma mērīšanai tika izmantots Zeiss konfokālais lāzera skenēšanas mikroskops (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Vācija).Lai novērotu korozijas bedrītes zem bioplēves, testa paraugs vispirms tika notīrīts saskaņā ar Ķīnas nacionālo standartu (CNS) GB/T4334.4-2000, lai noņemtu korozijas produktus un bioplēvi no testa parauga virsmas.
Rentgenstaru fotoelektronu spektroskopijas (XPS, ESCALAB250 virsmas analīzes sistēma, Thermo VG, ASV) analīze tika veikta, izmantojot monohromatisku rentgenstaru avotu (alumīnija Kα līnija ar enerģiju 1500 eV un jaudu 150 W) plašā saistīšanas enerģijā 0 standarta apstākļos –1350.Augstas izšķirtspējas spektri tika reģistrēti, izmantojot pārraides enerģiju 50 eV un soli 0, 2 eV.
Inkubētie paraugi tika izņemti un viegli mazgāti ar PBS (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45.Lai novērotu bioplēvju baktēriju dzīvotspēju paraugos, bioplēves tika iekrāsotas, izmantojot LIVE / DEAD BacLight baktēriju dzīvotspējas komplektu (Invitrogen, Eugene, OR, ASV).Komplektā ir divas dienasgaismas krāsvielas: SYTO-9 zaļā fluorescējošā krāsa un propīdija jodīda (PI) sarkanā fluorescējošā krāsa.CLSM fluorescējošie zaļie un sarkanie punkti apzīmē attiecīgi dzīvas un mirušas šūnas.Krāsošanai 1 ml maisījuma, kas satur 3 µl SYTO-9 un 3 µl PI šķīduma, inkubēja 20 minūtes istabas temperatūrā (23 °C) tumsā.Pēc tam iekrāsotos paraugus pārbaudīja divos viļņu garumos (488 nm dzīvām šūnām un 559 nm mirušajām šūnām), izmantojot Nikon CLSM aparātu (C2 Plus, Nikon, Japāna).Bioplēves biezums tika mērīts 3D skenēšanas režīmā.
Kā citēt šo rakstu: Li, H. et al.2707 super dupleksa nerūsējošā tērauda mikrobu korozija ar Pseudomonas aeruginosa jūras bioplēvi.zinātne.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dupleksa nerūsējošā tērauda stresa korozijas plaisāšana hlorīda šķīdumos tiosulfāta klātbūtnē. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dupleksa nerūsējošā tērauda stresa korozijas plaisāšana hlorīda šķīdumos tiosulfāta klātbūtnē. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. оридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Dupleksā nerūsējošā tērauda LDX 2101 stresa korozijas plaisāšana hlorīda šķīdumos tiosulfāta klātbūtnē. 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牲亶溶裂. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相stainless steel在福代sulfate分下下南性性生于中姣傏 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. да в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Dupleksā nerūsējošā tērauda LDX 2101 stresa korozijas plaisāšana hlorīda šķīdumā tiosulfāta klātbūtnē.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Šķīduma termiskās apstrādes un slāpekļa ietekme aizsarggāzē uz hiperduplekso nerūsējošā tērauda metināšanas šuvju izturību pret punktkoroziju. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Šķīduma termiskās apstrādes un slāpekļa ietekme aizsarggāzē uz hiperduplekso nerūsējošā tērauda metināšanas šuvju izturību pret punktkoroziju.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS un Park, YS Šķīduma termiskās apstrādes un slāpekļa ietekme aizsarggāzē uz hiperdupleksa nerūsējošā tērauda metināšanas šuvju punktkorozijas izturību. 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炢 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS un Park, YS Šķīduma termiskās apstrādes un slāpekļa ietekme aizsarggāzē uz superduplekso nerūsējošā tērauda metinājumu punktveida korozijas izturību.koros.zinātne.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative study in chemy of microbially and electrochemically induced pitting of 316L nerūsējošā tērauda. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative study in chemy of microbially and electrochemically induced pitting of 316L nerūsējošā tērauda.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. un Lewandowski, Z. 316L nerūsējošā tērauda mikrobioloģisko un elektroķīmisko punktu salīdzinošā ķīmiskā izpēte. 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研研 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. un Lewandowski, Z. Salīdzinošs ķīmiskais pētījums par mikrobioloģisku un elektroķīmiski izraisītu bedrīšu veidošanos 316L nerūsējošā tērauda.koros.zinātne.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 dupleksa nerūsējošā tērauda elektroķīmiskā uzvedība sārmainos šķīdumos ar dažādu pH līmeni hlorīda klātbūtnē. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 dupleksa nerūsējošā tērauda elektroķīmiskā uzvedība sārmainos šķīdumos ar dažādu pH līmeni hlorīda klātbūtnē.Luo H., Dong KF, Lee HG un Xiao K. Dupleksa nerūsējošā tērauda 2205 elektroķīmiskā uzvedība sārmainos šķīdumos ar dažādu pH līmeni hlorīda klātbūtnē. 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 nerūsējošā tērauda elektroķīmiskā uzvedība hlorīda klātbūtnē ar dažādu pH līmeni sārmainā šķīdumā.Luo H., Dong KF, Lee HG un Xiao K. Dupleksa nerūsējošā tērauda 2205 elektroķīmiskā uzvedība sārmainos šķīdumos ar dažādu pH līmeni hlorīda klātbūtnē.Electrochem.Žurnāls.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Jūras bioplēvju ietekme uz koroziju: īss pārskats. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Jūras bioplēvju ietekme uz koroziju: īss pārskats.Little, BJ, Lee, JS un Ray, RI Jūras biofilmu ietekme uz koroziju: īss pārskats. 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 un Ray, RI Jūras biofilmu ietekme uz koroziju: īss pārskats.Electrochem.Žurnāls.54, 2-7 (2008).