Takk for at du besøker Nature.com. Nettleserversjonen du bruker har begrenset støtte for CSS. For den beste opplevelsen anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller slår av kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi vise nettstedet uten stiler og JavaScript.
Mikrobiell korrosjon (MIC) er et alvorlig problem i mange bransjer ettersom det kan forårsake store økonomiske tap.2707 super duplex rustfritt stål (2707 HDSS) har blitt brukt i marine miljøer på grunn av sin utmerkede kjemiske motstand. Imidlertid har dens motstand mot MIC ikke blitt eksperimentelt demonstrert. I denne studien ble MIC-oppførselen til 2707 HDSS-bakterier forårsaket av den marine HDSS-bakterien. .Elektrokjemisk analyse viste at i nærvær av Pseudomonas aeruginosa biofilm i 2216E medium, var det en positiv endring i korrosjonspotensial og en økning i korrosjonsstrømtetthet. Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) analyse viste en reduksjon i Cr-innhold på overflaten av prøven under biofilmen av biofilmen. pth på 0,69 μm i løpet av 14 dager med inkubasjon. Selv om dette er lite, indikerer det at 2707 HDSS ikke er fullstendig immun mot MIC av P. aeruginosa biofilmer.
Dupleks rustfritt stål (DSS) er mye brukt i ulike bransjer på grunn av deres ideelle kombinasjon av utmerkede mekaniske egenskaper og korrosjonsmotstand1,2. Lokaliserte gropdannelser forekommer imidlertid fortsatt, og det påvirker integriteten til dette stålet3,4.DSS er ikke motstandsdyktig mot mikrobiell korrosjon (MIC)5,6.Til tross for det brede spekteret av miljøer for DSS er det fortsatt ikke korrosjonsbestandighet for langsiktig bruk av DSS. Dette betyr at det kreves dyrere materialer med høyere korrosjonsbestandighet.Jeon et al7 fant at selv superdupleks rustfritt stål (SDSS) har noen begrensninger når det gjelder korrosjonsbestandighet. Derfor kreves superdupleks rustfritt stål (HDSS) med høyere korrosjonsbestandighet i noen applikasjoner. Dette førte til utviklingen av høylegert HDSS.
Korrosjonsmotstanden til DSS avhenger av forholdet mellom alfa- og gammafaser og de Cr-, Mo- og W-utarmede områdene 8, 9, 10 ved siden av den andre fasen. HDSS inneholder høyt innhold av Cr, Mo og N11, så den har utmerket korrosjonsbestandighet og en høy verdi (45-50) Pitting Resistance Equivalent Number (PREN.% wt.5), ( Crwt.5). % W) + 16 vekt% N12. Dens utmerkede korrosjonsmotstand er avhengig av en balansert sammensetning som inneholder ca. 50 % ferritt (α) og 50 % austenitt (γ), HDSS har bedre mekaniske egenskaper og høyere motstand enn konvensjonell DSS13.Kloridkorrosjonsegenskaper. Den forbedrede korrosjonsmotstanden utvider bruken av HDSS i mer korrosive kloridmiljøer, som marine miljøer.
MIC-er er et stort problem i mange bransjer som olje- og gass- og vannforsyninger14.MIC står for 20 % av alle korrosjonsskader15.MIC er bioelektrokjemisk korrosjon som kan observeres i mange miljøer.Biofilmer som dannes på metalloverflater endrer de elektrokjemiske forholdene, og påvirker dermed korrosjonsprosessen. Det er en utbredt oppfatning at MIC-korrosjon er forårsaket av mikroorganismer. metaller for å oppnå vedvarende energi for å overleve17. Nyere MIC-studier har vist at EET (ekstracellulær elektronoverføring) er den hastighetsbegrensende faktoren i MIC indusert av elektrogene mikroorganismer.Zhang et al.18 viste at elektronmediatorer akselererer elektronoverføring mellom Desulfovibrio sessificans-celler og 304 rustfritt stål, noe som fører til mer alvorlig MIC-angrep.Enning et al.19 og Venzlaff et al.20 viste at etsende sulfatreduserende bakterier (SRB) biofilmer kan direkte absorbere elektroner fra metallsubstrater, noe som resulterer i alvorlig gropkorrosjon.
DSS er kjent for å være mottakelig for MIC i miljøer som inneholder SRB, jernreduserende bakterier (IRB), etc. 21. Disse bakteriene forårsaker lokaliserte gropdannelser på DSS-overflater under biofilmer22,23. I motsetning til DSS er MIC til HDSS24 dårlig kjent.
Pseudomonas aeruginosa er en gram-negativ, bevegelig stavformet bakterie som er vidt distribuert i naturen25. Pseudomonas aeruginosa er også en viktig mikrobiell gruppe i det marine miljøet, som forårsaker MIC til stål. Pseudomonas er nært involvert i korrosjonsprosesser og er anerkjent som en pioner i biofilm et al.28 og Yuan et al.29 viste at Pseudomonas aeruginosa har en tendens til å øke korrosjonshastigheten til bløtt stål og legeringer i vandige miljøer.
Hovedmålet med dette arbeidet var å undersøke MIC-egenskapene til 2707 HDSS forårsaket av den marine aerobe bakterien Pseudomonas aeruginosa ved bruk av elektrokjemiske metoder, overflateanalytiske teknikker og korrosjonsproduktanalyse. Elektrokjemiske studier inkludert åpent kretspotensial (OCP), lineær polarisasjonsmotstand (LPR), lineær polariseringsmotstand (LPR) ble utført for å studere MIC-oppførselen til 2707 HDSS.Energy dispersive spectrometer (EDS)-analyse ble utført for å finne kjemiske elementer på den korroderte overflaten.I tillegg ble røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS)-analyse brukt for å bestemme stabiliteten til oksidfilmpassivering under påvirkning av et marint miljø som inneholder Pseudomoskopisk deponering av laseren (det ble målt under mikroskopisk deponering av mikroskopisk laser). SM).
Tabell 1 viser den kjemiske sammensetningen av 2707 HDSS. Tabell 2 viser at 2707 HDSS har utmerkede mekaniske egenskaper med en flytegrense på 650 MPa. Figur 1 viser den optiske mikrostrukturen til oppløsning varmebehandlet 2707 HDSS. Forlengede bånd av austenitt- og ferrittfaser uten seenerfase i 50 % ferrit kan inneholde ca. faser.
Figur 2a viser åpen kretspotensial (Eocp) versus eksponeringstidsdata for 2707 HDSS i abiotisk 2216E-medium og P. aeruginosa-buljong i 14 dager ved 37 °C. Den viser at den største og signifikante endringen i Eocp skjer i løpet av de første 24 timene. Eocp-verdiene i begge tilfeller toppet seg ved -14 mCE og nådde skarpt ved -1 t. ​​ing -477 mV (vs. SCE) og -236 mV (vs. SCE) for henholdsvis den abiotiske prøven og P).henholdsvis Pseudomonas aeruginosa-kuponger. Etter 24 timer var Eocp-verdien på 2707 HDSS for P. aeruginosa relativt stabil ved -228 mV (vs. SCE), mens den tilsvarende verdien for ikke-biologiske prøver var ca. -442 mV (vs. SCE). Eocp var ganske lav tilstedeværelse av P.
Elektrokjemisk testing av 2707 HDSS-prøver i abiotisk medium og Pseudomonas aeruginosa-buljong ved 37 °C:
(a) Eocp som funksjon av eksponeringstid, (b) polarisasjonskurver på dag 14, (c) Rp som funksjon av eksponeringstid og (d) icorr som funksjon av eksponeringstid.
Tabell 3 viser de elektrokjemiske korrosjonsparameterverdiene for 2707 HDSS-prøver eksponert for abiotisk medium og Pseudomonas aeruginosa inokulert medium i 14 dager. Tangentene til de anodiske og katodiske kurvene ble ekstrapolert for å komme til skjæringspunktene som ga korrosjonsstrømtetthet (βrfel) (βrfel) og (β-korrosjonsstrømtetthet (Er) c) i henhold til standardmetoder30,31.
Som vist i figur 2b, resulterte den oppadgående forskyvningen av P. aeruginosa-kurven i en økning i Ecorr sammenlignet med den abiotiske kurven. Icorr-verdien, som er proporsjonal med korrosjonshastigheten, økte til 0,328 μA cm-2 i Pseudomonas aeruginosa-prøven, fire ganger den for den ikke-A-cm-biologiske prøven (μ.0.07).
LPR er en klassisk ikke-destruktiv elektrokjemisk metode for rask korrosjonsanalyse. Den ble også brukt til å studere MIC32. Figur 2c viser polarisasjonsmotstanden (Rp) som en funksjon av eksponeringstiden. En høyere Rp-verdi betyr mindre korrosjon. Innenfor de første 24 timene nådde Rp på 2707 HDSS en maksimal verdi på 10 cm25 cm25 for en kΩ-cm25-prøve for en kΩ-cm25-prøve for en kΩ-cm25-prøve. eudomonas aeruginosa-prøver. Figur 2c viser også at Rp-verdien sank raskt etter én dag og deretter forble relativt uendret de neste 13 dagene. Rp-verdien til Pseudomonas aeruginosa-prøven er ca. 40 kΩ cm2, som er mye lavere enn den ikke-biologiske verdien på 450 kΩ cm2.
Icorr-verdien er proporsjonal med den jevne korrosjonshastigheten. Verdien kan beregnes fra følgende Stern-Geary-ligning,
Etter Zou et al.33, ble en typisk verdi for Tafel-skråningen B i dette arbeidet antatt å være 26 mV/des. Figur 2d viser at icorr av den ikke-biologiske 2707-prøven holdt seg relativt stabil, mens P. aeruginosa-prøven fluktuerte sterkt etter de første 24 timene. Icorr-verdiene var høyere enn kontrollen av den ikke-debiologiske prøven. trend er i samsvar med polarisasjonsmotstandsresultatene.
EIS er en annen ikke-destruktiv teknikk som brukes til å karakterisere elektrokjemiske reaksjoner ved korroderte grensesnitt. Impedansspektra og beregnede kapasitansverdier for prøver eksponert for abiotiske medier og Pseudomonas aeruginosa-løsning, Rb-resistens av passiv film/biofilm dannet på overflaten av prøven, Cctl-ladningslags-motstand (Phase-C) og elektrisk overføringsmotstand (PhaCt) (CPE) parametere. Disse parameterne ble videre analysert ved å tilpasse dataene ved å bruke en ekvivalent krets (EEC) modell.
Figur 3 viser typiske Nyquist-plott (a og b) og Bode-plott (a' og b') av 2707 HDSS-prøver i abiotisk medium og P. aeruginosa-buljong for forskjellige inkubasjonstider. Diameteren på Nyquist-ringen avtar ved tilstedeværelse av Pseudomonas aeruginosa. Bode-plottet (Fig. 3b avslapningstiden) viser den totale tiden avslapning (fig. 3b) i den totale avslappingstiden. kan gis av fasemaksima.Figur 4 viser de monolag (a) og tolags (b)-baserte fysiske strukturene og deres tilsvarende EECs.CPE er introdusert i EEC-modellen. Dens admittans og impedans er uttrykt som følger:
To fysiske modeller og tilsvarende ekvivalente kretser for tilpasning av impedansspekteret til 2707 HDSS-prøven:
hvor Y0 er størrelsen på CPE, j er det imaginære tallet eller (-1)1/2, ω er vinkelfrekvensen, og n er CPE-effektindeksen mindre enn unity35. Inversen av ladningsoverføringsmotstanden (dvs. 1/Rct) tilsvarer korrosjonshastigheten.Mindre Rct betyr desto raskere inkubasjonshastighet av 7 dager P12, Rct. s aeruginosa-prøver nådde 32 kΩ cm2, mye mindre enn 489 kΩ cm2 av de ikke-biologiske prøvene (tabell 4).
CLSM-bildene og SEM-bildene i figur 5 viser tydelig at biofilmdekningen på overflaten av 2707 HDSS-prøven etter 7 dager er tett.Men etter 14 dager var biofilmdekningen sparsom og det dukket opp noen døde celler.Tabell 5 viser biofilmtykkelsen på 2707 HDSS-prøver og endret maksimal eksponering til 14 P.døgn biofilm. 3,4 μm etter 7 dager til 18,9 μm etter 14 dager. Den gjennomsnittlige biofilmtykkelsen bekreftet også denne trenden. Den sank fra 22,2 ± 0,7 μm etter 7 dager til 17,8 ± 1,0 μm etter 14 dager.
(a) 3D CLSM-bilde etter 7 dager, (b) 3D CLSM-bilde etter 14 dager, (c) SEM-bilde etter 7 dager og (d) SEM-bilde etter 14 dager.
EDS avslørte kjemiske elementer i biofilmer og korrosjonsprodukter på prøver eksponert for P. aeruginosa i 14 dager. Figur 6 viser at innholdet av C, N, O og P i biofilmer og korrosjonsprodukter er mye høyere enn det i bare metaller, fordi disse elementene er assosiert med biofilmer og deres metabolitter. Mikrober av jern trenger bare spormengder av jern og korrosjon av jern og korrofilm. sjonsprodukter på overflaten av prøvene indikerer at metallmatrisen har mistet elementer på grunn av korrosjon.
Etter 14 dager ble det observert gropdannelse med og uten P. aeruginosa i 2216E-medium. Før inkubering var prøveoverflaten glatt og defektfri (Fig. 7a). Etter inkubasjon og fjerning av biofilm og korrosjonsprodukter ble de dypeste gropene på overflaten av prøvene undersøkt, som vist i CLSM-overflaten, som ikke ble funnet på c-figur 7. -biologiske kontrollprøver (maksimal gropdybde 0,02 μm). Maksimal gropdybde forårsaket av Pseudomonas aeruginosa var 0,52 μm etter 7 dager og 0,69 μm etter 14 dager, basert på gjennomsnittlig maksimal gropdybde på 3 prøver (10 verdier maks. 2 dybder) ±0 ± 0 valgte prøver. henholdsvis μm og 0,52 ± 0,15 μm (tabell 5). Disse gropdybdeverdiene er små, men viktige.
(a) Før eksponering, (b) 14 dager i abiotisk medium og (c) 14 dager i Pseudomonas aeruginosa-buljong.
Figur 8 viser XPS-spektrene til forskjellige prøveoverflater, og de kjemiske sammensetningene som er analysert for hver overflate er oppsummert i tabell 6. I tabell 6 var atomprosenten av Fe og Cr i nærvær av P. aeruginosa (prøver A og B) mye lavere enn de for de ikke-biologiske kontrollprøvene (prøver C og a D). til fire toppkomponenter med bindingsenergi (BE)-verdier på 574,4, 576,6, 578,3 og 586,8 eV, som kan tilskrives henholdsvis Cr, Cr2O3, CrO3 og Cr(OH)3 (Fig. 9a og b). For ikke-biologiske prøver inneholder Crle-5 hovedtopp (0-7 hovedtopp for Crle-7-topp. V for BE) og Cr2O3 (575,90 eV for BE) i henholdsvis fig. 9c og d. Den mest slående forskjellen mellom de abiotiske og P. aeruginosa-prøvene var tilstedeværelsen av Cr6+ og en høyere relativ fraksjon av Cr(OH)3 (BE på 586,8 eV) under biofilmen.
Det brede XPS-spektra av overflaten til 2707 HDSS-prøven i de to mediene er henholdsvis 7 dager og 14 dager.
(a) 7 dagers eksponering for P. aeruginosa, (b) 14 dagers eksponering for P. aeruginosa, (c) 7 dager i abiotisk medium og (d) 14 dager i abiotisk medium.
HDSS viser høye nivåer av korrosjonsbestandighet i de fleste miljøer. Kim et al.2 rapporterte at UNS S32707 HDSS ble definert som en høylegert DSS med en PREN på mer enn 45. PREN-verdien til 2707 HDSS-prøven i dette arbeidet var 49. Dette er på grunn av dets høye krominnhold og høye molybden- og Ni-nivåer, som er gunstige i sure og høye balanserte klorid- og kloriddefekte miljøer. stabilitet og korrosjonsbestandighet. Men til tross for sin utmerkede kjemiske motstand, antyder eksperimentelle data i dette arbeidet at 2707 HDSS ikke er fullstendig immun mot MIC av P. aeruginosa biofilmer.
Elektrokjemiske resultater viste at korrosjonshastigheten til 2707 HDSS i P. aeruginosa-buljong ble betydelig økt etter 14 dager sammenlignet med ikke-biologisk medium.I figur 2a ble det observert en reduksjon i Eocp i både abiotisk medium og P. aeruginosa-buljong i løpet av de første 24 timene.Etterpå har den spesifiserte overflaten av eocp blitt den relativt dekkende overflaten av Eocp. Nivået av biologisk Eocp var imidlertid mye høyere enn for ikke-biologisk Eocp. Det er grunn til å tro at denne forskjellen skyldes dannelse av P. aeruginosa biofilm. I fig. 2d, i nærvær av P. aeruginosa, nådde icorr-verdien til 2707 HDSS 0,627 μA enn 0,627 μA enn 0,0 cm-2, kontroll. μA cm-2), som stemte overens med Rct-verdien målt av EIS.I løpet av de første dagene økte impedansverdiene i P. aeruginosa-buljongen på grunn av festingen av P. aeruginosa-celler og dannelsen av biofilmer. Men når biofilmen dekker overflaten av prøven fullstendig, er den første beskyttende reduksjonen av biofilmen til biofilmen. derfor avtok korrosjonsmotstanden over tid, og festingen av P. aeruginosa forårsaket lokal korrosjon. Trendene i abiotiske medier var forskjellige. Korrosjonsmotstanden til den ikke-biologiske kontrollen var mye høyere enn den tilsvarende verdien av prøvene eksponert for P. aeruginosa buljong. Videre, for abiotiske prøver på HD 27 k07 på HD 27 k00 dag, nådde HD 27 k00 dag 4, som var 15 ganger Rct-verdien (32 kΩ cm2) i nærvær av P. aeruginosa. Derfor har 2707 HDSS utmerket korrosjonsbestandighet i et sterilt miljø, men er ikke motstandsdyktig mot MIC-angrep fra P. aeruginosa-biofilmer.
Disse resultatene kan også observeres fra polarisasjonskurvene i fig. 2b. Den anodiske forgrening ble tilskrevet Pseudomonas aeruginosa biofilmdannelse og metalloksidasjonsreaksjoner. Samtidig er den katodiske reaksjonen reduksjonen av oksygen. Tilstedeværelsen av P. aeruginosa økte korrosjonsstrømtettheten betydelig, omtrent en størrelsesorden på biofilmen indikerer en større biofilm. s lokalisert korrosjon av 2707 HDSS. Yuan et al29 fant at korrosjonsstrømtettheten på 70/30 Cu-Ni-legering økte under utfordring av P. aeruginosa biofilm. Dette kan skyldes biokatalysen av oksygenreduksjon av Pseudomonas aeruginosa biofilmer. Denne observasjonen av HD kan også ha mindre oksygenholdig 27 biofilm. under dem. Derfor kan manglende re-passivering av metalloverflaten med oksygen være en medvirkende faktor til MIC i dette arbeidet.
Dickinson et al.38 antydet at frekvensen av kjemiske og elektrokjemiske reaksjoner kan påvirkes direkte av den metabolske aktiviteten til fastsittende bakterier på overflaten av prøven og arten av korrosjonsproduktene. Som vist i figur 5 og tabell 5, sank både celleantall og biofilmtykkelse etter 14 dager. Dette kan med rimelighet forklares at etter 14 dager døde de fleste HD-celler i dag til 7-dager. trientdepletering i 2216E-mediet eller frigjøring av giftige metallioner fra 2707 HDSS-matrisen. Dette er en begrensning av batch-eksperimenter.
I dette arbeidet fremmet P. aeruginosa-biofilmen den lokale uttømmingen av Cr og Fe under biofilmen på 2707 HDSS-overflaten (fig. 6). I tabell 6 viser reduksjonen av Fe og Cr i prøve D sammenlignet med prøve C, noe som indikerer at oppløst Fe og Cr forårsaket av P. aeruginosa-biofilmen vedvarte utover de første 221 dagene som ble brukt i havet. 700 ppm Cl-, som er sammenlignbart med det som finnes i naturlig sjøvann. Tilstedeværelsen av 17700 ppm Cl- var hovedårsaken til reduksjonen i Cr i de 7- og 14-dagers abiotiske prøvene analysert av XPS. Sammenlignet med P. aeruginosa-prøver, var oppløsningen av Cr i abiotiske miljøer mot de sterke inbiotiske prøvene til de sterke 270 Cl-prøvene til de sterke 270 Cl-prøvene. 9 viser tilstedeværelsen av Cr6+ i passiveringsfilmen. Det kan være involvert i fjerning av Cr fra ståloverflater av P. aeruginosa biofilmer, som foreslått av Chen og Clayton.
På grunn av bakterievekst var pH-verdiene til mediet før og etter dyrking henholdsvis 7,4 og 8,2. Under P. aeruginosa-biofilmen er det derfor lite sannsynlig at organisk syrekorrosjon vil være en medvirkende faktor til dette arbeidet på grunn av den relativt høye pH-verdien i bulkmediet. pH-verdien til det ikke-biologiske mediet endret seg ikke fra en innledende kontroll (f. 14-dagers testperioden. Økningen i pH i inokuleringsmediet etter inkubering skyldtes metabolsk aktivitet til P. aeruginosa og viste seg å ha samme effekt på pH i fravær av teststrimler.
Som vist i figur 7, var den maksimale gropdybden forårsaket av P. aeruginosa biofilm 0,69 μm, som var mye større enn den for det abiotiske mediet (0,02 μm). Dette samsvarer med de elektrokjemiske dataene beskrevet ovenfor. 0,69 μm gropdybden er mer enn ti ganger mindre enn 2 μm forholdene. 5 SS. disse dataene viser at 2707 HDSS viser bedre MIC-motstand sammenlignet med 2205 DSS. Dette burde ikke komme som noen overraskelse, ettersom 2707 HDSS har et høyere krominnhold, noe som gir lengre varig passivering, på grunn av den balanserte fasestrukturen uten skadelige sekundære utfellinger, noe som gjør det vanskeligere for P. aeruginosa startpunkter å depassivateclipse og depassivate.
Som konklusjon ble det funnet MIC-pitting på overflaten av 2707 HDSS i P. aeruginosa-buljong sammenlignet med ubetydelig gropdannelse i abiotiske medier. Dette arbeidet viser at 2707 HDSS har bedre MIC-resistens enn 2205 DSS, men det er ikke helt immun mot MIC på grunn av P. aeruginosa biofilm.
Kupongen for 2707 HDSS er levert av School of Metallurgy of Northeastern University (NEU) i Shenyang, Kina. Grunnstoffsammensetningen til 2707 HDSS er vist i tabell 1, som ble analysert av NEU Materials Analysis and Testing Department. Alle prøvene ble oppløsningsbehandlet ved 1180 °C i 1 time-0SS-testing eller 2 timers HDSS-ekspresjonstesting. Osed overflate på 1 cm2 ble polert til 2000 grit med silisiumkarbidpapir og videre polert med en 0,05 μm Al2O3 pulversuspensjon. Sidene og bunnen er beskyttet med inert maling. Etter tørking ble prøvene skylt med avionisert vann og sterilisert med 75% luft-/fioltørket. ) lys i 0,5 timer før bruk.
Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099-stamme ble kjøpt fra Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Kina. Pseudomonas aeruginosa ble dyrket aerobisk ved 37°C i 250 ml kolber og 500 ml elektrokjemiske glassceller ved bruk av Marine medium 22otechnology, Ltd., Q6E, Co. Medium (g/L): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2S04, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2C03, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,08 SrBr2, 0,04H, 0,04, 0,04, 0,04, 0,04, 0,04, 3 3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5,0 pepton, 1,0 gjærekstrakt og 0,1 jern(III)citrat. Autoklaver ved 121°C i 20 minutter før inokulering. Tell fastsittende og planktoniske celler ved hjelp av et hemocytometer under et lysmikroskop ved 40 pugtonisk konsentrasjon umiddelbart etter 40 pug. okulation var ca. 106 celler/ml.
Elektrokjemiske tester ble utført i en klassisk glasscelle med tre elektroder med et middels volum på 500 ml. En platinaplate og en mettet kalomelelektrode (SCE) ble koblet til reaktoren via Luggin-kapillærer fylt med saltbroer, og fungerte som henholdsvis mot- og referanseelektroder. For å lage arbeidselektrodene ble det festet en gummitråd med ca. 2 av eksponert enkeltsidig overflate for arbeidselektroden. Under elektrokjemiske målinger ble prøver plassert i 2216E-medium og holdt ved en konstant inkubasjonstemperatur (37 °C) i et vannbad.OCP, LPR, EIS og potensielle dynamiske polarisasjonsdata ble målt ved hjelp av en Autolab potensiostat (Reference 600TM, Inc. mV s-1 over området -5 og 5 mV med Eocp og en samplingsfrekvens på 1 Hz.EIS ble utført med en sinusbølge i frekvensområdet 0,01 til 10 000 Hz ved bruk av en 5 mV påført spenning ved steady state Eocp. Før potensialsveipen ble potensialsveipene nådd inntil en frikrets- elektrodeverdi i åpen st- Polariserings- elektrode ble nådd. kjøre fra -0,2 til 1,5 V vs. Eocp ved en skannehastighet på 0,166 mV/s. Hver test ble gjentatt 3 ganger med og uten P. aeruginosa.
Prøver for metallografisk analyse ble mekanisk polert med 2000 grit vått SiC-papir og deretter polert ytterligere med 0,05 μm Al2O3-pulversuspensjon for optisk observasjon. Metallografisk analyse ble utført ved bruk av et optisk mikroskop. Prøvene ble etset med 10 vekt% kaliumhydroksidløsning 43.
Etter inkubering ble prøvene vasket 3 ganger med fosfatbufret saltvannsløsning (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) og deretter fiksert med 2,5 % (v/v) glutaraldehyd i 10 timer for å fikse biofilmer. 0 % v/v) etanol før lufttørking. Til slutt sputteres overflaten av prøven med en gullfilm for å gi ledningsevne for SEM-observasjon. SEM-bildene ble fokusert på flekkene med de mest fastsittende P. aeruginosa-cellene på overflaten av hver prøve. Utfør EDS-analyse for å finne kjemiske elementer. måle gropdybden. For å observere korrosjonsgropene under biofilmen, ble teststykket først rengjort i henhold til den kinesiske nasjonale standarden (CNS) GB/T4334.4-2000 for å fjerne korrosjonsproduktene og biofilmen på overflaten av teststykket.
Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS, ESCALAB250 overflateanalysesystem, Thermo VG, USA)-analyse ble utført ved bruk av en monokromatisk røntgenkilde (aluminium Kα-linje ved 1500 eV energi og 150 W effekt) over et bredt bindingsenergiområde 0 under standardforhold –1350 eV eV 5-trinns- og 0-trinns-oppløsnings- og 0-trinnsoppløsningsenergi. størrelse.
De inkuberte prøvene ble fjernet og skylt forsiktig med PBS (pH 7,4 ± 0,2) i 15 s45. For å observere den bakterielle levedyktigheten til biofilmene på prøvene, ble biofilmene farget ved bruk av LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, USA fluorescent, fluorescent to green, fluorescent SY). 9-fargestoff og et rødt fluorescerende propidiumjodid (PI)-fargestoff. Under CLSM representerer prikker med fluorescerende grønt og rødt henholdsvis levende og døde celler. For farging ble en 1 ml blanding inneholdende 3 μl SYTO-9 og 3 μl PI-løsning inkubert i 20 minutter ved romtemperatur etter 20 minutter ved romtemperatur (20 minutter ved romtemperatur) lengder (488 nm for levende celler og 559 nm for døde celler) ved bruk av en Nikon CLSM-maskin (C2 Plus, Nikon, Japan). Biofilmtykkelsen ble målt i 3D-skannemodus.
Hvordan sitere denne artikkelen: Li, H. et al. Mikrobiell korrosjon av 2707 super dupleks rustfritt stål av marine Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep.6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spenningskorrosjonssprekker av LDX 2101 dupleks rustfritt stål i kloridløsning i nærvær av thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekten av løsningsvarmebehandling og nitrogen i beskyttelsesgass på gropkorrosjonsmotstanden til sveiser i superdupleks rustfritt stål.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. A Comparative Chemical Study of Microbial and Electrochemically Induced Pitting Corrosion in 316L Stainless Steel.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrokjemisk oppførsel av 2205 dupleks rustfritt stål i alkaliske løsninger med forskjellig pH i nærvær av klorid.Electtrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Effekten av marine biofilmer på korrosjon: en kortfattet oversikt.Electtrochim.Journal.54, 2-7 (2008).