Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com.Versiunea de browser pe care o utilizați are suport limitat pentru CSS.Pentru cea mai bună experiență, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer).Între timp, pentru a asigura suport continuu, vom reda site-ul fără stiluri și JavaScript.
Coroziunea microbiană (MIC) este o problemă serioasă în multe industrii, deoarece poate duce la pierderi economice uriașe.Oțelul inoxidabil super duplex 2707 (2707 HDSS) este utilizat în mediile marine datorită rezistenței sale chimice excelente.Cu toate acestea, rezistența sa la MIC nu a fost demonstrată experimental.Acest studiu a examinat comportamentul MIC 2707 HDSS cauzat de bacteria aerobă marina Pseudomonas aeruginosa.Analiza electrochimică a arătat că, în prezența biofilmului de Pseudomonas aeruginosa în mediul 2216E, are loc o modificare pozitivă a potențialului de coroziune și o creștere a densității curentului de coroziune.Analiza spectroscopiei fotoelectronilor cu raze X (XPS) a arătat o scădere a conținutului de Cr pe suprafața probei de sub biofilm.Analiza vizuală a gropilor a arătat că biofilmul de P. aeruginosa a produs o adâncime maximă a gropii de 0,69 µm pe parcursul a 14 zile de incubație.Deși acest lucru este mic, indică faptul că 2707 HDSS nu este complet imun la MIC-ul biofilmelor de P. aeruginosa.
Oțelurile inoxidabile duplex (DSS) sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii datorită combinației perfecte dintre proprietățile mecanice excelente și rezistența la coroziune1,2.Cu toate acestea, pitting localizat încă apare și afectează integritatea acestui oțel3,4.DSS nu este rezistent la coroziune microbiană (MIC)5,6.În ciuda gamei largi de aplicații pentru DSS, există încă medii în care rezistența la coroziune a DSS nu este suficientă pentru utilizare pe termen lung.Aceasta înseamnă că sunt necesare materiale mai scumpe, cu rezistență mai mare la coroziune.Jeon și colab.7 au descoperit că chiar și oțelurile inoxidabile super duplex (SDSS) au unele limitări în ceea ce privește rezistența la coroziune.Prin urmare, în unele cazuri, sunt necesare oțeluri inoxidabile super duplex (HDSS) cu rezistență mai mare la coroziune.Acest lucru a condus la dezvoltarea HDSS înalt aliat.
Rezistența la coroziune DSS depinde de raportul dintre fazele alfa și gama și epuizată în regiunile Cr, Mo și W 8, 9, 10 adiacente fazei a doua.HDSS conține un conținut ridicat de Cr, Mo și N11, prin urmare are o rezistență excelentă la coroziune și o valoare ridicată (45-50) a numărului echivalent de rezistență la pitting (PREN) determinat de % în greutate Cr + 3,3 (% în greutate Mo + 0,5 în greutate .%W) + 16% în greutate.N12.Rezistența sa excelentă la coroziune depinde de o compoziție echilibrată care conține aproximativ 50% faze feritice (α) și 50% faze austenitice (γ).HDSS are proprietăți mecanice mai bune și rezistență mai mare la coroziunea clorură.Rezistența îmbunătățită la coroziune extinde utilizarea HDSS în medii cu clorură mai agresive, cum ar fi mediile marine.
MIC reprezintă o problemă majoră în multe industrii, cum ar fi industria petrolului, gazelor și apei14.MIC reprezintă 20% din toate daunele provocate de coroziune15.MIC este o coroziune bioelectrochimică care poate fi observată în multe medii.Biofilmele care se formează pe suprafețele metalice modifică condițiile electrochimice, afectând astfel procesul de coroziune.Se crede pe scară largă că coroziunea MIC este cauzată de biofilme.Microorganismele electrogenice mănâncă metalele pentru a obține energia de care au nevoie pentru a supraviețui17.Studii recente MIC au arătat că EET (transferul extracelular de electroni) este factorul de limitare a vitezei în MIC indusă de microorganismele electrogenice.Zhang şi colab.18 a demonstrat că intermediarii de electroni accelerează transferul de electroni între celulele Desulfovibrio sessificans și oțelul inoxidabil 304, rezultând un atac MIC mai sever.Anning şi colab.19 și Wenzlaff și colab.20 au arătat că biofilmele bacteriilor corozive reducătoare de sulfat (SRB) pot absorbi direct electronii de pe substraturile metalice, ducând la pitting severe.
Se știe că DSS este susceptibil la MIC în mediile care conțin SRB, bacterii reducătoare de fier (IRB), etc. 21 .Aceste bacterii provoacă pitting localizat pe suprafața DSS sub biofilme22,23.Spre deosebire de DSS, HDSS24 MIC nu este bine cunoscut.
Pseudomonas aeruginosa este o bacterie Gram-negativă, mobilă, în formă de baston, care este larg răspândită în natură25.Pseudomonas aeruginosa este, de asemenea, un grup microbian major în mediul marin, determinând concentrații crescute de MIC.Pseudomonas este implicat activ în procesul de coroziune și este recunoscut ca un colonizator de pionier în timpul formării biofilmului.Mahat şi colab.28 şi Yuan şi colab.29 a demonstrat că Pseudomonas aeruginosa tinde să crească rata de coroziune a oțelului moale și a aliajelor în mediile acvatice.
Obiectivul principal al acestei lucrări a fost investigarea proprietăților MIC 2707 HDSS cauzate de bacteria aerobă marina Pseudomonas aeruginosa folosind metode electrochimice, metode de analiză a suprafeței și analiza produsului de coroziune.Studiile electrochimice, inclusiv potențialul de circuit deschis (OCP), rezistența la polarizare liniară (LPR), spectroscopia de impedanță electrochimică (EIS) și polarizarea dinamică potențială, au fost efectuate pentru a studia comportamentul MIC 2707 HDSS.Analiza spectrometrică cu dispersie de energie (EDS) a fost efectuată pentru a detecta elemente chimice pe o suprafață corodata.În plus, spectroscopia fotoelectronului cu raze X (XPS) a fost utilizată pentru a determina stabilitatea pasivării filmului de oxid sub influența unui mediu marin care conține Pseudomonas aeruginosa.Adâncimea gropilor a fost măsurată la un microscop cu scanare laser confocal (CLSM).
Tabelul 1 arată compoziția chimică a 2707 HDSS.Tabelul 2 arată că 2707 HDSS are proprietăți mecanice excelente cu o limită de curgere de 650 MPa.Pe fig.1 prezintă microstructura optică a soluției tratate termic 2707 HDSS.În microstructura care conține aproximativ 50% faze de austenită și 50% de ferită, sunt vizibile benzi alungite de faze de austenită și ferită fără faze secundare.
Pe fig.2a prezintă potențialul de circuit deschis (Eocp) față de timpul de expunere pentru 2707 HDSS în mediu abiotic 2216E și bulion de P. aeruginosa timp de 14 zile la 37°C.Acesta arată că cea mai mare și mai semnificativă schimbare a Eocp are loc în primele 24 de ore.Valorile Eocp în ambele cazuri au atins vârful la -145 mV (comparativ cu SCE) în jur de 16 ore și apoi au scăzut brusc, ajungând la -477 mV (comparativ cu SCE) și -236 mV (comparativ cu SCE) pentru proba abiotică.și, respectiv, cupoane Pseudomonas aeruginosa).După 24 de ore, valoarea Eocp 2707 HDSS pentru P. aeruginosa a fost relativ stabilă la -228 mV (comparativ cu SCE), în timp ce valoarea corespunzătoare pentru probele nebiologice a fost de aproximativ -442 mV (comparativ cu SCE).Eocp în prezența P. aeruginosa a fost destul de scăzută.
Studiu electrochimic a 2707 probe HDSS în mediu abiotic și bulion de Pseudomonas aeruginosa la 37 °C:
(a) Eocp în funcție de timpul de expunere, (b) curbele de polarizare în ziua 14, (c) Rp în funcție de timpul de expunere și (d) icorr în funcție de timpul de expunere.
Tabelul 3 prezintă parametrii de coroziune electrochimică ai 2707 probe HDSS expuse la medii abiotice și Pseudomonas aeruginosa inoculate pe o perioadă de 14 zile.Tangentele curbelor anodului și catodului au fost extrapolate pentru a obține intersecții care dau densitatea curentului de coroziune (icorr), potențialul de coroziune (Ecorr) și panta Tafel (βα și βc) conform metodelor standard30,31.
După cum se arată în fig.2b, o schimbare în sus a curbei P. aeruginosa a dus la o creștere a Ecorr în comparație cu curba abiotică.Valoarea icorr, care este proporțională cu viteza de coroziune, a crescut la 0,328 µA cm-2 în proba de Pseudomonas aeruginosa, care este de patru ori mai mare decât în ​​proba nebiologică (0,087 µA cm-2).
LPR este o metodă electrochimică clasică nedistructivă pentru analiza rapidă a coroziunii.De asemenea, a fost folosit pentru a studia MIC32.Pe fig.2c prezintă rezistența de polarizare (Rp) în funcție de timpul de expunere.O valoare Rp mai mare înseamnă mai puțină coroziune.În primele 24 de ore, Rp 2707 HDSS a atins vârful la 1955 kΩ cm2 pentru specimenele abiotice și 1429 kΩ cm2 pentru specimenele Pseudomonas aeruginosa.Figura 2c arată, de asemenea, că valoarea Rp a scăzut rapid după o zi și apoi a rămas relativ neschimbată în următoarele 13 zile.Valoarea Rp a unei probe de Pseudomonas aeruginosa este de aproximativ 40 kΩ cm2, ceea ce este mult mai mică decât valoarea de 450 kΩ cm2 a unei probe non-biologice.
Valoarea icorr este proporțională cu rata de coroziune uniformă.Valoarea sa poate fi calculată din următoarea ecuație Stern-Giri:
Conform lui Zoe et al.33, valoarea tipică a pantei Tafel B în această lucrare a fost considerată ca fiind de 26 mV/dec.Figura 2d arată că icorr-ul probei non-biologice 2707 a rămas relativ stabil, în timp ce proba de P. aeruginosa a fluctuat foarte mult după primele 24 de ore.Valorile icorr ale probelor de P. aeruginosa au fost cu un ordin de mărime mai mari decât cele ale controalelor non-biologice.Această tendință este în concordanță cu rezultatele rezistenței la polarizare.
EIS este o altă metodă nedistructivă utilizată pentru a caracteriza reacțiile electrochimice pe suprafețele corodate.Spectrele de impedanță și valorile capacității calculate ale probelor expuse la mediu abiotic și soluție de Pseudomonas aeruginosa, rezistență pasivă film/biofilm Rb format pe suprafața probei, rezistență la transferul de sarcină Rct, capacitate electrică dublu strat Cdl (EDL) și parametri constanti ai elementului de fază (CPE) QCPE.Acești parametri au fost analizați în continuare prin ajustarea datelor folosind un model de circuit echivalent (EEC).
Pe fig.3 prezintă diagrame tipice Nyquist (a și b) și diagrame Bode (a' și b') pentru 2707 probe HDSS în mediu abiotic și bulion de P. aeruginosa pentru diferiți timpi de incubare.Diametrul inelului Nyquist scade în prezența Pseudomonas aeruginosa.Graficul Bode (Fig. 3b') arată creșterea impedanței totale.Informațiile despre constanta de timp de relaxare pot fi obținute din maximele de fază.Pe fig.4 prezintă structurile fizice bazate pe un monostrat (a) și un dublu strat (b) și EEC-urile corespunzătoare.CPE este introdus în modelul CEE.Admitența și impedanța sa sunt exprimate după cum urmează:
Două modele fizice și circuite echivalente corespunzătoare pentru ajustarea spectrului de impedanță al probei 2707 HDSS:
unde Y0 este valoarea KPI, j este numărul imaginar sau (-1)1/2, ω este frecvența unghiulară, n este indicele de putere KPI mai mic decât unu35.Inversarea rezistenței la transferul de sarcină (adică 1/Rct) corespunde vitezei de coroziune.Cu cât Rct este mai mic, cu atât rata de coroziune este mai mare27.După 14 zile de incubație, Rct-ul probelor de Pseudomonas aeruginosa a atins 32 kΩ cm2, ceea ce este mult mai mic decât cei 489 kΩ cm2 ale probelor nebiologice (Tabelul 4).
Imaginile CLSM și imaginile SEM din Figura 5 arată în mod clar că stratul de biofilm de pe suprafața probei HDSS 2707 după 7 zile este dens.Cu toate acestea, după 14 zile, acoperirea biofilmului a fost slabă și au apărut unele celule moarte.Tabelul 5 arată grosimea biofilmului pe 2707 probe HDSS după expunerea la P. aeruginosa timp de 7 și 14 zile.Grosimea maximă a biofilmului sa schimbat de la 23,4 µm după 7 zile la 18,9 µm după 14 zile.Grosimea medie a biofilmului a confirmat, de asemenea, această tendință.A scăzut de la 22,2 ± 0,7 μm după 7 zile la 17,8 ± 1,0 μm după 14 zile.
(a) Imagine 3-D CLSM la 7 zile, (b) Imagine 3-D CLSM la 14 zile, (c) Imagine SEM la 7 zile și (d) Imagine SEM la 14 zile.
EMF a dezvăluit elemente chimice în biofilme și produse de coroziune pe probele expuse la P. aeruginosa timp de 14 zile.Pe fig.Figura 6 arată că conținutul de C, N, O și P în biofilme și produse de coroziune este semnificativ mai mare decât în ​​metalele pure, deoarece aceste elemente sunt asociate cu biofilmele și metaboliții lor.Microbii au nevoie doar de urme de crom și fier.Nivelurile ridicate de Cr și Fe din biofilm și produsele de coroziune de pe suprafața probelor indică faptul că matricea metalică și-a pierdut elemente din cauza coroziunii.
După 14 zile, au fost observate gropi cu și fără P. aeruginosa în mediu 2216E.Înainte de incubare, suprafața probelor a fost netedă și fără defecte (Fig. 7a).După incubarea și îndepărtarea biofilmului și a produselor de coroziune, cele mai adânci gropi de pe suprafața probelor au fost examinate folosind CLSM, așa cum se arată în Fig. 7b și c.Nu s-au găsit sâmburi evidente pe suprafața controalelor non-biologice (adâncimea maximă a zâmbițelor 0,02 µm).Adâncimea maximă a gropii cauzată de P. aeruginosa a fost de 0,52 µm la 7 zile și 0,69 µm la 14 zile, pe baza mediei adâncimii maxime a gropii din 3 probe (au fost selectate 10 adâncimi maxime de groapă pentru fiecare probă).Realizarea de 0,42 ± 0,12 µm, respectiv 0,52 ± 0,15 µm (Tabelul 5).Aceste valori ale adâncimii găurii sunt mici, dar importante.
(a) înainte de expunere, (b) 14 zile într-un mediu abiotic și (c) 14 zile în bulion de Pseudomonas aeruginosa.
Pe fig.Tabelul 8 prezintă spectrele XPS ale diferitelor suprafețe ale probei, iar compoziția chimică analizată pentru fiecare suprafață este rezumată în Tabelul 6. În Tabelul 6, procentele atomice de Fe și Cr în prezența P. aeruginosa (probele A și B) au fost mult mai mici decât cele ale controalelor nebiologice.(probele C și D).Pentru o probă de P. aeruginosa, curba spectrală la nivelul nucleului Cr 2p a fost ajustată la patru componente de vârf cu energii de legare (BE) de 574,4, 576,6, 578,3 și 586,8 eV, care pot fi atribuite Cr, Cr2O3, CrO3.și, respectiv, Cr(OH)3 (Fig. 9a și b).Pentru probele nebiologice, spectrul nivelului principal de Cr 2p conține două vârfuri principale pentru Cr (573,80 eV pentru BE) și Cr2O3 (575,90 eV pentru BE) în Fig.9c și, respectiv, d.Cea mai izbitoare diferență între probele abiotice și probele de P. aeruginosa a fost prezența Cr6+ și o proporție relativă mai mare de Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) sub biofilm.
Spectrele XPS largi ale suprafeței probei 2707 HDSS în două medii sunt de 7 și, respectiv, 14 zile.
(a) 7 zile de expunere la P. aeruginosa, (b) 14 zile de expunere la P. aeruginosa, (c) 7 zile într-un mediu abiotic și (d) 14 zile într-un mediu abiotic.
HDSS prezintă un nivel ridicat de rezistență la coroziune în majoritatea mediilor.Kim et al.2 au raportat că HDSS UNS S32707 a fost identificat ca un DSS puternic aliat cu un PREN mai mare de 45. Valoarea PREN a probei 2707 HDSS din această lucrare a fost de 49. Acest lucru se datorează conținutului ridicat de crom și conținutului ridicat de molibden și nichel, care sunt utile în medii acide.și medii cu conținut ridicat de cloruri.În plus, o compoziție bine echilibrată și o microstructură fără defecte sunt benefice pentru stabilitatea structurală și rezistența la coroziune.Cu toate acestea, în ciuda rezistenței sale chimice excelente, datele experimentale din această lucrare sugerează că 2707 HDSS nu este complet imun la MIC-urile biofilmului P. aeruginosa.
Rezultatele electrochimice au arătat că rata de coroziune a 2707 HDSS în bulionul de P. aeruginosa a crescut semnificativ după 14 zile în comparație cu mediul non-biologic.În Figura 2a, s-a observat o scădere a Eocp atât în ​​mediul abiotic, cât și în bulionul de P. aeruginosa în primele 24 de ore.După aceea, biofilmul acoperă complet suprafața probei, iar Eocp devine relativ stabil36.Cu toate acestea, nivelul Eocp biologic a fost mult mai mare decât nivelul Eocp non-biologic.Există motive să credem că această diferență este asociată cu formarea de biofilme de P. aeruginosa.Pe fig.2d în prezența P. aeruginosa, valoarea icorr 2707 HDSS a atins 0,627 μA cm-2, ceea ce este cu un ordin de mărime mai mare decât cea a martorului abiotic (0,063 μA cm-2), care a fost în concordanță cu valoarea Rct măsurată de EIS.În primele zile, valorile impedanței în bulionul de P. aeruginosa au crescut datorită atașării celulelor P. aeruginosa și formării de biofilme.Cu toate acestea, atunci când biofilmul acoperă complet suprafața probei, impedanța scade.Stratul protector este atacat în primul rând din cauza formării de biofilme și metaboliți de biofilm.În consecință, rezistența la coroziune a scăzut în timp și atașarea P. aeruginosa a provocat coroziune localizată.Tendințele în mediile abiotice au fost diferite.Rezistența la coroziune a martorului nebiologic a fost mult mai mare decât valoarea corespunzătoare a probelor expuse la bulionul de P. aeruginosa.În plus, pentru accesările abiotice, valoarea Rct 2707 HDSS a atins 489 kΩ cm2 în ziua 14, ceea ce este de 15 ori mai mare decât valoarea Rct (32 kΩ cm2) în prezența P. aeruginosa.Astfel, 2707 HDSS are o rezistență excelentă la coroziune într-un mediu steril, dar nu este rezistent la MIC din biofilmele P. aeruginosa.
Aceste rezultate pot fi observate și din curbele de polarizare din Fig.2b.Ramificarea anodică a fost asociată cu formarea de biofilm de Pseudomonas aeruginosa și reacții de oxidare a metalelor.În acest caz, reacția catodică este reducerea oxigenului.Prezența P. aeruginosa a crescut semnificativ densitatea curentului de coroziune, cu aproximativ un ordin de mărime mai mare decât în ​​controlul abiotic.Acest lucru indică faptul că biofilmul P. aeruginosa îmbunătățește coroziunea localizată a 2707 HDSS.Yuan et al.29 au descoperit că densitatea curentului de coroziune a aliajului Cu-Ni 70/30 a crescut sub acțiunea biofilmului de P. aeruginosa.Acest lucru se poate datora biocatalizei reducerii oxigenului de către biofilmele Pseudomonas aeruginosa.Această observație poate explica, de asemenea, MIC 2707 HDSS în această lucrare.De asemenea, poate fi mai puțin oxigen sub biofilmele aerobe.Prin urmare, refuzul de a re-pasiva suprafața metalică cu oxigen poate fi un factor care contribuie la MIC în această lucrare.
Dickinson și colab.38 a sugerat că rata reacțiilor chimice și electrochimice poate fi direct afectată de activitatea metabolică a bacteriilor sesile de pe suprafața probei și de natura produselor de coroziune.După cum se arată în Figura 5 și Tabelul 5, numărul de celule și grosimea biofilmului au scăzut după 14 zile.Acest lucru poate fi explicat în mod rezonabil prin faptul că, după 14 zile, majoritatea celulelor sesile de pe suprafața lui 2707 HDSS au murit din cauza epuizării nutrienților în mediul 2216E sau a eliberării de ioni metalici toxici din matricea 2707 HDSS.Aceasta este o limitare a experimentelor pe lot.
În această lucrare, un biofilm de P. aeruginosa a contribuit la epuizarea locală a Cr și Fe sub biofilmul de pe suprafața HDSS 2707 (Fig. 6).Tabelul 6 arată reducerea Fe și Cr în proba D comparativ cu proba C, indicând faptul că Fe și Cr dizolvate cauzate de biofilmul de P. aeruginosa au persistat în primele 7 zile.Mediul 2216E este utilizat pentru a simula mediul marin.Conține 17700 ppm Cl-, ceea ce este comparabil cu conținutul său din apa de mare naturală.Prezența a 17700 ppm Cl- a fost principalul motiv pentru scăderea Cr în probele abiotice de 7 și 14 zile analizate prin XPS.Comparativ cu probele de P. aeruginosa, dizolvarea Cr-ului în probele abiotice a fost mult mai mică datorită rezistenței puternice a 2707 HDSS la clor în condiții abiotice.Pe fig.9 prezintă prezența Cr6+ în filmul de pasivizare.Poate fi implicat în îndepărtarea cromului de pe suprafețele de oțel de către biofilmele P. aeruginosa, așa cum au sugerat Chen și Clayton.
Datorită creșterii bacteriene, valorile pH-ului mediului înainte și după cultivare au fost de 7,4 și, respectiv, 8,2.Astfel, sub biofilmul de P. aeruginosa, coroziunea acidului organic este puțin probabil să contribuie la această activitate din cauza pH-ului relativ ridicat din mediul în vrac.pH-ul mediului de control non-biologic nu sa schimbat semnificativ (de la 7,4 inițial la 7,5 final) în timpul perioadei de testare de 14 zile.Creșterea pH-ului în mediul de semințe după incubare s-a datorat activității metabolice a P. aeruginosa și s-a constatat că are același efect asupra pH-ului în absența benzilor de testare.
După cum se arată în Figura 7, adâncimea maximă a gropii cauzată de biofilmul P. aeruginosa a fost de 0,69 µm, ceea ce este mult mai mare decât cea a mediului abiotic (0,02 µm).Acest lucru este în concordanță cu datele electrochimice descrise mai sus.Adâncimea gropii de 0,69 µm este de peste zece ori mai mică decât valoarea de 9,5 µm raportată pentru 2205 DSS în aceleași condiții.Aceste date arată că 2707 HDSS prezintă o rezistență mai bună la MIC decât 2205 DSS.Acest lucru nu ar trebui să fie o surpriză, deoarece 2707 HDSS are niveluri mai ridicate de Cr care asigură o pasivare mai lungă, mai dificil de depasivizat P. aeruginosa și, datorită structurii sale echilibrate de fază, fără precipitații secundare dăunătoare cauzează pitting.
În concluzie, gropile MIC au fost găsite pe suprafața 2707 HDSS în bulionul de P. aeruginosa comparativ cu gropi nesemnificative din mediul abiotic.Această lucrare arată că 2707 HDSS are o rezistență mai bună la MIC decât 2205 DSS, dar nu este complet imun la MIC datorită biofilmului P. aeruginosa.Aceste rezultate ajută la selectarea oțelurilor inoxidabile adecvate și a speranței de viață pentru mediul marin.
Cupon pentru 2707 HDSS oferit de Northeastern University (NEU) School of Metallurgy din Shenyang, China.Compoziția elementară a 2707 HDSS este prezentată în Tabelul 1, care a fost analizat de Departamentul de Analiză și Testare a Materialelor NEU.Toate probele au fost tratate pentru soluție solidă la 1180°C timp de 1 oră.Înainte de testarea coroziunii, un 2707 HDSS în formă de monedă cu o suprafață superioară deschisă de 1 cm2 a fost lustruit la granulație 2000 cu hârtie șmirghel cu carbură de siliciu și apoi lustruit cu o suspensie de pulbere Al2O3 de 0,05 µm.Laturile și fundul sunt protejate cu vopsea inertă.După uscare, probele au fost spălate cu apă deionizată sterilă și sterilizate cu etanol 75% (v/v) timp de 0,5 ore.Au fost apoi uscate la aer sub lumină ultravioletă (UV) timp de 0,5 ore înainte de utilizare.
Tulpina Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 a fost achiziționată de la Centrul de Colectare a Culturii Marine din Xiamen (MCCC), China.Pseudomonas aeruginosa a fost crescut în condiţii aerobe la 37°C în baloane de 250 ml şi celule electrochimice de sticlă de 500 ml utilizând mediu lichid Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).Mediul conține (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 SrBr03,02,02,03,03 016 6NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 peptonă, 1,0 extract de drojdie și 0,1 citrat de fier.Se autoclavează la 121°C timp de 20 de minute înainte de inoculare.Numărați celulele sesile și planctonice cu un hemocitometru la microscop cu lumină la o mărire de 400x.Concentrația inițială de Pseudomonas aeruginosa planctonic imediat după inoculare a fost de aproximativ 106 celule/ml.
Testele electrochimice au fost efectuate într-o celulă clasică de sticlă cu trei electrozi cu un volum mediu de 500 ml.Foaia de platină și electrodul de calomel saturat (SAE) au fost conectate la reactor prin capilare Luggin umplute cu punți de sare, care au servit drept contraelectrozi și respectiv electrozi de referință.Pentru fabricarea electrozilor de lucru, sârmă de cupru cauciucat a fost atașată la fiecare probă și acoperită cu rășină epoxidică, lăsând aproximativ 1 cm2 de zonă neprotejată pentru electrodul de lucru pe o parte.În timpul măsurătorilor electrochimice, probele au fost plasate în mediul 2216E și păstrate la o temperatură de incubare constantă (37°C) într-o baie de apă.OCP, LPR, EIS și datele de polarizare dinamică potențială au fost măsurate utilizând un potențiostat Autolab (Referință 600TM, Gamry Instruments, Inc., SUA).Testele LPR au fost înregistrate la o rată de scanare de 0,125 mV s-1 în intervalul de la -5 la 5 mV cu Eocp și o rată de eșantionare de 1 Hz.EIS a fost efectuat cu o undă sinusoidală pe un interval de frecvență de la 0,01 la 10.000 Hz utilizând o tensiune aplicată de 5 mV la starea de echilibru Eocp.Înainte de măsurarea potențialului, electrozii au fost în modul inactiv până când a fost atinsă o valoare stabilă a potențialului liber de coroziune.Curbele de polarizare au fost apoi măsurate de la -0,2 la 1,5 V în funcție de Eocp la o rată de scanare de 0,166 mV/s.Fiecare test a fost repetat de 3 ori cu și fără P. aeruginosa.
Probele pentru analiza metalografică au fost lustruite mecanic cu hârtie umedă SiC cu granulație 2000 și apoi lustruite în continuare cu o suspensie de pulbere de Al2O3 de 0,05 µm pentru observație optică.Analiza metalografică a fost efectuată cu ajutorul unui microscop optic.Probele au fost gravate cu o soluție 10% în greutate de hidroxid de potasiu 43.
După incubare, probele au fost spălate de 3 ori cu soluție salină tamponată cu fosfat (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) și apoi fixate cu 2,5% (v/v) glutaraldehidă timp de 10 ore pentru a fixa biofilmele.Apoi a fost deshidratat cu etanol în dotare (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% și 100% în volum) înainte de uscarea la aer.În cele din urmă, o peliculă de aur este depusă pe suprafața probei pentru a oferi conductivitate pentru observarea SEM.Imaginile SEM au fost concentrate pe puncte cu cele mai sesile celule P. aeruginosa de pe suprafața fiecărei probe.Efectuați o analiză EDS pentru a găsi elemente chimice.Un microscop de scanare laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germania) a fost folosit pentru a măsura adâncimea gropii.Pentru a observa gropile de coroziune de sub biofilm, proba de testat a fost mai întâi curățată conform standardului național chinez (CNS) GB/T4334.4-2000 pentru a îndepărta produsele de coroziune și biofilmul de pe suprafața probei de testat.
Analiza prin spectroscopie fotoelectronică cu raze X (XPS, sistem de analiză a suprafeței ESCALAB250, Thermo VG, SUA) a fost efectuată folosind o sursă de raze X monocromatice (linia Aluminium Kα cu o energie de 1500 eV și o putere de 150 W) într-o gamă largă de energii de legare 0 în condiții standard de –1350 eV.Spectrele de înaltă rezoluție au fost înregistrate folosind o energie de transmisie de 50 eV și un pas de 0,2 eV.
Probele incubate au fost îndepărtate și spălate ușor cu PBS (pH 7,4 ± 0,2) timp de 15 s45.Pentru a observa viabilitatea bacteriană a biofilmelor de pe probe, biofilmele au fost colorate folosind kit-ul LIVE/DEAD BacLight BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, SUA).Setul conține doi coloranți fluorescenți: colorant fluorescent verde SYTO-9 și colorant fluorescent roșu cu iodură de propidiu (PI).În CLSM, punctele verzi și roșii fluorescente reprezintă celule vii și, respectiv, moarte.Pentru colorare, 1 ml dintr-un amestec care conține 3 ui de SYTO-9 și 3 ui de soluție de PI a fost incubat timp de 20 de minute la temperatura camerei (23°C) în întuneric.Ulterior, probele colorate au fost examinate la două lungimi de undă (488 nm pentru celule vii și 559 nm pentru celule moarte) folosind un aparat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japonia).Grosimea biofilmului a fost măsurată în modul de scanare 3D.
Cum să citez acest articol: Li, H. et al.Coroziunea microbiană a oțelului inoxidabil 2707 super duplex de către biofilmul marin Pseudomonas aeruginosa.știința.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. și Zucchi, F. Cracarea prin coroziune sub tensiune a oțelului inoxidabil LDX 2101 duplex în soluții de clorură în prezență de tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. și Zucchi, F. Cracarea prin coroziune sub tensiune a oțelului inoxidabil LDX 2101 duplex în soluții de clorură în prezență de tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нерюжав 1 DXал 1 DX творах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. și Zucchi, F. Cracarea prin coroziune sub tensiune a oțelului inoxidabil duplex LDX 2101 în soluții de clorură în prezență de tiosulfat. 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 开裂。。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相oțel inoxidabil在福代sulfate分下下南性性生于中图像剧胼图像剧惂 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нерюжав 1 DXал 1 DX творе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. și Zucchi, F. Fisurarea prin coroziune sub tensiune a oțelului inoxidabil duplex LDX 2101 în soluție de clorură în prezență de tiosulfat.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efectele tratamentului termic cu soluție și azotului în gazul de protecție asupra rezistenței la coroziunea prin pitting a sudurilor din oțel inoxidabil hiper duplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efectele tratamentului termic cu soluție și azotului în gazul de protecție asupra rezistenței la coroziunea prin pitting a sudurilor din oțel inoxidabil hiper duplex.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS și Park, YS Efectul tratamentului termic prin soluție și al azotului din gazul de protecție asupra rezistenței la coroziune prin pitting a sudurilor din oțel inoxidabil hiperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS și Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS și Park, YS Efectul tratamentului termic prin soluție și al azotului din gazul de protecție asupra rezistenței la coroziune prin pitting a sudurilor din oțel inoxidabil super duplex.koros.știința.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studiu comparativ în chimia pitting indusă microbian și electrochimic a oțelului inoxidabil 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studiu comparativ în chimia pitting indusă microbian și electrochimic a oțelului inoxidabil 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. și Lewandowski, Z. Studiu chimic comparativ al pitting microbiologic și electrochimic al oțelului inoxidabil 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. și 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. și Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. și Lewandowski, Z. Studiu chimic comparativ al pittingului indus microbiologic și electrochimic în oțel inoxidabil 316L.koros.știința.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG și Xiao, K. Comportamentul electrochimic al oțelului inoxidabil 2205 duplex în soluții alcaline cu pH diferit în prezența clorurii. Luo, H., Dong, CF, Li, XG și Xiao, K. Comportamentul electrochimic al oțelului inoxidabil 2205 duplex în soluții alcaline cu pH diferit în prezența clorurii.Luo H., Dong KF, Lee HG și Xiao K. Comportamentul electrochimic al oțelului inoxidabil duplex 2205 în soluții alcaline cu pH diferit în prezența clorurii. Luo, H., Dong, CF, Li, XG și Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的町电化化的町化物存在下不同 Luo, H., Dong, CF, Li, XG și Xiao, K. 2205 Comportamentul electrochimic al oțelului inoxidabil 双相 în prezența clorurii la pH diferit în soluție alcalină.Luo H., Dong KF, Lee HG și Xiao K. Comportamentul electrochimic al oțelului inoxidabil duplex 2205 în soluții alcaline cu pH diferit în prezența clorurii.Electrochimie.Revistă.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Influența biofilmelor marine asupra coroziunii: o revizuire concisă. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Influența biofilmelor marine asupra coroziunii: o revizuire concisă.Little, BJ, Lee, JS și Ray, RI Efectele biofilmelor marine asupra coroziunii: o scurtă revizuire. 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 și Ray, RILittle, BJ, Lee, JS și Ray, RI Efectele biofilmelor marine asupra coroziunii: o scurtă revizuire.Electrochimie.Revistă.54, 2-7 (2008).