Благодарим вас за посещение Nature.com.Используемая вами версия браузера имеет ограниченную поддержку CSS.Для оптимальной работы мы рекомендуем вам использовать обновленный браузер (или отключить режим совместимости в Internet Explorer).Тем временем, чтобы обеспечить постоянную поддержку, мы будем отображать сайт без стилей и JavaScript.
Микробная коррозия (МИК) является серьезной проблемой во многих отраслях промышленности, так как может привести к огромным экономическим потерям.Супердуплексная нержавеющая сталь 2707 (2707 HDSS) используется в морской среде благодаря своей превосходной химической стойкости.Однако его устойчивость к MIC не была экспериментально продемонстрирована.В этом исследовании изучалось поведение MIC 2707 HDSS, вызванного морской аэробной бактерией Pseudomonas aeruginosa.Электрохимический анализ показал, что при наличии биопленки Pseudomonas aeruginosa в среде 2216Е происходит положительное изменение коррозионного потенциала и увеличение плотности тока коррозии.Анализ рентгенофотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) показал снижение содержания Cr на поверхности образца под биопленкой.Визуальный анализ ямок показал, что биопленка P. aeruginosa давала максимальную глубину ямок 0,69 мкм в течение 14 дней инкубации.Хотя это мало, это указывает на то, что 2707 HDSS не полностью иммунен к MIC биопленок P. aeruginosa.
Дуплексные нержавеющие стали (DSS) широко используются в различных отраслях промышленности благодаря идеальному сочетанию превосходных механических свойств и коррозионной стойкости1,2.Однако локальная точечная коррозия все же возникает и влияет на целостность этой стали3,4.DSS не устойчив к микробной коррозии (MIC)5,6.Несмотря на широкий спектр применения DSS, все еще существуют среды, в которых коррозионная стойкость DSS недостаточна для длительного использования.Это означает, что требуются более дорогие материалы с более высокой коррозионной стойкостью.Jeon et al7 обнаружили, что даже супердуплексные нержавеющие стали (SDSS) имеют некоторые ограничения с точки зрения коррозионной стойкости.Поэтому в некоторых случаях требуются супердуплексные нержавеющие стали (HDSS) с более высокой коррозионной стойкостью.Это привело к разработке высоколегированного HDSS.
Коррозионная стойкость DSS зависит от соотношения альфа- и гамма-фаз и обеднена Cr, Mo и W областями 8, 9, 10, примыкающими ко второй фазе.HDSS содержит высокое содержание Cr, Mo и N11, поэтому обладает отличной коррозионной стойкостью и высоким значением (45-50) эквивалентного числа стойкости к точечной коррозии (PREN), определяемого масс. % Cr + 3,3 (масс. % Mo + 0,5 масс. %W) + 16 % масс.N12.Его превосходная коррозионная стойкость зависит от сбалансированного состава, содержащего примерно 50 % ферритной (α) и 50 % аустенитной (γ) фаз.HDSS обладает лучшими механическими свойствами и более высокой стойкостью к хлоридной коррозии.Улучшенная коррозионная стойкость расширяет возможности использования HDSS в более агрессивных хлоридных средах, таких как морская среда.
MIC представляют собой серьезную проблему во многих отраслях, таких как нефтегазовая промышленность и водное хозяйство14.MIC составляет 20% всех коррозионных повреждений15.MIC представляет собой биоэлектрохимическую коррозию, которую можно наблюдать во многих средах.Биопленки, образующиеся на металлических поверхностях, изменяют электрохимические условия, тем самым влияя на процесс коррозии.Широко распространено мнение, что коррозия MIC вызывается биопленками.Электрогенные микроорганизмы поедают металлы, чтобы получить энергию, необходимую им для выживания17.Недавние исследования MIC показали, что EET (внеклеточный перенос электронов) является ограничивающим скорость фактором в MIC, индуцированной электрогенными микроорганизмами.Чжан и др.18 продемонстрировано, что электронные посредники ускоряют перенос электронов между клетками Desulfovibrio sessificans и нержавеющей сталью 304, что приводит к более серьезной атаке MIC.Эннинг и др.19 и Wenzlaff et al.20 показали, что биопленки коррозионно-активных сульфатредуцирующих бактерий (SRB) могут напрямую поглощать электроны с металлических субстратов, что приводит к сильной точечной коррозии.
Известно, что DSS чувствителен к MIC в средах, содержащих SRB, железоредуцирующие бактерии (IRB) и т. д. 21 .Эти бактерии вызывают локальные ямки на поверхности DSS под биопленками22,23.В отличие от DSS, HDSS24 MIC малоизвестен.
Pseudomonas aeruginosa — грамотрицательная подвижная палочковидная бактерия, широко распространенная в природе25.Pseudomonas aeruginosa также является основной микробной группой в морской среде, вызывая повышенные концентрации MIC.Pseudomonas активно участвует в процессе коррозии и признана пионером-колонизатором при формировании биопленки.Махат и др.28 и Юань и др.29 продемонстрировали, что Pseudomonas aeruginosa имеет тенденцию увеличивать скорость коррозии мягкой стали и сплавов в водной среде.
Основной целью данной работы было исследование свойств MIC 2707 HDSS, вызванного морской аэробной бактерией Pseudomonas aeruginosa, с использованием электрохимических методов, методов анализа поверхности и анализа продуктов коррозии.Для изучения поведения MIC 2707 HDSS были проведены электрохимические исследования, включая определение потенциала разомкнутой цепи (OCP), сопротивление линейной поляризации (LPR), спектроскопию электрохимического импеданса (EIS) и динамическую поляризацию потенциала.Энергодисперсионный спектрометрический анализ (ЭДС) проводили для обнаружения химических элементов на корродированной поверхности.Кроме того, методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) была определена устойчивость оксидной пленки к пассивации под воздействием морской среды, содержащей Pseudomonas aeruginosa.Глубину ямок измеряли под конфокальным лазерным сканирующим микроскопом (CLSM).
В таблице 1 показан химический состав 2707 HDSS.Таблица 2 показывает, что 2707 HDSS имеет отличные механические свойства с пределом текучести 650 МПа.На рис.1 показана оптическая микроструктура термически обработанного на твердый раствор 2707 HDSS.В микроструктуре, содержащей около 50 % аустенитной и 50 % ферритной фаз, видны вытянутые полосы аустенитной и ферритной фаз без вторичных фаз.
На рис.2а показан потенциал разомкнутой цепи (Eocp) в зависимости от времени экспозиции для 2707 HDSS в абиотической среде 2216E и бульоне P. aeruginosa в течение 14 дней при 37°C.Он показывает, что самое большое и значительное изменение Eocp происходит в течение первых 24 часов.Значения Eocp в обоих случаях достигли пика на уровне -145 мВ (по сравнению с SCE) около 16 ч, а затем резко упали, достигнув -477 мВ (по сравнению с SCE) и -236 мВ (по сравнению с SCE) для абиотического образца.и P Pseudomonas aeruginosa соответственно).Через 24 часа значение Eocp 2707 HDSS для P. aeruginosa было относительно стабильным и составляло -228 мВ (по сравнению с SCE), в то время как соответствующее значение для небиологических образцов составляло приблизительно -442 мВ (по сравнению с SCE).Eocp в присутствии P. aeruginosa был достаточно низким.
Электрохимическое исследование 2707 проб ГДСС в абиотической среде и бульоне синегнойной палочки при 37 °С:
(а) Eocp как функция времени воздействия, (b) поляризационные кривые на 14-й день, (c) Rp как функция времени воздействия и (d) icorr как функция времени воздействия.
В таблице 3 показаны параметры электрохимической коррозии 2707 образцов HDSS, подвергшихся воздействию абиотических сред и сред, инокулированных Pseudomonas aeruginosa, в течение 14 дней.Касательные анодной и катодной кривых были экстраполированы для получения пересечений, дающих плотность тока коррозии (icorr), коррозионный потенциал (Ecorr) и наклон Тафеля (βα и βc) в соответствии со стандартными методами30,31.
Как показано на рис.2б, сдвиг кривой P. aeruginosa вверх привел к увеличению Ecorr по сравнению с абиотической кривой.Значение icorr, пропорциональное скорости коррозии, увеличилось до 0,328 мкА см-2 в образце Pseudomonas aeruginosa, что в четыре раза больше, чем в небиологическом образце (0,087 мкА см-2).
LPR — классический неразрушающий электрохимический метод экспресс-анализа коррозии.Он также использовался для изучения MIC32.На рис.2с показано сопротивление поляризации (Rp) в зависимости от времени экспозиции.Более высокое значение Rp означает меньшую коррозию.В течение первых 24 часов Rp 2707 HDSS достиг пика при 1955 кОм см2 для абиотических образцов и 1429 кОм см2 для образцов Pseudomonas aeruginosa.Рисунок 2c также показывает, что значение Rp быстро уменьшилось через один день, а затем оставалось относительно неизменным в течение следующих 13 дней.Значение Rp образца Pseudomonas aeruginosa составляет около 40 кОм см2, что намного ниже, чем значение 450 кОм см2 небиологического образца.
Значение icorr пропорционально скорости равномерной коррозии.Его значение можно рассчитать из следующего уравнения Штерна-Гири:
По данным Зои и др.33, типичное значение тафелевского наклона B в этой работе было принято равным 26 мВ/дек.На рисунке 2d показано, что icorr небиологического образца 2707 оставался относительно стабильным, в то время как образец P. aeruginosa сильно колебался после первых 24 часов.Значения icorr образцов P. aeruginosa были на порядок выше, чем у небиологических контролей.Эта тенденция согласуется с результатами поляризационного сопротивления.
EIS — еще один неразрушающий метод, используемый для характеристики электрохимических реакций на корродированных поверхностях.Спектры импеданса и рассчитанные значения емкости образцов, подвергшихся воздействию абиотической среды и раствора Pseudomonas aeruginosa, сопротивление пассивной пленки/биопленки Rb, сформированной на поверхности образца, сопротивление переносу заряда Rct, электрическая емкость двойного слоя Cdl (EDL) и постоянные параметры фазового элемента QCPE (CPE ).Эти параметры были дополнительно проанализированы путем подгонки данных с использованием модели эквивалентной схемы (EEC).
На рис.3 показаны типичные графики Найквиста (а и b) и графики Боде (a' и b') для 2707 образцов HDSS в абиотической среде и бульоне P. aeruginosa для разного времени инкубации.Диаметр кольца Найквиста уменьшается в присутствии Pseudomonas aeruginosa.График Боде (рис. 3b') показывает увеличение полного импеданса.Информацию о постоянной времени релаксации можно получить по фазовым максимумам.На рис.4 показаны физические структуры на основе монослоя (а) и бислоя (б) и соответствующие ЭЭП.CPE вводится в модель EEC.Его адмитанс и импеданс выражаются следующим образом:
Две физические модели и соответствующие эквивалентные схемы для подбора спектра импеданса образца 2707 HDSS:
где Y0 — значение КПЭ, j — мнимое число или (-1)1/2, ω — угловая частота, n — показатель мощности КПЭ меньше единицы35.Инверсия сопротивления переноса заряда (т.е. 1/Rct) соответствует скорости коррозии.Чем меньше Rct, тем выше скорость коррозии27.Через 14 дней инкубации Rct образцов Pseudomonas aeruginosa достигло 32 кОм см2, что намного меньше, чем 489 кОм см2 небиологических образцов (табл. 4).
Изображения CLSM и изображения SEM на рисунке 5 ясно показывают, что биопленочное покрытие на поверхности образца 2707 HDSS через 7 дней становится плотным.Однако через 14 дней покрытие биопленкой было слабым, и появилось некоторое количество мертвых клеток.В таблице 5 показана толщина биопленки на 2707 образцах HDSS после воздействия P. aeruginosa в течение 7 и 14 дней.Максимальная толщина биопленки изменилась с 23,4 мкм через 7 дней до 18,9 мкм через 14 дней.Средняя толщина биопленки также подтвердила эту тенденцию.Он уменьшился с 22,2 ± 0,7 мкм через 7 дней до 17,8 ± 1,0 мкм через 14 дней.
(a) 3-D изображение CLSM через 7 дней, (b) 3-D изображение CLSM через 14 дней, (c) изображение SEM через 7 дней и (d) изображение SEM через 14 дней.
ЭМП выявил химические элементы в биопленках и продуктах коррозии на образцах, подвергшихся воздействию P. aeruginosa в течение 14 дней.На рис.На рис. 6 видно, что содержание C, N, O и P в биопленках и продуктах коррозии значительно выше, чем в чистых металлах, поскольку эти элементы связаны с биопленками и их метаболитами.Микробам нужны лишь следовые количества хрома и железа.Высокие уровни Cr и Fe в биопленке и продуктах коррозии на поверхности образцов указывают на то, что металлическая матрица потеряла элементы из-за коррозии.
Через 14 дней в среде 2216E наблюдали ямки с P. aeruginosa и без них.До инкубации поверхность образцов была гладкой и бездефектной (рис. 7а).После инкубации и удаления биопленки и продуктов коррозии наиболее глубокие ямки на поверхности образцов исследовали с помощью КЛСМ, как показано на рис. 7б и в.На поверхности небиологических контролей не было обнаружено явных изъязвлений (максимальная глубина изъязвлений 0,02 мкм).Максимальная глубина ямок, вызванных P. aeruginosa, составляла 0,52 мкм через 7 дней и 0,69 мкм через 14 дней, исходя из средней максимальной глубины ямок из 3 образцов (для каждого образца было выбрано 10 максимальных глубин ямок).Достижение 0,42 ± 0,12 мкм и 0,52 ± 0,15 мкм соответственно (табл. 5).Эти значения глубины отверстия небольшие, но важные.
(а) до воздействия, (б) 14 дней в абиотической среде и (в) 14 дней в бульоне Pseudomonas aeruginosa.
На рис.В таблице 8 показаны спектры XPS различных поверхностей образцов, а химический состав, проанализированный для каждой поверхности, обобщен в таблице 6. В таблице 6 атомные проценты Fe и Cr в присутствии P. aeruginosa (образцы A и B) были намного ниже, чем у небиологических контролей.(образцы С и D).Для образца P. aeruginosa спектральная кривая на уровне ядра Cr 2p была подогнана под четыре компоненты пика с энергиями связи (BE) 574,4, 576,6, 578,3 и 586,8 эВ, которые можно отнести к Cr, Cr2O3, CrO3.и Cr(OH)3 соответственно (рис. 9а и б).Для небиологических образцов спектр основного 2p-уровня Cr содержит два основных пика для Cr (573,80 эВ для ВЕ) и Cr2O3 (575,90 эВ для ВЕ) на рис.9в и г соответственно.Наиболее яркое различие между абиотическими образцами и образцами P. aeruginosa заключалось в присутствии Cr6+ и более высокой относительной доле Cr(OH)3 (BE 586,8 эВ) под биопленкой.
Широкие РФЭС-спектры поверхности образца 2707 HDSS в двух средах составляют 7 и 14 сут соответственно.
(a) 7-дневное воздействие P. aeruginosa, (b) 14-дневное воздействие P. aeruginosa, (c) 7 дней в абиотической среде и (d) 14 дней в абиотической среде.
HDSS демонстрирует высокий уровень коррозионной стойкости в большинстве сред.Ким и др.2 сообщили, что HDSS UNS S32707 был идентифицирован как высоколегированный DSS с PREN выше 45. Значение PREN образца 2707 HDSS в этой работе составляло 49. Это связано с высоким содержанием хрома и высоким содержанием молибдена и никеля, которые полезны в кислых средах.и среды с высоким содержанием хлоридов.Кроме того, хорошо сбалансированный состав и бездефектная микроструктура способствуют структурной стабильности и коррозионной стойкости.Однако, несмотря на его превосходную химическую стойкость, экспериментальные данные в этой работе показывают, что 2707 HDSS не является полностью невосприимчивым к MIC биопленки P. aeruginosa.
Электрохимические результаты показали, что скорость коррозии 2707 HDSS в бульоне P. aeruginosa значительно увеличилась через 14 дней по сравнению с небиологической средой.На рис. 2а снижение Eocp наблюдалось как в абиотической среде, так и в бульоне P. aeruginosa в течение первых 24 часов.После этого биопленка полностью покрывает поверхность образца, и Eocp становится относительно стабильным36.Однако биологический уровень Eocp был намного выше, чем небиологический уровень Eocp.Есть основания полагать, что это различие связано с формированием биопленок P. aeruginosa.На рис.2d в присутствии P. aeruginosa значение icorr 2707 HDSS достигло 0,627 мкА см-2, что на порядок выше, чем у абиотического контроля (0,063 мкА см-2), что согласуется со значением Rct, измеренным с помощью EIS.В течение первых суток значения импеданса в бульоне P. aeruginosa увеличивались за счет прикрепления клеток P. aeruginosa и образования биопленок.Однако, когда биопленка полностью покрывает поверхность образца, импеданс уменьшается.Защитный слой подвергается нападению в первую очередь из-за образования биопленок и метаболитов биопленок.Следовательно, коррозионная стойкость со временем снижалась, а прикрепление P. aeruginosa вызывало локальную коррозию.Тенденции в абиотических средах были иными.Коррозионная стойкость небиологического контроля была намного выше, чем соответствующее значение образцов, подвергшихся воздействию бульона P. aeruginosa.Кроме того, для абиотических образцов значение Rct 2707 HDSS на 14-е сутки достигало 489 кОм см2, что в 15 раз превышает значение Rct (32 кОм см2) в присутствии P. aeruginosa.Таким образом, 2707 HDSS обладает отличной коррозионной стойкостью в стерильной среде, но не устойчив к МПК из биопленок P. aeruginosa.
Эти результаты также можно наблюдать из поляризационных кривых на рис.2б.Анодное разветвление было связано с образованием биопленки Pseudomonas aeruginosa и реакциями окисления металлов.В этом случае катодной реакцией является восстановление кислорода.Присутствие P. aeruginosa значительно увеличивало плотность тока коррозии, примерно на порядок выше, чем в абиотическом контроле.Это указывает на то, что биопленка P. aeruginosa усиливает локальную коррозию 2707 HDSS.Юань и др.29 обнаружили, что плотность тока коррозии сплава Cu-Ni 70/30 увеличивается под действием биопленки P. aeruginosa.Это может быть связано с биокатализом восстановления кислорода биопленками Pseudomonas aeruginosa.Это наблюдение может также объяснить HDSS MIC 2707 в этой работе.Под аэробными биопленками также может быть меньше кислорода.Поэтому отказ от повторной пассивации поверхности металла кислородом может быть фактором, способствующим МИК в данной работе.
Дикинсон и др.38 предположили, что на скорость химических и электрохимических реакций могут непосредственно влиять метаболическая активность сидячих бактерий на поверхности образца и природа продуктов коррозии.Как показано на рисунке 5 и в таблице 5, количество клеток и толщина биопленки уменьшились через 14 дней.Это можно разумно объяснить тем, что через 14 дней большая часть сидячих клеток на поверхности 2707 HDSS погибла из-за истощения питательных веществ в среде 2216E или высвобождения токсичных ионов металлов из матрицы 2707 HDSS.Это ограничение пакетных экспериментов.
В этой работе биопленка P. aeruginosa способствовала локальному истощению Cr и Fe под биопленкой на поверхности 2707 HDSS (рис. 6).В таблице 6 показано снижение содержания Fe и Cr в образце D по сравнению с образцом C, что указывает на то, что растворенные Fe и Cr, вызванные биопленкой P. aeruginosa, сохранялись в течение первых 7 дней.Среда 2216E используется для моделирования морской среды.Он содержит 17700 ppm Cl-, что сравнимо с его содержанием в природной морской воде.Присутствие 17700 ppm Cl- было основной причиной снижения Cr в 7- и 14-дневных абиотических образцах, проанализированных с помощью XPS.По сравнению с образцами P. aeruginosa растворение Cr в абиотических образцах было намного меньше из-за сильной устойчивости 2707 HDSS к хлору в абиотических условиях.На рис.9 показано присутствие Cr6+ в пассивирующей пленке.Он может участвовать в удалении хрома со стальных поверхностей биопленками P. aeruginosa, как предположили Чен и Клейтон.
За счет бактериального роста значения рН среды до и после культивирования составили 7,4 и 8,2 соответственно.Таким образом, ниже биопленки P. aeruginosa коррозия органическими кислотами вряд ли будет способствовать этой работе из-за относительно высокого pH в объемной среде.рН небиологической контрольной среды существенно не изменился (от начального 7,4 до конечного 7,5) в течение 14-дневного периода испытаний.Повышение рН посевной среды после инкубации было связано с метаболической активностью P. aeruginosa и, как было установлено, оказывает такое же влияние на рН в отсутствие тест-полосок.
Как показано на рисунке 7, максимальная глубина ямки, вызванная биопленкой P. aeruginosa, составила 0,69 мкм, что намного больше, чем у абиотической среды (0,02 мкм).Это согласуется с электрохимическими данными, описанными выше.Глубина ямки 0,69 мкм более чем в десять раз меньше, чем значение 9,5 мкм, указанное для 2205 DSS при тех же условиях.Эти данные показывают, что 2707 HDSS проявляет лучшую устойчивость к MIC, чем 2205 DSS.Это не должно вызывать удивления, поскольку 2707 HDSS имеет более высокие уровни Cr, которые обеспечивают более длительную пассивацию, труднее депассивировать P. aeruginosa, а из-за его сбалансированной фазовой структуры без вредных вторичных осадков вызывает питтинг.
В заключение, ямки MIC были обнаружены на поверхности 2707 HDSS в бульоне P. aeruginosa по сравнению с незначительными ямками в абиотической среде.Эта работа показывает, что 2707 HDSS обладает лучшей устойчивостью к MIC, чем 2205 DSS, но он не является полностью невосприимчивым к MIC из-за биопленки P. aeruginosa.Эти результаты помогают в выборе подходящих нержавеющих сталей и ожидаемого срока службы для морской среды.
Купон на 2707 HDSS предоставлен Школой металлургии Северо-восточного университета (NEU) в Шэньяне, Китай.Элементный состав 2707 HDSS показан в таблице 1, которая была проанализирована Отделом анализа и испытаний материалов НЭУ.Все образцы обрабатывали на твердый раствор при 1180°С в течение 1 часа.Перед испытанием на коррозию материал 2707 HDSS в форме монеты с площадью верхней открытой поверхности 1 см2 был отполирован до зернистости 2000 наждачной бумагой из карбида кремния, а затем отполирован суспензией порошка Al2O3 размером 0,05 мкм.Борта и дно защищены инертной краской.После сушки образцы промывали стерильной деионизированной водой и стерилизовали 75% (об./об.) этанолом в течение 0,5 ч.Затем их сушили на воздухе под ультрафиолетовым (УФ) светом в течение 0,5 ч перед использованием.
Морской штамм Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 был приобретен в Центре сбора морских культур Сямэня (MCCC), Китай.Pseudomonas aeruginosa выращивали в аэробных условиях при 37°С в колбах на 250 мл и стеклянных электрохимических ячейках на 500 мл с использованием жидкой среды Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Циндао, Китай).Среда содержит (г/л): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2SO4, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2CO3, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0,016 6NH. 26NH3, 3,0016 NH3 5,0 пептона, 1,0 дрожжевого экстракта и 0,1 цитрата железа.Автоклавируйте при 121°C в течение 20 минут перед инокуляцией.Подсчитайте сидячие и планктонные клетки с помощью гемоцитометра под световым микроскопом при 400-кратном увеличении.Исходная концентрация планктонной синегнойной палочки сразу после инокуляции составляла примерно 106 клеток/мл.
Электрохимические испытания проводили в классической трехэлектродной стеклянной ячейке с объемом среды 500 мл.Платиновый лист и насыщенный каломельный электрод (НАЭ) соединялись с реактором через капилляры Луггина, заполненные солевыми мостиками, которые служили противоэлектродами и электродами сравнения соответственно.Для изготовления рабочих электродов к каждому образцу прикрепляли прорезиненную медную проволоку и покрывали эпоксидной смолой, оставляя с одной стороны около 1 см2 незащищенной площади для рабочего электрода.При проведении электрохимических измерений образцы помещали в среду 2216Е и выдерживали при постоянной температуре инкубации (37°С) на водяной бане.Данные OCP, LPR, EIS и потенциальной динамической поляризации измеряли с помощью потенциостата Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., США).Тесты LPR регистрировались при скорости сканирования 0,125 мВ с-1 в диапазоне от -5 до 5 мВ с Eocp и частотой дискретизации 1 Гц.EIS выполняли с помощью синусоидальной волны в диапазоне частот от 0,01 до 10 000 Гц с использованием приложенного напряжения 5 мВ при установившемся режиме Eocp.Перед разверткой потенциала электроды находились в режиме холостого хода до достижения стабильного значения потенциала свободной коррозии.Затем были измерены поляризационные кривые от -0,2 до 1,5 В в зависимости от Eocp при скорости сканирования 0,166 мВ/с.Каждый тест повторяли 3 раза с P. aeruginosa и без него.
Образцы для металлографического анализа механически полировали влажной бумагой SiC зернистостью 2000, а затем дополнительно полировали суспензией порошка Al2O3 размером 0,05 мкм для оптического наблюдения.Металлографический анализ проводили с помощью оптического микроскопа.Образцы травили 10% раствором гидроксида калия 43.
После инкубации образцы промывали 3 раза фосфатно-солевым буфером (PBS) (рН 7,4 ± 0,2), а затем фиксировали 2,5% (об./об.) глутаральдегидом в течение 10 часов для фиксации биопленок.Затем его обезвоживали дозированным этанолом (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% и 100% по объему) перед сушкой на воздухе.Наконец, на поверхность образца наносится золотая пленка, чтобы обеспечить проводимость для наблюдения с помощью СЭМ.СЭМ-изображения были сфокусированы на пятнах с наиболее сидячими клетками P. aeruginosa на поверхности каждого образца.Выполните анализ EDS, чтобы найти химические элементы.Конфокальный лазерный сканирующий микроскоп Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Германия) использовали для измерения глубины питтинга.Для наблюдения очагов коррозии под биопленкой испытуемый образец сначала очищали в соответствии с китайским национальным стандартом (CNS) GB/T4334.4-2000 для удаления продуктов коррозии и биопленки с поверхности испытуемого образца.
Рентгенофотоэлектронный спектроскопический (XPS, система анализа поверхности ESCALAB250, Thermo VG, США) анализ проводили с использованием источника монохроматического рентгеновского излучения (линия Alumina Kα с энергией 1500 эВ и мощностью 150 Вт) в широком диапазоне энергий связи 0 в стандартных условиях –1350 эВ.Спектры высокого разрешения регистрировали при энергии пропускания 50 эВ и шаге 0,2 эВ.
Инкубированные образцы удаляли и осторожно промывали PBS (pH 7,4 ± 0,2) в течение 15 с45.Чтобы наблюдать за бактериальной жизнеспособностью биопленок на образцах, биопленки окрашивали с использованием набора LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Набор содержит два флуоресцентных красителя: зеленый флуоресцентный краситель SYTO-9 и красный флуоресцентный краситель йодида пропидия (PI).В CLSM флуоресцентные зеленые и красные точки обозначают живые и мертвые клетки соответственно.Для окрашивания 1 мл смеси, содержащей 3 мкл SYTO-9 и 3 мкл раствора PI, инкубировали 20 мин при комнатной температуре (23°С) в темноте.После этого окрашенные образцы исследовали при двух длинах волн (488 нм для живых клеток и 559 нм для мертвых клеток) с использованием аппарата Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Япония).Толщину биопленки измеряли в режиме 3D-сканирования.
Как цитировать эту статью: Li, H. et al.Микробная коррозия супердуплексной нержавеющей стали 2707 морской биопленкой Pseudomonas aeruginosa.наука.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной реакции стали LDX 2101 в растворах хлоридов в приближении тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 。 Занотто, Ф., Грасси, В., Бальбо, А., Монтичелли, К. и Цукки, Ф. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением стали дуплексной реакции LDX 2101 в растворе хлорида в открытом тиосульфате. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворе хлорида в присутствии тиосульфата.coros science 80, 205–212 (2014).
Ким, С.Т., Джанг, С.Х., Ли, И.С. и Парк, Ю.С. Влияние термообработки на твердый раствор и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов из гипердуплексной нержавеющей стали. Ким, С.Т., Джанг, С.Х., Ли, И.С. и Парк, Ю.С. Влияние термообработки на твердый раствор и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов из гипердуплексной нержавеющей стали.Ким С.Т., Джанг С.Х., Ли И.С. и Парк Ю.С. Влияние термообработки на твердый раствор и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов из гипердуплексной нержавеющей стали. Ким, ST, Чан, SH, Ли, IS и Пак, YS Ким, ST, Чан, SH, Ли, IS и Пак, YSКим С.Т., Джанг С.Х., Ли И.С. и Парк Ю.С. Влияние термообработки на твердый раствор и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов из супердуплексной нержавеющей стали.корос.наука.53, 1939–1947 (2011).
Ши, X., Авчи, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З. Сравнительное химическое исследование микробиологической и электрохимической точечной коррозии нержавеющей стали 316L. Ши, X., Авчи, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З. Сравнительное химическое исследование микробиологической и электрохимической точечной коррозии нержавеющей стали 316L.Ши, X., Авчи, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З. Сравнительное химическое исследование микробиологической и электрохимической точечной коррозии нержавеющей стали 316L. Ши, X., Авчи, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З. Ши, X., Авци, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З.Ши, X., Авчи, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З. Сравнительное химическое исследование микробиологической и электрохимической точечной коррозии в нержавеющей стали 316L.корос.наука.45, 2577–2595 (2003).
Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным рН в присутствии хлорида. Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным рН в присутствии хлорида.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным рН в присутствии хлорида. Луо, Х., Донг, К.Ф., Ли, XG и Сяо, К. 2205 Луо, Х., Донг, К.Ф., Ли, С.Г. и Сяо, К. 2205 Электрохимическое поведение нержавеющей стали 双相 в присутствии хлорида при различных значениях pH в щелочном растворе.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным рН в присутствии хлорида.Электрохим.Журнал.64, 211–220 (2012).
Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор. Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор.Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор. Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И.Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор.Электрохим.Журнал.54, 2-7 (2008).