Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar CSS. Për përvojën më të mirë, ne ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose të çaktivizoni Modalitetin e Përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne do ta paraqesim faqen pa stile dhe JavaScript.
Korozioni mikrobial (MIC) është një problem serioz në shumë industri, pasi mund të çojë në humbje të mëdha ekonomike. Çeliku inox super duplex 2707 (2707 HDSS) përdoret në mjedise detare për shkak të rezistencës së tij të shkëlqyer kimike. Megjithatë, rezistenca e tij ndaj MIC nuk është demonstruar eksperimentalisht. Ky studim shqyrtoi sjelljen e MIC 2707 HDSS të shkaktuar nga bakteri aerob detar Pseudomonas aeruginosa. Analiza elektrokimike tregoi se në prani të biofilmit Pseudomonas aeruginosa në mjedisin 2216E, ndodh një ndryshim pozitiv në potencialin e korrozionit dhe një rritje në dendësinë e rrymës së korrozionit. Analiza e spektroskopisë së fotoelektroneve me rreze X (XPS) tregoi një rënie në përmbajtjen e Cr në sipërfaqen e mostrës nën biofilm. Analiza vizuale e gropave tregoi se biofilmi P. aeruginosa prodhoi një thellësi maksimale të gropës prej 0.69 µm gjatë 14 ditëve të inkubacionit. Edhe pse kjo është e vogël, tregon se 2707 HDSS nuk është plotësisht imune ndaj MIC të biofilmave të P. aeruginosa.
Çeliqet inox dupleks (DSS) përdoren gjerësisht në industri të ndryshme për shkak të kombinimit perfekt të vetive të shkëlqyera mekanike dhe rezistencës ndaj korrozionit1,2. Megjithatë, gropëzat e lokalizuara ende ndodhin dhe ndikojnë në integritetin e këtij çeliku3,4. DSS nuk është rezistent ndaj korrozionit mikrobik (MIC)5,6. Pavarësisht gamës së gjerë të aplikimeve për DSS, ende ka mjedise ku rezistenca ndaj korrozionit e DSS nuk është e mjaftueshme për përdorim afatgjatë. Kjo do të thotë se kërkohen materiale më të shtrenjta me rezistencë më të lartë ndaj korrozionit. Jeon et al7 zbuluan se edhe çelikët inox super dupleks (SDSS) kanë disa kufizime në aspektin e rezistencës ndaj korrozionit. Prandaj, në disa raste, kërkohen çelikë inox super dupleks (HDSS) me rezistencë më të lartë ndaj korrozionit. Kjo çoi në zhvillimin e HDSS shumë të lidhur.
Rezistenca ndaj korrozionit DSS varet nga raporti i fazave alfa dhe gama dhe pakësohet në rajonet Cr, Mo dhe W 8, 9, 10 ngjitur me fazën e dytë. HDSS përmban një përmbajtje të lartë të Cr, Mo dhe N11, prandaj ka rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit dhe një vlerë të lartë (45-50) të numrit ekuivalent të rezistencës ndaj gropëzave (PREN) të përcaktuar nga wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. %W) + 16% wt. N12. Rezistenca e tij e shkëlqyer ndaj korrozionit varet nga një përbërje e ekuilibruar që përmban afërsisht 50% faza ferritike (α) dhe 50% faza austenitike (γ). HDSS ka veti mekanike më të mira dhe rezistencë më të lartë ndaj korrozionit të klorurit. Rezistenca e përmirësuar ndaj korrozionit zgjeron përdorimin e HDSS në mjedise më agresive të klorurit, siç janë mjediset detare.
MIC-të janë një problem i madh në shumë industri, të tilla si industria e naftës, gazit dhe ujit14. MIC përbën 20% të të gjitha dëmtimeve nga korrozioni15. MIC është një korrozion bioelektrokimik që mund të vërehet në shumë mjedise. Biofilmat që formohen në sipërfaqet metalike ndryshojnë kushtet elektrokimike, duke ndikuar kështu në procesin e korrozionit. Besohet gjerësisht se korrozioni MIC shkaktohet nga biofilmat. Mikroorganizmat elektrogjenikë i hanë metalet për të marrë energjinë që u nevojitet për të mbijetuar17. Studimet e fundit mbi MIC kanë treguar se EET (transferimi jashtëqelizor i elektroneve) është faktori kufizues i shpejtësisë në MIC të shkaktuar nga mikroorganizmat elektrogjenikë. Zhang et al. 18 demonstruan se ndërmjetësit e elektroneve përshpejtojnë transferimin e elektroneve midis qelizave Desulfovibrio sessificans dhe çelikut inox 304, duke rezultuar në një sulm më të rëndë të MIC. Anning et al. 19 dhe Wenzlaff et al. 20 kanë treguar se biofilmat e baktereve korrozive që reduktojnë sulfatet (SRB) mund të thithin drejtpërdrejt elektronet nga substratet metalike, duke rezultuar në gropëza të rënda.
Dihet që DSS është i ndjeshëm ndaj MIC në mjedise që përmbajnë SRB, baktere që reduktojnë hekurin (IRB), etj. 21. Këto baktere shkaktojnë gropëza të lokalizuara në sipërfaqen e DSS nën biofilm 22, 23. Ndryshe nga DSS, HDSS 24 MIC nuk është i njohur mirë.
Pseudomonas aeruginosa është një bakter Gram-negativ, i lëvizshëm, në formë shufre, që është i shpërndarë gjerësisht në natyrë25. Pseudomonas aeruginosa është gjithashtu një grup i madh mikrobik në mjedisin detar, duke shkaktuar përqendrime të larta të MIC. Pseudomonas është i përfshirë në mënyrë aktive në procesin e korrozionit dhe njihet si një kolonizator pionier gjatë formimit të biofilmit. Mahat et al. 28 dhe Yuan et al. 29 demonstruan se Pseudomonas aeruginosa tenton të rrisë shkallën e korrozionit të çelikut të butë dhe lidhjeve në mjediset ujore.
Objektivi kryesor i kësaj pune ishte të hetoheshin vetitë e MIC 2707 HDSS të shkaktuara nga bakteri aerob detar Pseudomonas aeruginosa duke përdorur metoda elektrokimike, metoda të analizës sipërfaqësore dhe analizë të produktit të korrozionit. Studimet elektrokimike, duke përfshirë potencialin e qarkut të hapur (OCP), rezistencën e polarizimit linear (LPR), spektroskopinë e impedancës elektrokimike (EIS) dhe polarizimin dinamik të potencialit, u kryen për të studiuar sjelljen e MIC 2707 HDSS. Analiza spektrometrike e shpërndarjes së energjisë (EDS) u krye për të zbuluar elementët kimikë në një sipërfaqe të korroduar. Përveç kësaj, spektroskopia e fotoelektroneve me rreze X (XPS) u përdor për të përcaktuar stabilitetin e pasivizimit të filmit të oksidit nën ndikimin e një mjedisi detar që përmban Pseudomonas aeruginosa. Thellësia e gropave u mat nën një mikroskop skanimi me lazer konfokal (CLSM).
Tabela 1 tregon përbërjen kimike të 2707 HDSS. Tabela 2 tregon se 2707 HDSS ka veti të shkëlqyera mekanike me një kufi të rrjedhshmërisë prej 650 MPa. Në fig. 1 tregohet mikrostruktura optike e 2707 HDSS të trajtuar me nxehtësi në tretësirë. Në mikrostrukturën që përmban rreth 50% faza austeniti dhe 50% ferriti, janë të dukshme breza të zgjatur të fazave austeniti dhe ferriti pa faza sekondare.
Në fig. 2a tregohet potenciali i qarkut të hapur (Eocp) kundrejt kohës së ekspozimit për 2707 HDSS në mjedisin abiotik 2216E dhe lëngun e P. aeruginosa për 14 ditë në 37°C. Tregon se ndryshimi më i madh dhe më domethënës në Eocp ndodh brenda 24 orëve të para. Vlerat Eocp në të dyja rastet arritën kulmin në -145 mV (krahasuar me SCE) rreth 16 orëve dhe më pas ranë ndjeshëm, duke arritur në -477 mV (krahasuar me SCE) dhe -236 mV (krahasuar me SCE) për mostrën abiotike. dhe kuponët e P Pseudomonas aeruginosa, përkatësisht). Pas 24 orësh, vlera Eocp 2707 HDSS për P. aeruginosa ishte relativisht e qëndrueshme në -228 mV (krahasuar me SCE), ndërsa vlera përkatëse për mostrat jo-biologjike ishte afërsisht -442 mV (krahasuar me SCE). Eocp në prani të P. aeruginosa ishte mjaft i ulët.
Studimi elektrokimik i 2707 mostrave HDSS në mjedis abiotik dhe lëng Pseudomonas aeruginosa në 37 °C:
(a) Eocp si funksion i kohës së ekspozimit, (b) kurbat e polarizimit në ditën e 14-të, (c) Rp si funksion i kohës së ekspozimit, dhe (d) icorr si funksion i kohës së ekspozimit.
Tabela 3 tregon parametrat elektrokimikë të korrozionit të 2707 mostrave HDSS të ekspozuara ndaj mjediseve abiotike dhe të inokuluara me Pseudomonas aeruginosa gjatë një periudhe prej 14 ditësh. Tangjentet e kurbave të anodës dhe katodës u ekstrapoluan për të marrë kryqëzime që japin dendësinë e rrymës së korrozionit (icorr), potencialin e korrozionit (Ecorr) dhe pjerrësinë Tafel (βα dhe βc) sipas metodave standarde30,31.
Siç tregohet në fig. 2b, një zhvendosje lart në kurbën e P. aeruginosa rezultoi në një rritje të Ecorr krahasuar me kurbën abiotike. Vlera e icorr, e cila është proporcionale me shkallën e korrozionit, u rrit në 0.328 µA cm-2 në mostrën Pseudomonas aeruginosa, që është katër herë më e madhe se në mostrën jo-biologjike (0.087 µA cm-2).
LPR është një metodë klasike elektrokimike jo-shkatërruese për analizën e shpejtë të korrozionit. Është përdorur gjithashtu për të studiuar MIC32. Në fig. 2c tregohet rezistenca e polarizimit (Rp) si një funksion i kohës së ekspozimit. Një vlerë më e lartë e Rp do të thotë më pak korrozion. Brenda 24 orëve të para, Rp 2707 HDSS arriti kulmin në 1955 kΩ cm2 për mostrat abiotike dhe 1429 kΩ cm2 për mostrat Pseudomonas aeruginosa. Figura 2c tregon gjithashtu se vlera e Rp u ul me shpejtësi pas një dite dhe më pas mbeti relativisht e pandryshuar gjatë 13 ditëve të ardhshme. Vlera Rp e një mostre Pseudomonas aeruginosa është rreth 40 kΩ cm2, që është shumë më e ulët se vlera 450 kΩ cm2 e një mostre jo-biologjike.
Vlera e icorr është proporcionale me shkallën uniforme të korrozionit. Vlera e saj mund të llogaritet nga ekuacioni i mëposhtëm Stern-Giri:
Sipas Zoe et al. 33, vlera tipike e pjerrësisë Tafel B në këtë punim u mor të ishte 26 mV/dec. Figura 2d tregon se icorr i mostrës jo-biologjike 2707 mbeti relativisht i qëndrueshëm, ndërsa mostra P. aeruginosa luhatet shumë pas 24 orëve të para. Vlerat e icorr të mostrave P. aeruginosa ishin një rend madhësie më të larta se ato të kontrolleve jo-biologjike. Ky trend është në përputhje me rezultatet e rezistencës ndaj polarizimit.
EIS është një metodë tjetër jo-shkatërruese që përdoret për të karakterizuar reaksionet elektrokimike në sipërfaqet e korroduara. Spektrat e impedancës dhe vlerat e llogaritura të kapacitetit të mostrave të ekspozuara ndaj mjedisit abiotik dhe tretësirës Pseudomonas aeruginosa, rezistenca pasive e filmit/biofilmit Rb e formuar në sipërfaqen e mostrës, rezistenca e transferimit të ngarkesës Rct, kapaciteti elektrik me shtresë të dyfishtë Cdl (EDL) dhe parametrat konstantë të elementit fazor QCPE (CPE). Këta parametra u analizuan më tej duke përshtatur të dhënat duke përdorur një model qarku ekuivalent (EEC).
Në fig. 3 tregohen grafikët tipikë Nyquist (a dhe b) dhe grafikët Bode (a' dhe b') për 2707 mostra HDSS në mjedise abiotike dhe lëng P. aeruginosa për kohë të ndryshme inkubimi. Diametri i unazës Nyquist zvogëlohet në prani të Pseudomonas aeruginosa. Grafiku Bode (Fig. 3b') tregon rritjen e impedancës totale. Informacioni rreth konstantës së kohës së relaksimit mund të merret nga maksimumet e fazës. Në fig. 4 tregohen strukturat fizike bazuar në një shtresë monoshtresore (a) dhe një shtresë dyshtresore (b) dhe EEC-të përkatëse. CPE futet në modelin EEC. Admitenca dhe impedanca e tij shprehen si më poshtë:
Dy modele fizike dhe qarqe ekuivalente përkatëse për përshtatjen e spektrit të impedancës së mostrës 2707 HDSS:
ku Y0 është vlera KPI, j është numri imagjinar ose (-1)1/2, ω është frekuenca këndore, n është indeksi i fuqisë KPI më i vogël se një35. Inversioni i rezistencës së transferimit të ngarkesës (domethënë 1/Rct) korrespondon me shkallën e korrozionit. Sa më i vogël të jetë Rct, aq më e lartë është shkalla e korrozionit27. Pas 14 ditësh inkubimi, Rct e mostrave Pseudomonas aeruginosa arriti 32 kΩ cm2, që është shumë më pak se 489 kΩ cm2 e mostrave jo-biologjike (Tabela 4).
Imazhet CLSM dhe imazhet SEM në Figurën 5 tregojnë qartë se veshja e biofilmit në sipërfaqen e mostrës HDSS 2707 pas 7 ditësh është e dendur. Megjithatë, pas 14 ditësh, mbulimi i biofilmit ishte i dobët dhe u shfaqën disa qeliza të ngordhura. Tabela 5 tregon trashësinë e biofilmit në mostrat 2707 HDSS pas ekspozimit ndaj P. aeruginosa për 7 dhe 14 ditë. Trashësia maksimale e biofilmit ndryshoi nga 23.4 µm pas 7 ditësh në 18.9 µm pas 14 ditësh. Trashësia mesatare e biofilmit gjithashtu e konfirmoi këtë trend. Ajo ra nga 22.2 ± 0.7 μm pas 7 ditësh në 17.8 ± 1.0 μm pas 14 ditësh.
(a) Imazh 3-D CLSM në 7 ditë, (b) Imazh 3-D CLSM në 14 ditë, (c) Imazh SEM në 7 ditë, dhe (d) Imazh SEM në 14 ditë.
FEM zbuloi elementë kimikë në biofilma dhe produkte korrozioni në mostrat e ekspozuara ndaj P. aeruginosa për 14 ditë. Në fig. Figura 6 tregon se përmbajtja e C, N, O dhe P në biofilma dhe produkte korrozioni është dukshëm më e lartë se në metalet e pastra, pasi këto elementë shoqërohen me biofilma dhe metabolitët e tyre. Mikrobet kanë nevojë vetëm për sasi të vogla kromi dhe hekuri. Nivelet e larta të Cr dhe Fe në biofilm dhe produktet e korrozionit në sipërfaqen e mostrave tregojnë se matrica metalike ka humbur elementë për shkak të korrozionit.
Pas 14 ditësh, në mjedisin 2216E u vunë re gropa me dhe pa P. aeruginosa. Para inkubimit, sipërfaqja e mostrave ishte e lëmuar dhe pa defekte (Fig. 7a). Pas inkubimit dhe heqjes së biofilmit dhe produkteve të korrozionit, gropat më të thella në sipërfaqen e mostrave u ekzaminuan duke përdorur CLSM, siç tregohet në Fig. 7b dhe c. Nuk u gjetën gropa të dukshme në sipërfaqen e kontrolleve jo-biologjike (thellësia maksimale e gropës 0.02 µm). Thellësia maksimale e gropës së shkaktuar nga P. aeruginosa ishte 0.52 µm në 7 ditë dhe 0.69 µm në 14 ditë, bazuar në thellësinë mesatare maksimale të gropës nga 3 mostra (10 thellësi maksimale të gropës u zgjodhën për secilën mostër). Arritja prej 0.42 ± 0.12 µm dhe 0.52 ± 0.15 µm, përkatësisht (Tabela 5). Këto vlera të thellësisë së vrimave janë të vogla, por të rëndësishme.
(a) para ekspozimit, (b) 14 ditë në një mjedis abiotik dhe (c) 14 ditë në lëngun e Pseudomonas aeruginosa.
Në fig. Tabela 8 tregon spektrat XPS të sipërfaqeve të ndryshme të mostrave, dhe përbërja kimike e analizuar për secilën sipërfaqe është përmbledhur në Tabelën 6. Në Tabelën 6, përqindjet atomike të Fe dhe Cr në prani të P. aeruginosa (mostrat A dhe B) ishin shumë më të ulëta se ato të kontrolleve jo-biologjike (mostrat C dhe D). Për një mostër P. aeruginosa, kurba spektrale në nivelin e bërthamës Cr2p u përshtat me katër komponentë të kulmit me energji lidhëse (BE) prej 574.4, 576.6, 578.3 dhe 586.8 eV, të cilat mund t'i atribuohen përkatësisht Cr, Cr2O3, CrO3 dhe Cr(OH)3 (Fig. 9a dhe b). Për mostrat jo-biologjike, spektri i nivelit kryesor të Cr 2p përmban dy maja kryesore për Cr (573.80 eV për BE) dhe Cr2O3 (575.90 eV për BE) në Fig. 9c dhe d, përkatësisht. Dallimi më i habitshëm midis mostrave abiotike dhe mostrave të P. aeruginosa ishte prania e Cr6+ dhe një proporcion relativ më i lartë i Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) nën biofilm.
Spektrat e gjerë XPS të sipërfaqes së mostrës 2707 HDSS në dy mjedise janë përkatësisht 7 dhe 14 ditë.
(a) 7 ditë ekspozim ndaj P. aeruginosa, (b) 14 ditë ekspozim ndaj P. aeruginosa, (c) 7 ditë në një mjedis abiotik dhe (d) 14 ditë në një mjedis abiotik.
HDSS shfaq një nivel të lartë rezistence ndaj korrozionit në shumicën e mjediseve. Kim et al.2 raportuan se HDSS UNS S32707 u identifikua si një DSS shumë i lidhur me një PREN më të madh se 45. Vlera PREN e mostrës 2707 HDSS në këtë punim ishte 49. Kjo për shkak të përmbajtjes së lartë të kromit dhe përmbajtjes së lartë të molibdenit dhe nikelit, të cilat janë të dobishme në mjedise acidike. Përveç kësaj, një përbërje e ekuilibruar mirë dhe mikrostrukturë pa defekte janë të dobishme për stabilitetin strukturor dhe rezistencën ndaj korrozionit. Megjithatë, pavarësisht rezistencës së shkëlqyer kimike, të dhënat eksperimentale në këtë punim sugjerojnë që 2707 HDSS nuk është plotësisht imun ndaj MIC-ve të biofilmit të P. aeruginosa.
Rezultatet elektrokimike treguan se shkalla e korrozionit të 2707 HDSS në lëngun e P. aeruginosa u rrit ndjeshëm pas 14 ditësh krahasuar me mjedisin jo-biologjik. Në Figurën 2a, u vu re një rënie në Eocp si në mjedisin abiotik ashtu edhe në lëngun e P. aeruginosa gjatë 24 orëve të para. Pas kësaj, biofilmi mbulon plotësisht sipërfaqen e mostrës dhe Eocp bëhet relativisht i qëndrueshëm36. Megjithatë, niveli biologjik i Eocp ishte shumë më i lartë se niveli jo-biologjik i Eocp. Ka arsye për të besuar se ky ndryshim shoqërohet me formimin e biofilmeve të P. aeruginosa. Në fig. 2d në prani të P. aeruginosa, vlera e icorr 2707 HDSS arriti në 0.627 μA cm-2, që është një rend madhësie më i lartë se ai i kontrollit abiotik (0.063 μA cm-2), që ishte në përputhje me vlerën Rct të matur nga EIS. Gjatë ditëve të para, vlerat e impedancës në lëngun e P. aeruginosa u rritën për shkak të ngjitjes së qelizave të P. aeruginosa dhe formimit të biofilmeve. Megjithatë, kur biofilmi mbulon plotësisht sipërfaqen e mostrës, impedanca zvogëlohet. Shtresa mbrojtëse sulmohet kryesisht për shkak të formimit të biofilmeve dhe metabolitëve të biofilmit. Si pasojë, rezistenca ndaj korrozionit u ul me kalimin e kohës dhe ngjitja e P. aeruginosa shkaktoi korrozion të lokalizuar. Trendet në mjediset abiotike ishin të ndryshme. Rezistenca ndaj korrozionit të kontrollit jo-biologjik ishte shumë më e lartë se vlera përkatëse e mostrave të ekspozuara ndaj lëngut të P. aeruginosa. Përveç kësaj, për aksesimet abiotike, vlera e Rct 2707 HDSS arriti në 489 kΩ cm2 në ditën e 14-të, që është 15 herë më e lartë se vlera Rct (32 kΩ cm2) në prani të P. aeruginosa. Kështu, 2707 HDSS ka rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit në një mjedis steril, por nuk është rezistent ndaj MIC-ve nga biofilmat e P. aeruginosa.
Këto rezultate mund të vërehen edhe nga kurbat e polarizimit në Fig. 2b. Degëzimi anodik është shoqëruar me formimin e biofilmit të Pseudomonas aeruginosa dhe reaksionet e oksidimit të metaleve. Në këtë rast, reaksioni katodik është reduktimi i oksigjenit. Prania e P. aeruginosa rrit ndjeshëm dendësinë e rrymës së korrozionit, rreth një rend madhësie më të lartë se në kontrollin abiotik. Kjo tregon se biofilmi i P. aeruginosa rrit korrozionin e lokalizuar të 2707 HDSS. Yuan et al.29 zbuluan se dendësia e rrymës së korrozionit të lidhjes Cu-Ni 70/30 u rrit nën veprimin e biofilmit të P. aeruginosa. Kjo mund të jetë për shkak të biokatalizës së reduktimit të oksigjenit nga biofilmet e Pseudomonas aeruginosa. Ky vëzhgim mund të shpjegojë gjithashtu MIC 2707 HDSS në këtë punim. Mund të ketë gjithashtu më pak oksigjen nën biofilmet aerobe. Prandaj, refuzimi për të ri-pasivizuar sipërfaqen metalike me oksigjen mund të jetë një faktor që kontribuon në MIC në këtë punim.
Dickinson et al. 38 sugjeruan që shkalla e reaksioneve kimike dhe elektrokimike mund të ndikohet drejtpërdrejt nga aktiviteti metabolik i baktereve sesile në sipërfaqen e mostrës dhe natyra e produkteve të korrozionit. Siç tregohet në Figurën 5 dhe Tabelën 5, numri i qelizave dhe trashësia e biofilmit u ul pas 14 ditësh. Kjo mund të shpjegohet në mënyrë të arsyeshme me faktin se pas 14 ditësh, shumica e qelizave sesile në sipërfaqen e 2707 HDSS vdiqën për shkak të pakësimit të lëndëve ushqyese në mjedisin 2216E ose çlirimit të joneve metalike toksike nga matrica 2707 HDSS. Ky është një kufizim i eksperimenteve në seri.
Në këtë punim, një biofilm i P. aeruginosa kontribuoi në pakësimin lokal të Cr dhe Fe nën biofilm në sipërfaqen e 2707 HDSS (Fig. 6). Tabela 6 tregon zvogëlimin e Fe dhe Cr në mostrën D krahasuar me mostrën C, duke treguar se Fe dhe Cr i tretur i shkaktuar nga biofilmi i P. aeruginosa vazhdoi për 7 ditët e para. Mjedisi 2216E përdoret për të simuluar mjedisin detar. Ai përmban 17700 ppm Cl-, që është i krahasueshëm me përmbajtjen e tij në ujin natyror të detit. Prania e 17700 ppm Cl- ishte arsyeja kryesore për uljen e Cr në mostrat abiotike 7- dhe 14-ditore të analizuara nga XPS. Krahasuar me mostrat e P. aeruginosa, tretja e Cr në mostrat abiotike ishte shumë më e vogël për shkak të rezistencës së fortë të 2707 HDSS ndaj klorit në kushte abiotike. Në fig. 9 tregohet prania e Cr6+ në filmin pasivizues. Mund të jetë i përfshirë në heqjen e kromit nga sipërfaqet e çelikut nga biofilmet e P. aeruginosa, siç sugjerohet nga Chen dhe Clayton.
Për shkak të rritjes bakteriale, vlerat e pH-it të mediumit para dhe pas kultivimit ishin përkatësisht 7.4 dhe 8.2. Kështu, nën biofilmin e P. aeruginosa, korrozioni i acidit organik nuk ka gjasa të kontribuojë në këtë punë për shkak të pH-it relativisht të lartë në mediumin kryesor. pH i mediumit të kontrollit jo-biologjik nuk ndryshoi ndjeshëm (nga 7.4 fillestar në 7.5 përfundimtar) gjatë periudhës 14-ditore të testimit. Rritja e pH-it në mediumin e farës pas inkubacionit ishte për shkak të aktivitetit metabolik të P. aeruginosa dhe u gjet se kishte të njëjtin efekt në pH në mungesë të shiritave të testimit.
Siç tregohet në Figurën 7, thellësia maksimale e gropës së shkaktuar nga biofilmi i P. aeruginosa ishte 0.69 µm, që është shumë më e madhe se ajo e mjedisit abiotik (0.02 µm). Kjo është në përputhje me të dhënat elektrokimike të përshkruara më sipër. Thellësia e gropës prej 0.69 µm është më shumë se dhjetë herë më e vogël se vlera prej 9.5 µm e raportuar për 2205 DSS në të njëjtat kushte. Këto të dhëna tregojnë se 2707 HDSS shfaq rezistencë më të mirë ndaj MIC-ve sesa 2205 DSS. Kjo nuk duhet të vijë si surprizë pasi 2707 HDSS ka nivele më të larta Cr të cilat sigurojnë pasivizim më të gjatë, është më e vështirë të depasivosh P. aeruginosa, dhe për shkak të strukturës së saj të ekuilibruar të fazës pa reshje sekondare të dëmshme shkakton gropëzim.
Si përfundim, gropëza MIC u gjetën në sipërfaqen e 2707 HDSS në lëngun e P. aeruginosa krahasuar me gropëza të parëndësishme në mjedisin abiotik. Ky punim tregon se 2707 HDSS ka rezistencë më të mirë ndaj MIC sesa 2205 DSS, por nuk është plotësisht imun ndaj MIC për shkak të biofilmit të P. aeruginosa. Këto rezultate ndihmojnë në përzgjedhjen e çelikëve inox të përshtatshëm dhe jetëgjatësisë për mjedisin detar.
Kupon për 2707 HDSS i ofruar nga Shkolla e Metalurgjisë e Universitetit Verilindor (NEU) në Shenyang, Kinë. Përbërja elementare e 2707 HDSS është treguar në Tabelën 1, e cila u analizua nga Departamenti i Analizës dhe Testimit të Materialeve të NEU. Të gjitha mostrat u trajtuan për tretësirë ​​të ngurtë në 1180°C për 1 orë. Para testimit të korrozionit, një 2707 HDSS në formë monedhe me një sipërfaqe të hapur të sipërme prej 1 cm2 u lëmua në grit 2000 me letër zmerile karbidi silikoni dhe më pas u lëmua me një lëng pluhuri Al2O3 0.05 µm. Anët dhe fundi janë të mbrojtura me bojë inerte. Pas tharjes, mostrat u lanë me ujë steril të deionizuar dhe u sterilizuan me etanol 75% (v/v) për 0.5 orë. Më pas ato u thanë në ajër nën dritë ultravjollcë (UV) për 0.5 orë para përdorimit.
Lloji MCCC 1A00099 i Pseudomonas aeruginosa Detare u ble nga Qendra e Koleksionimit të Kulturave Detare në Xiamen (MCCC), Kinë. Pseudomonas aeruginosa u rrit në kushte aerobe në 37° C. në shishe 250 ml dhe qeliza elektrokimike qelqi 500 ml duke përdorur mjedis të lëngshëm Detar 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kinë). Mjedisi përmban (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 SrBr2, 0.022 H3BO3, 0.004 NaSiO3, 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3, 5.0 pepton, 1.0 ekstrakt majaje dhe 0.1 citrat hekuri. Autoklavë në 121°C për 20 minuta para inokulimit. Numëroni qelizat sesile dhe planktonike me një hemocitometër nën një mikroskop me dritë me zmadhim 400x. Përqendrimi fillestar i Pseudomonas aeruginosa planktonike menjëherë pas inokulimit ishte afërsisht 106 qeliza/ml.
Testet elektrokimike u kryen në një qelizë qelqi klasike me tre elektroda me një vëllim mesatar prej 500 ml. Fleta e platinit dhe elektroda e ngopur e kalomelit (SAE) u lidhën me reaktorin përmes kapilarëve Luggin të mbushur me ura kripe, të cilat shërbyen përkatësisht si elektroda kundër dhe referuese. Për prodhimin e elektrodave të punës, teli i gomuar i bakrit u lidh në secilën mostër dhe u mbulua me rrëshirë epoksi, duke lënë rreth 1 cm2 sipërfaqe të pambrojtur për elektrodën e punës në njërën anë. Gjatë matjeve elektrokimike, mostrat u vendosën në mjedisin 2216E dhe u mbajtën në një temperaturë konstante inkubimi (37°C) në një banjë uji. Të dhënat e OCP, LPR, EIS dhe polarizimit dinamik potencial u matën duke përdorur një potenciostat Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., SHBA). Testet LPR u regjistruan me një shpejtësi skanimi prej 0.125 mV s-1 në diapazonin prej -5 deri në 5 mV me Eocp dhe një shpejtësi mostrimi prej 1 Hz. EIS u krye me një valë sinusoidale në një diapazon frekuencash prej 0.01 deri në 10,000 Hz duke përdorur një tension të aplikuar prej 5 mV në gjendje të qëndrueshme Eocp. Përpara spastrimit të potencialit, elektrodat ishin në gjendje boshe derisa të arrihej një vlerë e qëndrueshme e potencialit të korrozionit të lirë. Kurbat e polarizimit u matën më pas nga -0.2 në 1.5 V si një funksion i Eocp me një shpejtësi skanimi prej 0.166 mV/s. Çdo test u përsërit 3 herë me dhe pa P. aeruginosa.
Mostrat për analizën metalografike u lëmuan mekanikisht me letër të lagësht SiC me trashësi 2000 grit dhe më pas u lëmuan më tej me një pezullim pluhuri Al2O3 0.05 µm për vëzhgim optik. Analiza metalografike u krye duke përdorur një mikroskop optik. Mostrat u gdhendën me një tretësirë ​​hidroksidi kaliumi 43 me 10% në peshë.
Pas inkubimit, mostrat u lanë 3 herë me tretësirë ​​fiziologjike të tamponuar me fosfat (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) dhe më pas u fiksuan me 2.5% (v/v) glutaraldehid për 10 orë për të fiksuar biofilmet. Më pas u dehidratuan me etanol të paketuar (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% dhe 100% sipas vëllimit) para tharjes në ajër. Së fundmi, një film ari depozitohet në sipërfaqen e mostrës për të siguruar përçueshmëri për vëzhgimin SEM. Imazhet SEM u fokusuan në pikat me qelizat më të palëvizshme të P. aeruginosa në sipërfaqen e secilës mostër. Kryeni një analizë EDS për të gjetur elementët kimikë. Një mikroskop skanues lazer konfokal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Gjermani) u përdor për të matur thellësinë e gropës. Për të vëzhguar gropat e korrozionit nën biofilm, mostra e testimit u pastrua fillimisht sipas Standardit Kombëtar Kinez (CNS) GB/T4334.4-2000 për të hequr produktet e korrozionit dhe biofilmin nga sipërfaqja e mostrës së testimit.
Analiza e spektroskopisë së fotoelektroneve me rreze X (XPS, sistemi i analizës sipërfaqësore ESCALAB250, Thermo VG, SHBA) u krye duke përdorur një burim monokromatik të rrezeve X (linja alumini Kα me një energji prej 1500 eV dhe një fuqi prej 150 W) në një gamë të gjerë energjish lidhëse 0 në kushte standarde prej –1350 eV. Spektrat me rezolucion të lartë u regjistruan duke përdorur një energji transmetimi prej 50 eV dhe një hap prej 0.2 eV.
Mostrat e inkubuara u hoqën dhe u lanë butësisht me PBS (pH 7.4 ± 0.2) për 15 s45. Për të vëzhguar qëndrueshmërinë bakteriale të biofilmeve në mostra, biofilmet u ngjyrosën duke përdorur Kit-in e Qëndrueshmërisë Bakteriale LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, SHBA). Kit-i përmban dy ngjyra fluoreshente: ngjyrën fluoreshente jeshile SYTO-9 dhe ngjyrën fluoreshente të kuqe të jodurit të propidiumit (PI). Në CLSM, pikat fluoreshente jeshile dhe të kuqe përfaqësojnë përkatësisht qelizat e gjalla dhe të ngordhura. Për ngjyrosje, 1 ml e një përzierjeje që përmbante 3 µl SYTO-9 dhe 3 µl tretësirë ​​PI u inkubua për 20 minuta në temperaturën e dhomës (23°C) në errësirë. Më pas, mostrat e ngjyrosura u ekzaminuan në dy gjatësi vale (488 nm për qelizat e gjalla dhe 559 nm për qelizat e ngordhura) duke përdorur një aparat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japoni). Trashësia e biofilmit u mat në modalitetin e skanimit 3D.
Si ta citoni këtë artikull: Li, H. et al. Korozioni mikrobial i çelikut inox super duplex 2707 nga biofilmi detar Pseudomonas aeruginosa. shkenca. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Plasaritja nga korrozioni i stresit i çelikut inox dupleks LDX 2101 në tretësira kloruri në prani të tiosulfatit. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Plasaritja nga korrozioni i stresit i çelikut inox dupleks LDX 2101 në tretësira kloruri në prani të tiosulfatit. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Plasaritja nga korrozioni i stresit e çelikut inox dupleks LDX 2101 në tretësira kloruri në prani të tiosulfatit. 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。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Plasaritja nga korrozioni i stresit e çelikut inox dupleks LDX 2101 në tretësirë ​​kloruri në prani të tiosulfatit.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efektet e trajtimit termik me tretësirë ​​dhe azotit në gazin mbrojtës në rezistencën ndaj korrozionit gropëzues të saldimeve të çelikut inox hiper dupleks. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efektet e trajtimit termik me tretësirë ​​dhe azotit në gazin mbrojtës në rezistencën ndaj korrozionit gropëzues të saldimeve të çelikut inox hiper dupleks.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS dhe Park, YS Efekti i trajtimit termik të tretësirës dhe azotit në gazin mbrojtës në rezistencën ndaj korrozionit me gropëza të saldimeve prej çeliku inox hiperdupleks. 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钢焊缝抗点蚀性能的影响。 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS dhe Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS dhe Park, YS Efekti i trajtimit termik të tretësirës dhe azotit në gazin mbrojtës në rezistencën ndaj korrozionit me gropëza të saldimeve prej çeliku inox super dupleks.koros. shkenca. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studim krahasues në kiminë e gropëzimit të shkaktuar mikrobikisht dhe elektrokimikisht të çelikut inox 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studim krahasues në kiminë e gropëzimit të shkaktuar mikrobikisht dhe elektrokimikisht të çelikut inox 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dhe Lewandowski, Z. Studim krahasues kimik i gropëzimit mikrobiologjik dhe elektrokimik të çelikut inox 316L. 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较研 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. dhe Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dhe Lewandowski, Z. Studim krahasues kimik i gropëzimit mikrobiologjik dhe elektrokimik të induktuar në çelik inox 316L.koros. shkenca. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Sjellja elektrokimike e çelikut inox dupleks 2205 në tretësira alkaline me pH të ndryshëm në prani të klorurit. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Sjellja elektrokimike e çelikut inox dupleks 2205 në tretësira alkaline me pH të ndryshëm në prani të klorurit.Luo H., Dong KF, Lee HG dhe Xiao K. Sjellja elektrokimike e çelikut inox dupleks 2205 në tretësira alkaline me pH të ndryshëm në prani të klorurit. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同 pH Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Sjellja elektrokimike e çelikut inox në prani të klorurit në pH të ndryshëm në tretësirë ​​alkaline.Luo H., Dong KF, Lee HG dhe Xiao K. Sjellja elektrokimike e çelikut inox dupleks 2205 në tretësira alkaline me pH të ndryshëm në prani të klorurit.Revista Electrochem. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ndikimi i biofilmave detarë në korrozion: Një përmbledhje koncize. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ndikimi i biofilmave detarë në korrozion: Një përmbledhje koncize.Little, BJ, Lee, JS dhe Ray, RI Efektet e Biofilmave Detare në Korrozion: Një Përmbledhje e Shkurtër. 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 dhe Ray, RILittle, BJ, Lee, JS dhe Ray, RI Efektet e Biofilmave Detare në Korrozion: Një Përmbledhje e Shkurtër.Revista Electrochem. 54, 2-7 (2008).