Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümü sınırlı CSS desteğine sahiptir. En iyi deneyim için, güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu kapatmanızı) öneririz. Bu arada, sürekli desteği sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan göstereceğiz.
Mikrobiyal korozyon (MIC), büyük ekonomik kayıplara neden olabileceği için birçok endüstride ciddi bir sorundur. 2707 süper dubleks paslanmaz çelik (2707 HDSS), mükemmel kimyasal direnci nedeniyle deniz ortamlarında kullanılmıştır. Ancak, MİK'e karşı direnci deneysel olarak kanıtlanmamıştır. omonas aeruginosa biyofilmi 2216E ortamında, korozyon potansiyelinde pozitif bir değişiklik ve korozyon akımı yoğunluğunda bir artış oldu. X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizi, biyofilmin altındaki numunenin yüzeyindeki Cr içeriğinde bir azalma gösterdi. Çukurların görüntüleme analizi, P. aeruginosa biyofilminin 14 günlük inkübasyon sırasında 0,69 μm'lik bir maksimum çukur derinliği ürettiğini gösterdi. Bu küçük olmasına rağmen, 27 07 HDSS, P. aeruginosa biyofilmlerinin MİK değerlerine karşı tamamen bağışık değildir.
Dubleks paslanmaz çelikler (DSS), mükemmel mekanik özellikler ve korozyon direncinin ideal kombinasyonu nedeniyle çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır1,2. Bununla birlikte, yine de lokalize oyuklaşma meydana gelir ve bu çeliğin bütünlüğünü etkiler3,4.DSS, mikrobiyal korozyona (MIC) dayanıklı değildir5,6. DSS'nin geniş uygulama yelpazesine rağmen, DSS'nin korozyon direncinin uzun süreli kullanım için yeterli olmadığı ortamlar vardır. Bu, daha yüksek korozyon direncine sahip daha pahalı malzemelerin gerekli olduğu anlamına gelir. Jeon ve diğerleri7 süper bile buldu dubleks paslanmaz çeliklerin (SDSS) korozyon direnci açısından bazı sınırlamaları vardır. Bu nedenle, bazı uygulamalarda daha yüksek korozyon direncine sahip süper dubleks paslanmaz çelikler (HDSS) gereklidir. Bu, yüksek alaşımlı HDSS'nin geliştirilmesine yol açmıştır.
DSS'nin korozyon direnci, alfa ve gama fazlarının oranına ve ikinci faza bitişik Cr, Mo ve W tüketilmiş bölgeler 8, 9, 10'a bağlıdır. HDSS, yüksek Cr, Mo ve N11 içeriği içerir, bu nedenle mükemmel korozyon direncine ve ağırlıkça % Cr + 3,3 (ağırlıkça % Mo + % 0,5 Wt W) + 16 w ile belirlenen yüksek bir değere (45-50) Çukurlaşma Direnci Eşdeğer Sayısına (PREN) sahiptir. t% N12.Mükemmel korozyon direnci, yaklaşık %50 ferrit (α) ve %50 östenit (γ) fazları içeren dengeli bir bileşime dayanır, HDSS, geleneksel DSS13'ten daha iyi mekanik özelliklere ve daha yüksek dirence sahiptir.Klorür korozyon özellikleri. Geliştirilmiş korozyon direnci, HDSS'nin deniz ortamları gibi daha aşındırıcı klorür ortamlarında kullanımını genişletir.
MIC'ler, petrol, gaz ve su hizmetleri gibi birçok endüstride önemli bir sorundur14.MIC, tüm korozyon hasarının %20'sini oluşturur15.MIC, birçok ortamda gözlemlenebilen biyoelektrokimyasal korozyondur.Metal yüzeylerde oluşan biyofilmler, elektrokimyasal koşulları değiştirerek korozyon sürecini etkiler.MİK korozyonunun biyofilmlerden kaynaklandığına yaygın olarak inanılmaktadır.Elektrojenik mikroorganizmalar, hayatta kalmak için sürdürülebilir enerji elde etmek için metalleri aşındırır17.Son MIC çalışmaları, EET'nin ( hücre dışı elektron transferi), elektrojenik mikroorganizmalar tarafından indüklenen MIC'de hız sınırlayıcı faktördür. Zhang ve ark.18, elektron mediatörlerinin Desulfovibrio sessificans hücreleri ile 304 paslanmaz çelik arasındaki elektron transferini hızlandırarak daha şiddetli MIC saldırısına yol açtığını gösterdi. Enning ve ark.19 ve Venzlaff ve ark.20, korozif sülfat indirgeyen bakteri (SRB) biyofilmlerinin metal substratlardan elektronları doğrudan absorbe edebildiğini ve ciddi oyuklaşma korozyonuna neden olduğunu gösterdi.
DSS'nin, SRB, demir indirgeyen bakteriler (IRB) vb. içeren ortamlarda MİK'ye duyarlı olduğu bilinmektedir.21. Bu bakteriler, biyofilmler altında DSS yüzeylerinde lokalize oyuklaşmaya neden olur22,23. DSS'den farklı olarak, HDSS24'ün MİK değeri az bilinir.
Pseudomonas aeruginosa, doğada yaygın olarak bulunan, gram-negatif, hareketli, çubuk şeklinde bir bakteridir25. Pseudomonas aeruginosa ayrıca deniz ortamında MIC'ye neden olan önemli bir mikrobiyal gruptur. Pseudomonas, korozyon süreçlerine yakından dahil olur ve biyofilm oluşumu sırasında öncü bir kolonizör olarak kabul edilir. Mahat ve ark.28 ve Yuan ve ark.29, Pseudomonas aeruginosa'nın sulu ortamlarda yumuşak çelik ve alaşımların korozyon oranını artırma eğiliminde olduğunu göstermiştir.
Bu çalışmanın ana amacı, deniz aerobik bakterisi Pseudomonas aeruginosa'nın neden olduğu 2707 HDSS'nin MIC özelliklerini elektrokimyasal yöntemler, yüzey analitik teknikleri ve korozyon ürünü analizi kullanarak araştırmaktı. 2707 HDSS'nin MIC davranışını incelemek için Açık Devre Potansiyeli (OCP), Lineer Polarizasyon Direnci (LPR), Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ve Potansiyel Dinamik Polarizasyon dahil elektrokimyasal çalışmalar yapıldı. Enerji dağılımlı spesifikasyon aşınmış yüzeydeki kimyasal elementleri bulmak için trometre (EDS) analizi yapılmıştır. Ayrıca, Pseudomonas aeruginosa içeren bir deniz ortamının etkisi altında oksit film pasivasyonunun stabilitesini belirlemek için X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizi kullanılmıştır. Çukur derinliği, bir konfokal lazer tarama mikroskobu (CLSM) altında ölçülmüştür.
Tablo 1, 2707 HDSS'nin kimyasal bileşimini listeler. Tablo 2, 2707 HDSS'nin 650 MPa'lık bir akma mukavemeti ile mükemmel mekanik özelliklere sahip olduğunu gösterir. Şekil 1, çözelti ısıl işlem görmüş 2707 HDSS'nin optik mikro yapısını gösterir. İkincil fazları olmayan uzun östenit ve ferrit faz bantları, yaklaşık %50 östenit ve %50 ferrit fazları içeren mikro yapıda görülebilir.
Şekil 2a, 37 °C'de 14 gün boyunca abiyotik 2216E ortamında 2707 HDSS ve P. aeruginosa suyu için açık devre potansiyeline (Eocp) karşı maruz kalma süresi verilerini göstermektedir. Eocp'deki en büyük ve önemli değişikliğin ilk 24 saat içinde meydana geldiğini göstermektedir. s. SCE) ve abiyotik numune için -236 mV (SCE'ye karşı) ve P, sırasıyla).Sırasıyla Pseudomonas aeruginosa kuponları. 24 saat sonra, P. aeruginosa için 2707 HDSS'nin Eocp değeri -228 mV'de (SCE'ye karşı) nispeten sabitken, biyolojik olmayan numuneler için karşılık gelen değer yaklaşık -442 mV'dir (SCE'ye karşı). P. aeruginosa varlığında Eocp oldukça düşüktü.
2707 HDSS örneğinin abiyotik ortamda ve Pseudomonas aeruginosa sıvı besiyerinde 37 °C'de elektrokimyasal testi:
(a) maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak Eocp, (b) 14. günde polarizasyon eğrileri, (c) maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak Rp ve (d) maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak icor.
Tablo 3, 14 gün boyunca abiyotik ortama ve Pseudomonas aeruginosa aşılanmış ortama maruz bırakılan 2707 HDSS numunesinin elektrokimyasal korozyon parametresi değerlerini listeler. Anodik ve katodik eğrilerin teğetleri, standart yöntemlere göre korozyon akımı yoğunluğu (icorr), korozyon potansiyeli (Ecorr) ve Tafel eğimleri (βα ve βc) veren kesişme noktalarına ulaşmak için ekstrapolasyon yapılmıştır30,31.
Şekil 2b'de gösterildiği gibi, P. aeruginosa eğrisinin yukarı kayması, abiyotik eğriye kıyasla Ecorr'da bir artışa neden oldu. Korozyon hızıyla orantılı olan icorr değeri, Pseudomonas aeruginosa örneğinde 0,328 μA cm-2'ye, biyolojik olmayan örneğin dört katına (0,087 μA cm-2) yükseldi.
LPR, hızlı korozyon analizi için klasik, tahribatsız bir elektrokimyasal yöntemdir. MIC32'yi incelemek için de kullanılmıştır. Şekil 2c, maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak polarizasyon direncini (Rp) göstermektedir. Daha yüksek bir Rp değeri, daha az korozyon anlamına gelir. İlk 24 saat içinde, 2707 HDSS'nin Rp'si, abiyotik örnekler için 1955 kΩ cm2 ve Pseudomonas aeruginosa örnekleri için 1429 kΩ cm2 maksimum değerine ulaştı. Şekil 2c ayrıca, Rp değerinin bir gün sonra hızla düştüğünü ve ardından sonraki 13 gün boyunca nispeten değişmeden kaldığını göstermektedir. Pseudomonas aeruginosa örneğinin Rp değeri, biyolojik olmayan örneğin 450 kΩ cm2 değerinden çok daha düşük olan yaklaşık 40 kΩ cm2'dir.
Icorr değeri, üniform korozyon hızıyla orantılıdır. Değeri aşağıdaki Stern-Geary denkleminden hesaplanabilir,
Zou ve ark.33, bu çalışmadaki Tafel eğimi B'nin tipik bir değerinin 26 mV/dec olduğu varsayılmıştır. Şekil 2d, biyolojik olmayan 2707 örneğinin icor'unun nispeten sabit kaldığını, P. aeruginosa örneğinin ise ilk 24 saatten sonra büyük ölçüde dalgalandığını göstermektedir.
EIS, korozyona uğramış arayüzlerde elektrokimyasal reaksiyonları karakterize etmek için kullanılan başka bir tahribatsız tekniktir. Abiyotik ortama ve Pseudomonas aeruginosa çözeltisine maruz kalan numunelerin empedans spektrumları ve hesaplanan kapasitans değerleri, numune yüzeyinde oluşan pasif film/biyofilmin Rb direnci, Rct yük transfer direnci, Cdl elektrik çift katmanlı kapasitans (EDL ) ve QCPE Sabit Faz Elemanı (CPE) parametreleri. eşdeğer devre (EEC) modeli.
Şekil 3, abiyotik ortamdaki 2707 HDSS numunesinin ve farklı kuluçka süreleri için P. aeruginosa sıvı besiyerinin tipik Nyquist çizimlerini (a ve b) ve Bode çizimlerini (a' ve b') göstermektedir. Nyquist halkasının çapı, Pseudomonas aeruginosa varlığında azalır. Bode grafiği (Şekil 3b'), toplam empedansın büyüklüğünde bir artışı gösterir. ima.Şekil 4, tek katmanlı (a) ve çift katmanlı (b) tabanlı fiziksel yapıları ve bunlara karşılık gelen EEC'leri göstermektedir. CPE, EEC modeline dahil edilmiştir. Kabulü ve empedansı aşağıdaki gibi ifade edilir:
2707 HDSS örneğinin empedans spektrumunu uydurmak için iki fiziksel model ve karşılık gelen eşdeğer devreler:
burada Y0 CPE'nin büyüklüğüdür, j hayali sayıdır veya (-1)1/2, ω açısal frekanstır ve n birden küçük CPE güç indeksidir35. Yük transfer direncinin tersi (yani 1/Rct) korozyon hızına karşılık gelir. Daha küçük Rct, daha hızlı korozyon hızı anlamına gelir27. 14 günlük inkübasyondan sonra, Pseudomonas aeruginosa örneklerinin Rct'si 32 k'ye ulaştı Ω cm2, biyolojik olmayan numunelerin 489 kΩ cm2 değerinden çok daha küçüktür (Tablo 4).
Şekil 5'teki CLSM görüntüleri ve SEM görüntüleri, 7 gün sonra 2707 HDSS numunesinin yüzeyindeki biyofilm kaplamasının yoğun olduğunu açıkça göstermektedir. Ancak, 14 gün sonra biyofilm kapsamı seyrekti ve bazı ölü hücreler ortaya çıktı. 14 gün sonra 0,9 μm. Ortalama biyofilm kalınlığı da bu eğilimi doğruladı. 7 gün sonra 22,2 ± 0,7 μm'den 14 gün sonra 17,8 ± 1,0 μm'ye düştü.
(a) 7 gün sonra 3-D CLSM görüntüsü, (b) 14 gün sonra 3-D CLSM görüntüsü, (c) 7 gün sonra SEM görüntüsü ve (d) 14 gün sonra SEM görüntüsü.
EDS, 14 gün boyunca P. aeruginosa'ya maruz bırakılan örneklerde biyofilmlerde ve korozyon ürünlerinde kimyasal elementler ortaya çıkardı. Şekil 6, biyofilmler ve korozyon ürünlerindeki C, N, O ve P içeriğinin çıplak metallerdekinden çok daha yüksek olduğunu göstermektedir, çünkü bu elementler biyofilmler ve metabolitleri ile ilişkilidir. Mikroplar yalnızca eser miktarda krom ve demire ihtiyaç duyar. korozyon.
14 gün sonra, 2216E ortamında P. aeruginosa içeren ve içermeyen çukurlaşma gözlemlendi. İnkübasyondan önce, numune yüzeyi pürüzsüz ve hatasızdı (Şekil 7a). İnkübasyondan ve biyofilm ve korozyon ürünlerinin çıkarılmasından sonra, numunelerin yüzeyindeki en derin çukurlar, Şekil 7b ve c'de gösterildiği gibi CLSM altında incelendi. Biyolojik olmayan kontrol numunelerinin yüzeyinde hiçbir belirgin çukur bulunmadı (maksimum çukur derinliği 0,0 2 μm). Pseudomonas aeruginosa'nın neden olduğu maksimum çukur derinliği 7 gün sonra 0,52 μm ve 14 gün sonra 0,69 μm idi, 3 numunenin ortalama maksimum çukur derinliği baz alındığında (her numune için 10 maksimum çukur derinliği değeri seçildi) sırasıyla 0,42 ± 0,12 μm ve 0,52 ± 0,15 μm'ye ulaştı (Tablo 5). Bu çukur derinliği değerleri küçük ama önemlidir.
(a) Maruz kalmadan önce, (b) abiyotik ortamda 14 gün ve (c) Pseudomonas aeruginosa besiyerinde 14 gün.
Şekil 8, farklı numune yüzeylerinin XPS spektrumlarını göstermektedir ve her bir yüzey için analiz edilen kimyasal bileşimler Tablo 6'da özetlenmiştir. sırasıyla Cr, Cr2O3, CrO3 ve Cr(OH)3'e atfedilebilen 574,4, 576,6, 578,3 ve 586,8 eV'dir (Şekil 9a ve b). Biyolojik olmayan numuneler için, Cr 2p çekirdek seviyesi spektrumu Cr (BE için 573,80 eV) ve Cr2O3 (BE için 575,90 eV) için iki ana tepe noktası içerir. Sırasıyla Şekil 9c ve d'de. Abiyotik ve P. aeruginosa numuneleri arasındaki en çarpıcı fark, biyofilmin altında Cr6+'nın ve Cr(OH)3'ün daha yüksek nispi fraksiyonunun (BE 586.8 eV) varlığıydı.
İki ortamdaki 2707 HDSS numunesinin yüzeyinin geniş XPS spektrumları sırasıyla 7 gün ve 14 gündür.
(a) 7 gün P. aeruginosa'ya maruz kalma, (b) 14 gün P. aeruginosa'ya maruz kalma, (c) abiyotik ortamda 7 gün ve (d) abiyotik ortamda 14 gün.
HDSS, çoğu ortamda yüksek düzeyde korozyon direnci sergiler.Kim ve ark.2, UNS S32707 HDSS'nin 45'in üzerinde bir PREN'e sahip oldukça alaşımlı bir DSS olarak tanımlandığını bildirmiştir. Bu çalışmadaki 2707 HDSS örneğinin PREN değeri 49'dur. Bunun nedeni, asidik ve yüksek klorürlü ortamlarda faydalı olan yüksek krom içeriği ve yüksek molibden ve Ni seviyeleridir. Ek olarak, iyi dengelenmiş bir bileşim ve hatasız bir mikro yapı, yapısal kararlılık ve korozyon direnci için yararlıdır. Bununla birlikte, mükemmel kimyasal direncine rağmen, Bu çalışmadaki deneysel veriler, 2707 HDSS'nin P. aeruginosa biyofilmlerinin MIC'sine karşı tamamen bağışık olmadığını göstermektedir.
Elektrokimyasal sonuçlar, P. aeruginosa besiyerindeki 2707 HDSS'nin korozyon hızının, biyolojik olmayan besiyerine göre 14 gün sonra önemli ölçüde arttığını gösterdi. Şekil 2a'da, hem abiyotik besiyerinde hem de P. aeruginosa besiyerinde Eocp'de ilk 24 saatte bir azalma gözlemlendi. biyolojik Eocp.Bu farkın P. aeruginosa biyofilm oluşumundan kaynaklandığına inanmak için sebepler var. Şekil 2d'de, P. aeruginosa varlığında, 2707 HDSS'nin icorr değeri 0,627 μA cm-2'ye ulaştı; ​​P. aeruginosa hücrelerinin eklenmesi ve biyofilmlerin oluşması nedeniyle P. aeruginosa besiyerinde artmıştır. Ancak biyofilm numunenin yüzeyini tamamen kapladığında empedans düşer. Biyofilmlerin ve biyofilm metabolitlerinin oluşumu nedeniyle önce koruyucu tabaka saldırıya uğrar. Bu nedenle zamanla korozyon direnci azalır ve P. aeruginosa'nın bağlanması lokalize korozyona neden olur. Abiyotik ortamdaki eğilimler farklıydı. Biyolojik olmayan kontrolün korozyon direnci çok daha yüksekti P. aeruginosa suyuna maruz bırakılan numunelerin karşılık gelen değeri.Ayrıca, abiyotik numuneler için 2707 HDSS'nin Rct değeri 14. günde 489 kΩ cm2'ye ulaştı; bu, P. aeruginosa varlığında Rct değerinin (32 kΩ cm2) 15 katıydı. Bu nedenle, 2707 HDSS steril bir ortamda mükemmel korozyon direncine sahiptir, ancak P. aeruginosa biyofilminin MIC saldırısına karşı dirençli değildir s.
Bu sonuçlar, Şekil 2b'deki polarizasyon eğrilerinden de görülebilir. Anodik dallanma, Pseudomonas aeruginosa biyofilm oluşumuna ve metal oksidasyon reaksiyonlarına atfedildi. Aynı zamanda katodik reaksiyon, oksijenin indirgenmesidir. P. aeruginosa'nın varlığı, abiyotik kontrolden yaklaşık bir kat daha yüksek olan korozyon akımı yoğunluğunu büyük ölçüde arttırdı. Bu, P. aeruginosa biyofilminin 2707 HDSS'nin lokalize korozyonunu arttırdığını gösterir.Yuan ve ark. 29, 70/30 Cu-Ni alaşımının korozyon akımı yoğunluğunun, P. aeruginosa biyofilminin tehdidi altında arttığını buldu. Bunun nedeni, Pseudomonas aeruginosa biyofilmlerinin oksijen indirgemesinin biyokatalizinden kaynaklanıyor olabilir. Bu gözlem, bu çalışmadaki 2707 HDSS'nin MIC'sini de açıklayabilir. Aerobik biyofilmlerin altında da daha az oksijen olabilir. Bu nedenle, metal yüzeyi oksijenle yeniden pasifleştirmedeki başarısızlık, bu çalışmada MIC'ye katkıda bulunan bir faktör olabilir. çalışmak
Dickinson ve ark.38, kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyon oranlarının, numune yüzeyindeki sapsız bakterilerin metabolik aktivitesinden ve korozyon ürünlerinin doğasından doğrudan etkilenebileceğini öne sürdü. Şekil 5 ve Tablo 5'te gösterildiği gibi, hem hücre sayısı hem de biyofilm kalınlığı 14 gün sonra azaldı. 2707 HDSS matrisi. Bu, toplu deneylerin bir sınırlamasıdır.
Bu çalışmada, P. aeruginosa biyofilmi, 2707 HDSS yüzeyindeki biyofilmin altında Cr ve Fe'nin yerel olarak tükenmesini destekledi (Şekil 6). Tablo 6'da, numune C'ye kıyasla numune D'deki Fe ve Cr azalması, P. aeruginosa biyofilminin neden olduğu çözünmüş Fe ve Cr'nin ilk 7 günün ötesinde devam ettiğini gösterir. 2216E ortamı, deniz ortamlarını simüle etmek için kullanılır. 17700 ppm Cl- içerir, 17700 ppm Cl- varlığı, XPS ile analiz edilen 7 ve 14 günlük abiyotik örneklerde Cr'deki azalmanın ana nedeniydi. P. aeruginosa örnekleriyle karşılaştırıldığında, 2707 HDSS'nin abiyotik ortamlardaki güçlü Cl− direnci nedeniyle abiyotik örneklerde Cr çözünmesi çok daha azdı. Şekil 9, pasivasyon filminde Cr6+'nın varlığını göstermektedir. Chen ve Clayton tarafından önerildiği gibi, Cr'nin P. aeruginosa biyofilmleri tarafından çelik yüzeylerden uzaklaştırılmasında yer alabilir.
Bakteri üremesi nedeniyle, yetiştirme öncesi ve sonrası ortamın pH değerleri sırasıyla 7,4 ve 8,2 idi. Bu nedenle, P. aeruginosa biyofilminin altında, toplu ortamdaki nispeten yüksek pH nedeniyle organik asit korozyonunun bu çalışmaya katkıda bulunan bir faktör olması pek olası değildir. Biyolojik olmayan kontrol ortamının pH'ı, 14 günlük test süresi boyunca önemli ölçüde değişmedi (ilk 7,4'ten son 7,5'e). İnkübasyondan sonra aşılama ortamındaki pH artışı P. aeruginosa'nın metabolik aktivitesine bağlıydı ve test şeritlerinin yokluğunda pH üzerinde aynı etkiye sahip olduğu bulundu.
Şekil 7'de gösterildiği gibi, P. aeruginosa biyofilminin neden olduğu maksimum çukur derinliği 0,69 μm idi ve bu, abiyotik ortamınkinden (0,02 μm) çok daha büyüktü. Bu, yukarıda açıklanan elektrokimyasal verilerle tutarlıdır. 0,69 μm çukur derinliği, aynı koşullar altında 2205 DSS için bildirilen 9,5 μm değerinden on kat daha küçüktür. 2205 DSS. 2707 HDSS'nin daha yüksek krom içeriğine sahip olması ve zararlı ikincil çökeltiler içermeyen dengeli faz yapısı nedeniyle daha uzun süreli pasivasyon sağlaması nedeniyle bu durum şaşırtıcı gelmemelidir, bu da P. aeruginosa'nın pasifleşmesini ve başlangıç ​​noktalarının tutulmasını zorlaştırır.
Sonuç olarak, abiyotik ortamdaki ihmal edilebilir çukurlaşmaya kıyasla P. aeruginosa sıvısında 2707 HDSS'nin yüzeyinde MİK çukurlaşması bulundu. Bu çalışma, 2707 HDSS'nin 2205 DSS'den daha iyi MİK direncine sahip olduğunu ancak P. aeruginosa biyofilmi nedeniyle MİK'e karşı tamamen bağışık olmadığını göstermektedir. Bu bulgular, uygun paslanmaz çeliklerin seçilmesine ve deniz ortamı için tahmini hizmet ömrünün belirlenmesine yardımcı olur.
2707 HDSS kuponu, Çin, Shenyang'daki Northeastern Üniversitesi (NEU) Metalurji Okulu tarafından sağlanmaktadır. 2707 HDSS'nin temel bileşimi, NEU Malzeme Analizi ve Test Departmanı tarafından analiz edilen Tablo 1'de gösterilmektedir. silisyum karbür kağıtla zımparalayın ve 0,05 μm Al2O3 toz süspansiyonu ile daha da parlatın. Kenarlar ve alt kısım inert boya ile korunmuştur. Kuruduktan sonra, numuneler steril deiyonize su ile durulandı ve 0,5 saat %75 (v/v) etanol ile sterilize edildi. Daha sonra kullanımdan önce 0,5 saat ultraviyole (UV) ışık altında havayla kurutuldu.
Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 suşu, Xiamen Deniz Kültürü Toplama Merkezi'nden (MCCC), Çin'den satın alınmıştır. Pseudomonas aeruginosa, Marine 2216E sıvı ortamı (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Çin) kullanılarak 250 ml'lik şişelerde ve 500 ml'lik elektrokimyasal cam hücrelerde 37°C'de aerobik olarak büyütüldü (g/L): 1 9,45 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 NH3, 0016 NH3 , 0016 NaH2PO4 , 5.0 pepton, 1.0 maya ekstraktı ve 0.1 ferrik sitrat. Aşılamadan önce 20 dakika 121°C'de otoklavlayın. Işık mikroskobu altında 400X büyütmede bir hemasitometre kullanarak sapsız ve planktonik hücreleri sayın. Aşılamadan hemen sonra planktonik Pseudomonas aeruginosa'nın ilk hücre konsantrasyonu yaklaşık 106 hücreydi /ml.
Elektrokimyasal testler, orta hacimli 500 ml'lik klasik bir üç elektrotlu cam hücrede gerçekleştirildi. Bir platin levha ve bir doymuş kalomel elektrot (SCE), sırasıyla karşı ve referans elektrotları olarak görev yapan tuz köprüleri ile doldurulmuş Luggin kılcal damarları aracılığıyla reaktöre bağlandı. örnekler 2216E ortamına yerleştirildi ve bir su banyosunda sabit inkübasyon sıcaklığında (37 °C) tutuldu.OCP, LPR, EIS ve potansiyel dinamik polarizasyon verileri bir Autolab potansiyostat (Referans 600TM, Gamry Instruments, Inc., ABD) kullanılarak ölçüldü. sabit durumda Eocp'de 5 mV uygulanan voltaj kullanılarak 0,01 ila 10.000 Hz frekans aralığında bir sinüs dalgasıyla gerçekleştirildi. Potansiyel taramasından önce elektrotlar, kararlı bir serbest korozyon potansiyeli değerine ulaşılana kadar açık devre modundaydı. Daha sonra polarizasyon eğrileri -0,2 ila 1,5 V'a karşı Eocp'ye karşı 0,166 mV/s tarama hızında çalıştırıldı. Her test P. aerugin ile ve olmadan 3 kez tekrarlandı osa.
Metalografik analiz için örnekler, 2000 grit ıslak SiC kağıdı ile mekanik olarak parlatıldı ve ardından optik gözlem için 0,05 μm Al2O3 toz süspansiyonu ile daha da parlatıldı. Metalografik analiz, bir optik mikroskop kullanılarak yapıldı. Örnekler, ağırlıkça %10 potasyum hidroksit çözeltisi 43 ile dağlandı.
İnkübasyondan sonra, numuneler 3 kez fosfat tamponlu salin (PBS) solüsyonu (pH 7,4 ± 0,2) ile yıkandı ve ardından biyofilmleri sabitlemek için 10 saat boyunca %2,5 (v/v) glutaraldehit ile fikse edildi. Ardından dereceli bir dizi (%50, %60, %70, %80, %90, %95 ve %100 v/v) etanol ile dehidre edildi Havayla kurutmadan önce. Son olarak, numunenin yüzeyi, SEM gözlemi için iletkenlik sağlamak üzere altın bir filmle püskürtülür. SEM görüntüleri, her numunenin yüzeyinde en sapsız P. aeruginosa hücrelerinin bulunduğu noktalara odaklandı. Kimyasal elementleri bulmak için EDS analizi yapın. Çukur derinliğini ölçmek için bir Zeiss Konfokal Lazer Tarama Mikroskobu (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Almanya) kullanıldı. Biyofilm altındaki korozyon çukurlarını gözlemlemek için, test parça ilk olarak test parçasının yüzeyindeki korozyon ürünlerini ve biyofilmi çıkarmak için Çin Ulusal Standardı (CNS) GB/T4334.4-2000'e göre temizlendi.
X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS, ESCALAB250 yüzey analiz sistemi, Thermo VG, ABD) analizi, monokromatik bir X-ışını kaynağı (1500 eV enerji ve 150 W güçte alüminyum Ka hattı) kullanılarak, standart koşullar -1350 eV altında geniş bir bağlanma enerjisi aralığı 0 üzerinden yapıldı. Yüksek çözünürlüklü spektrumlar, 50 eV geçiş enerjisi ve 0,2 eV adım boyutu kullanılarak kaydedildi.
İnkübe edilen numuneler çıkarıldı ve 15 saniye boyunca PBS (pH 7,4 ± 0,2) ile hafifçe durulandı45. Biyofilmlerin numuneler üzerindeki bakteriyel canlılığını gözlemlemek için, biyofilmler LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, ABD) kullanılarak boyandı. CLSM altında floresan yeşil ve kırmızı noktalar sırasıyla canlı ve ölü hücreleri temsil etmektedir. Boyama için 3 µl SYTO-9 ve 3 µl PI solüsyonu içeren 1 ml'lik karışım oda sıcaklığında (23 oC) 20 dakika inkübe edildi. Daha sonra boyanan örnekler iki dalga boyunda (canlı hücreler için 488 nm ve ölü hücreler için 559 nm) Nikon CLSM makinesi (C2 Plus, Nikon, Japonya) kullanılarak gözlendi. Biyofilm kalınlıkları ölçüldü. 3 boyutlu tarama modunda.
Bu makaleden nasıl alıntı yapılır: Li, H. et al.2707 süper dubleks paslanmaz çeliğin deniz Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep tarafından mikrobiyal korozyonu.6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014) varlığında klorür çözeltisinde LDX 2101 dubleks paslanmaz çeliğin stres korozyon çatlaması.
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Koruyucu gazdaki çözelti ısıl işleminin ve nitrojenin süper dubleks paslanmaz çelik welds.coros.science.53, 1939–1947 (2011) çukur korozyon direnci üzerindeki etkisi.
Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 316L Paslanmaz Çelikte Mikrobiyal ve Elektrokimyasal Kaynaklı Çukurlaşma Korozyonunun Karşılaştırmalı Kimyasal Çalışması.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 dubleks paslanmaz çeliğin klorür varlığında farklı pH değerine sahip alkali çözeltilerde elektrokimyasal davranışı.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Deniz biyofilmlerinin korozyon üzerindeki etkisi: kısa bir inceleme.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).