Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Kullanmakta olduğunuz tarayıcı sürümü sınırlı CSS desteğine sahiptir.En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Bu arada, sürekli destek sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan yapacağız.
Mikrobiyal korozyon (MIC), büyük ekonomik kayıplara yol açabileceği için birçok endüstride ciddi bir sorundur.Süper dubleks paslanmaz çelik 2707 (2707 HDSS), mükemmel kimyasal direnci nedeniyle deniz ortamlarında kullanılır.Ancak MİK direnci deneysel olarak kanıtlanmamıştır.Bu çalışma, deniz aerobik bakterisi Pseudomonas aeruginosa'nın neden olduğu MIC 2707 HDSS'nin davranışını inceledi.Elektrokimyasal analiz, 2216E ortamında Pseudomonas aeruginosa biyofilminin varlığında, korozyon potansiyelinde pozitif bir değişiklik ve korozyon akımı yoğunluğunda bir artış meydana geldiğini göstermiştir.X-ışını fotoelektron spektroskopisinin (XPS) analizi, biyofilm altındaki numunenin yüzeyindeki Cr içeriğinde bir azalma gösterdi.Çukurların görsel analizi, P. aeruginosa biyofilminin 14 günlük inkübasyon sırasında maksimum 0,69 µm çukur derinliği ürettiğini gösterdi.Bu küçük olmasına rağmen, 2707 HDSS'nin P. aeruginosa biyofilmlerinin MIC'sine karşı tamamen bağışık olmadığını gösterir.
Dubleks paslanmaz çelikler (DSS), mükemmel mekanik özellikler ve korozyon direncinin1,2 mükemmel kombinasyonu nedeniyle çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.Bununla birlikte, lokalize oyuklaşma hala meydana gelir ve bu çeliğin bütünlüğünü etkiler3,4.DSS, mikrobiyal korozyona (MIC)5,6 dayanıklı değildir.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 arkadaşları7, süper dubleks paslanmaz çeliklerin (SDSS) bile korozyon direnci açısından bazı sınırlamalara sahip olduğunu bulmuşlardır.Bu nedenle, bazı durumlarda daha yüksek korozyon direncine sahip süper dubleks paslanmaz çelikler (HDSS) gerekir.Bu, yüksek alaşımlı HDSS'nin geliştirilmesine yol açtı.
Korozyon direnci DSS, alfa ve gama fazlarının oranına bağlıdır ve ikinci faza bitişik Cr, Mo ve W bölgelerinde 8, 9, 10 tükenir.HDSS yüksek miktarda Cr, Mo ve N11 içerir, bu nedenle mükemmel korozyon direncine ve ağırlıkça %Cr + 3,3 (ağ.% Mo + 0.5 ağırlık. %Wt) + %16 ağırlık ile belirlenen eşdeğer çukurlaşma direnci sayısının (PREN) yüksek bir değerine (45-50) sahiptir.N12.Mükemmel korozyon direnci, yaklaşık %50 ferritik (α) ve %50 östenitik (γ) fazlar içeren dengeli bir bileşime bağlıdır.HDSS daha iyi mekanik özelliklere ve klorür korozyonuna karşı daha yüksek dirence sahiptir.Geliştirilmiş korozyon direnci, HDSS'nin deniz ortamları gibi daha agresif klorürlü ortamlarda kullanımını genişletir.
MIC'ler, petrol, gaz ve su endüstrileri14 gibi birçok endüstride önemli bir sorundur.MIC, tüm korozyon hasarının %20'sinden sorumludur15.MİK, birçok ortamda gözlenebilen biyoelektrokimyasal bir korozyondur.Metal yüzeylerde oluşan biyofilmler elektrokimyasal koşulları değiştirerek korozyon sürecini etkiler.MIC korozyonunun biyofilmlerden kaynaklandığına yaygın olarak inanılmaktadır.Elektrojenik mikroorganizmalar hayatta kalmak için ihtiyaç duydukları enerjiyi elde etmek için metalleri yerler17.Son MİK çalışmaları, EET'nin (hücre dışı elektron transferi), elektrojenik mikroorganizmalar tarafından indüklenen MİK'de hız sınırlayıcı faktör olduğunu göstermiştir.Zhang ve ark.18, elektron aracılarının, Desulfovibrio sessificans hücreleri ile 304 paslanmaz çelik arasındaki elektron transferini hızlandırarak daha şiddetli MIC saldırısına neden olduğunu gösterdi.Anning ve ark.19 ve Wenzlaff ve ark.20, aşındırıcı sülfat indirgeyen bakterilerin (SRB'ler) biyofilmlerinin, metal substratlardan elektronları doğrudan emebildiğini ve ciddi oyuklaşmaya neden olduğunu göstermiştir.
DSS'nin SRB'ler, demir indirgeyen bakteriler (IRB'ler) vb. içeren ortamlarda MİK'ye duyarlı olduğu bilinmektedir 21 .Bu bakteriler biyofilmler22,23altında DSS yüzeyinde lokalize çukurlaşmaya neden olur.DSS'den farklı olarak, HDSS24 MIC iyi bilinmemektedir.
Pseudomonas aeruginosa doğada yaygın olarak bulunan Gram negatif, hareketli, çubuk şeklinde bir bakteridir25.Pseudomonas aeruginosa ayrıca deniz ortamında yüksek MIC konsantrasyonlarına neden olan önemli bir mikrobiyal gruptur.Pseudomonas, korozyon sürecine aktif olarak 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 temel amacı, deniz aerobik bakterisi Pseudomonas aeruginosa'nın neden olduğu MIC 2707 HDSS'nin özelliklerini elektrokimyasal yöntemler, yüzey analiz yöntemleri ve korozyon ürünü analizi kullanarak araştırmaktı.MIC 2707 HDSS'nin davranışını incelemek için açık devre potansiyeli (OCP), doğrusal polarizasyon direnci (LPR), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve potansiyel dinamik polarizasyon dahil olmak üzere elektrokimyasal çalışmalar yapıldı.Aşınmış bir yüzeydeki kimyasal elementleri tespit etmek için enerji dağılımlı spektrometrik analiz (EDS) yapıldı.Ek olarak, Pseudomonas aeruginosa içeren bir deniz ortamının etkisi altında oksit film pasivasyonunun stabilitesini belirlemek için X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanıldı.Çukurların derinliği, bir konfokal lazer tarama mikroskobu (CLSM) altında ölçülmüştür.
Tablo 1, 2707 HDSS'nin kimyasal bileşimini göstermektedir.Tablo 2, 2707 HDSS'nin 650 MPa akma dayanımı ile mükemmel mekanik özelliklere sahip olduğunu göstermektedir.Şek.Şekil 1, ısıl işlem görmüş 2707 HDSS solüsyonunun optik mikro yapısını göstermektedir.Yaklaşık %50 östenit ve %50 ferrit fazı içeren mikroyapıda, ikincil fazlar içermeyen uzun östenit ve ferrit faz bantları görülür.
Şek.Şekil 2a, 37°C'de 14 gün boyunca 2216E abiyotik ortam ve P. aeruginosa sıvı besiyerinde 2707 HDSS için açık devre potansiyeline (Eocp) karşı maruz kalma süresini gösterir.Eocp'deki en büyük ve en önemli değişikliğin ilk 24 saat içinde meydana geldiğini gösterir.Her iki durumda da Eocp değerleri -145 mV'de (SCE'ye kıyasla) 16 saat civarında zirve yaptı ve ardından keskin bir şekilde düşerek abiyotik numune için -477 mV (SCE'ye kıyasla) ve -236 mV'ye (SCE'ye kıyasla) ulaştı.ve sırasıyla P. Pseudomonas aeruginosa kuponları).24 saat sonra, P. aeruginosa için Eocp 2707 HDSS değeri -228 mV'de (SCE'ye kıyasla) nispeten stabil kalırken, biyolojik olmayan örnekler için karşılık gelen değer yaklaşık -442 mV'dir (SCE'ye kıyasla).P. aeruginosa varlığında Eocp oldukça düşüktü.
2707 HDSS örneğinin abiyotik ortamda ve Pseudomonas aeruginosa sıvı besiyerinde 37 °C'de elektrokimyasal çalışması:
(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 günlük bir süre boyunca abiyotik ve Pseudomonas aeruginosa aşılanmış ortamlara maruz bırakılan 2707 HDSS numunesinin elektrokimyasal korozyon parametrelerini göstermektedir.Anot ve katot eğrilerinin teğetleri, standart yöntemlere30,31 göre korozyon akımı yoğunluğu (icorr), korozyon potansiyeli (Ecorr) ve Tafel eğimi (βα ve βc) veren kesişme noktaları elde etmek için tahmin edildi.
Şek.2b'de, P. aeruginosa eğrisinde yukarı doğru bir kayma, abiyotik eğriye kıyasla Ecorr'de bir artışa neden oldu.Pseudomonas aeruginosa örneğinde korozyon hızı ile orantılı olan icorr değeri, biyolojik olmayan örneğe göre (0,087 μA cm-2) dört kat daha fazla olan 0,328 μA cm-2'ye yükselmiştir.
LPR, hızlı korozyon analizi için klasik, tahribatsız bir elektrokimyasal yöntemdir.MIC32'yi incelemek için de kullanılmıştır.Şek.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 Rp 2707 HDSS, abiyotik örnekler için 1955 kΩ cm2'de ve Pseudomonas aeruginosa örnekleri için 1429 kΩ cm2'de zirve yaptı.Şekil 2c ayrıca, Rp değerinin bir gün sonra hızla düştüğünü ve ardından sonraki 13 gün boyunca nispeten değişmeden kaldığını göstermektedir.Bir Pseudomonas aeruginosa örneğinin Rp değeri, biyolojik olmayan bir örneğin 450 kΩ cm2 değerinden çok daha düşük olan yaklaşık 40 kΩ cm2'dir.
Icorr değeri, tekdüze korozyon hızıyla orantılıdır.Değeri aşağıdaki Stern-Giri denkleminden hesaplanabilir:
Zoe ve arkadaşlarına göre.33, bu çalışmadaki Tafel eğimi B'nin tipik değeri 26 mV/dec olarak alınmıştır.Şekil 2d, biyolojik olmayan numune 2707'nin iç direncinin nispeten sabit kaldığını, P. aeruginosa numunesinin ise ilk 24 saatten sonra büyük ölçüde dalgalandığını göstermektedir.P. aeruginosa örneklerinin icorr değerleri, biyolojik olmayan kontrollerinkinden çok daha yüksekti.Bu eğilim, polarizasyon direncinin sonuçlarıyla tutarlıdır.
EIS, aşınmış yüzeylerdeki elektrokimyasal reaksiyonları karakterize etmek için kullanılan başka bir tahribatsız yöntemdir.Abiyotik ortama ve Pseudomonas aeruginosa solüsyonuna maruz bırakılan numunelerin empedans spektrumları ve hesaplanan kapasitans değerleri, numune yüzeyinde oluşan pasif film/biyofilm direnci Rb, yük transfer direnci Rct, elektriksel çift katmanlı kapasitans Cdl (EDL) ve sabit QCPE Faz elemanı parametreleri (CPE).Bu parametreler, verileri bir eşdeğer devre (EEC) modeli kullanarak uydurarak daha fazla analiz edildi.
Şek.Şekil 3, abiyotik ortamdaki 2707 HDSS numunesi ve farklı inkübasyon süreleri için P. aeruginosa sıvı besiyeri için tipik Nyquist çizimlerini (a ve b) ve Bode çizimlerini (a' ve b') gösterir.Nyquist halkasının çapı, Pseudomonas aeruginosa varlığında azalır.Bode grafiği (Şekil 3b'), toplam empedanstaki artışı gösterir.Gevşeme zaman sabiti hakkında bilgi, faz maksimumlarından elde edilebilir.Şek.Şekil 4, tek tabakalı (a) ve çift tabakalı (b) ve karşılık gelen EEC'lere dayanan fiziksel yapıları göstermektedir.CPE, AET modeline dahil edilmiştir.Kabulü ve empedansı aşağıdaki gibi ifade edilir:
Örnek 2707 HDSS'nin empedans spektrumunu uydurmak için iki fiziksel model ve karşılık gelen eşdeğer devreler:
burada Y0 KPI değeridir, j hayali sayıdır veya (-1)1/2, ω açısal frekanstır, n birden küçük KPI güç indeksidir35.Yük aktarma direnci ters çevirmesi (yani 1/Rct) korozyon hızına karşılık gelir.Rct ne kadar küçük olursa, korozyon oranı o kadar yüksek olur27.14 günlük inkübasyonun ardından, Pseudomonas aeruginosa örneklerinin Rct'si 32 kΩ cm2'ye ulaştı, bu da biyolojik olmayan örneklerin 489 kΩ cm2'sinden çok daha azdır (Tablo 4).
Şekil 5'teki CLSM görüntüleri ve SEM görüntüleri, 7 gün sonra HDSS numunesi 2707'nin yüzeyindeki biyofilm kaplamasının yoğun olduğunu açıkça göstermektedir.Ancak 14 gün sonra biyofilm kapsamı zayıftı ve bazı ölü hücreler ortaya çıktı.Tablo 5, 7 ve 14 gün boyunca P. aeruginosa'ya maruz kaldıktan sonra 2707 HDSS örneğindeki biyofilm kalınlığını göstermektedir.Maksimum biyofilm kalınlığı 7 gün sonra 23,4 µm'den 14 gün sonra 18,9 µm'ye değişti.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. günde 3-D CLSM görüntüsü, (b) 14. günde 3-D CLSM görüntüsü, (c) 7. günde SEM görüntüsü ve (d) 14. günde SEM görüntüsü.
EMF, 14 gün boyunca P. aeruginosa'ya maruz bırakılan örneklerde biyofilmlerde kimyasal elementler ve korozyon ürünleri ortaya çıkardı.Şek.Şekil 6, biyofilmler ve korozyon ürünlerindeki C, N, O ve P içeriğinin, bu elementlerin biyofilmler ve metabolitleri ile ilişkili olması nedeniyle saf metallerden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu göstermektedir.Mikropların eser miktarda krom ve demire ihtiyacı vardır.Biyofilmdeki yüksek Cr ve Fe seviyeleri ve numunelerin yüzeyindeki korozyon ürünleri, metal matrisin korozyon nedeniyle elementlerini kaybettiğini gösterir.
14 gün sonra, 2216E ortamında P. aeruginosa içeren ve içermeyen çukurlar gözlemlendi.İnkübasyondan önce numunelerin yüzeyi pürüzsüzdü ve hatasızdı (Şekil 7a).İnkübasyon ve biyofilm ve korozyon ürünlerinin çıkarılmasından sonra, numunelerin yüzeyindeki en derin çukurlar, Şekil 7b ve c'de gösterildiği gibi CLSM kullanılarak incelenmiştir.Biyolojik olmayan kontrollerin yüzeyinde belirgin bir çukurlaşma bulunmadı (maksimum çukurlaşma derinliği 0,02 µm).P. aeruginosa'nın neden olduğu maksimum çukur derinliği, 3 numuneden alınan ortalama maksimum çukur derinliğine bağlı olarak 7 günde 0,52 µm ve 14 günde 0,69 µm olmuştur (her numune için 10 maksimum çukur derinliği seçilmiştir).Sırasıyla 0,42 ± 0,12 µm ve 0,52 ± 0,15 µm başarı (Tablo 5).Bu delik derinliği değerleri küçük ama önemlidir.
(a) maruz kalmadan önce, (b) abiyotik ortamda 14 gün ve (c) Pseudomonas aeruginosa besiyerinde 14 gün.
Şek.Tablo 8, çeşitli numune yüzeylerinin XPS spektrumlarını gösterir ve her bir yüzey için analiz edilen kimyasal bileşim, Tablo 6'da özetlenir. Tablo 6'da, P. aeruginosa'nın (örnek A ve B) mevcudiyetinde atomik Fe ve Cr yüzdeleri, biyolojik olmayan kontrollerinkinden çok daha düşüktü.(örnek C ve D).Bir P. aeruginosa numunesi için, Cr 2p çekirdeği seviyesindeki spektral eğri, Cr, Cr2O3, CrO3'e atfedilebilen 574.4, 576.6, 578.3 ve 586.8 eV bağlanma enerjilerine (BE) sahip dört tepe bileşenine yerleştirildi.ve sırasıyla Cr(OH)3 (Şekil 9a ve b).Biyolojik olmayan numuneler için, ana Cr 2p seviyesinin spektrumu, Şekil 2'de Cr (BE için 573,80 eV) ve Cr2O3 (BE için 575,90 eV) için iki ana tepe içerir.sırasıyla 9c ve d.Abiyotik numuneler ile P. aeruginosa numuneleri arasındaki en çarpıcı fark, biyofilm altında Cr6+ varlığı ve daha yüksek oranda Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) bulunmasıydı.
İki ortamdaki numune 2707 HDSS'nin yüzeyinin geniş XPS spektrumları, sırasıyla 7 ve 14 gündür.
(a) P. aeruginosa'ya 7 gün maruz kalma, (b) P. aeruginosa'ya 14 gün maruz kalma, (c) abiyotik ortamda 7 gün ve (d) abiyotik ortamda 14 gün.
HDSS, çoğu ortamda yüksek düzeyde korozyon direnci sergiler.Kim ve arkadaşları2, HDSS UNS S32707'nin, 45'ten büyük bir PREN'e sahip yüksek alaşımlı bir DSS olarak tanımlandığını bildirmiştir. Bu çalışmada 2707 HDSS numunesinin PREN değeri 49'dur. Bunun nedeni, asidik ortamlarda yararlı olan yüksek krom içeriği ve yüksek molibden ve nikel içeriğidir.ve yüksek klorür içeriğine sahip ortamlar.Ek olarak, iyi dengelenmiş bir bileşim ve hatasız bir mikro yapı, yapısal kararlılık ve korozyon direnci için faydalıdır.Bununla birlikte, mükemmel kimyasal direncine rağmen, bu çalışmadaki deneysel veriler, 2707 HDSS'nin P. aeruginosa biyofilm MIC'lerine karşı tamamen bağışık olmadığını göstermektedir.
Elektrokimyasal sonuçlar, 2707 HDSS'nin P. aeruginosa sıvı besiyerindeki korozyon hızının, biyolojik olmayan ortama kıyasla 14 gün sonra önemli ölçüde arttığını gösterdi.Şekil 2a'da, ilk 24 saat boyunca hem abiyotik ortamda hem de P. aeruginosa sıvısında Eocp'de bir düşüş gözlendi.Bundan sonra, biyofilm numunenin yüzeyini tamamen kaplar ve Eocp nispeten kararlı hale gelir36.Ancak, biyolojik Eocp seviyesi biyolojik olmayan Eocp seviyesinden çok daha yüksekti.Bu farkın P. aeruginosa biyofilmlerinin oluşumu ile ilişkili olduğuna inanmak için nedenler vardır.Şek.2d P. aeruginosa varlığında, icorr 2707 HDSS değeri 0,627 μA cm-2'ye ulaştı; bu, EIS tarafından ölçülen Rct değeriyle tutarlı olan abiyotik kontrolden (0,063 μA cm-2) daha yüksek bir büyüklük sırasıdır.İlk birkaç gün boyunca, P. aeruginosa hücrelerinin bağlanması ve biyofilm oluşumu nedeniyle P. aeruginosa sıvısındaki empedans değerleri arttı.Bununla birlikte, biyofilm numune yüzeyini tamamen kapladığında empedans azalır.Koruyucu tabaka öncelikle biyofilmlerin ve biyofilm metabolitlerinin oluşumu nedeniyle saldırıya uğrar.Sonuç olarak, korozyon direnci zamanla azaldı ve P. aeruginosa'nın bağlanması lokalize korozyona neden oldu.Abiyotik ortamlardaki eğilimler farklıydı.Biyolojik olmayan kontrolün korozyon direnci, P. aeruginosa sıvı besiyerine maruz bırakılan numunelerin karşılık gelen değerinden çok daha yüksekti.Ayrıca abiyotik katılımlar için Rct 2707 HDSS değeri 14. günde 489 kΩ cm2'ye ulaşarak P. aeruginosa varlığında Rct değerinden (32 kΩ cm2) 15 kat daha fazladır.Bu nedenle 2707 HDSS, steril bir ortamda mükemmel korozyon direncine sahiptir, ancak P. aeruginosa biyofilmlerinden gelen MIC'lere dirençli değildir.
Bu sonuçlar, Şekiller 1 ve 2'deki polarizasyon eğrilerinden de gözlemlenebilir.2b.Anodik dallanma, Pseudomonas aeruginosa biyofilm oluşumu ve metal oksidasyon reaksiyonları ile ilişkilendirilmiştir.Bu durumda, katodik reaksiyon oksijenin indirgenmesidir.P. aeruginosa'nın varlığı, korozyon akımı yoğunluğunu, abiyotik kontrolden yaklaşık bir kat daha yüksek, önemli ölçüde artırdı.Bu, P. aeruginosa biyofilminin 2707 HDSS'nin lokalize korozyonunu geliştirdiğini gösterir.Yuan ve diğerleri29, Cu-Ni 70/30 alaşımının korozyon akımı yoğunluğunun P. aeruginosa biyofilminin etkisi altında arttığını bulmuşlardır.Bu, Pseudomonas aeruginosa biyofilmleri tarafından oksijen indirgenmesinin biyokatalizinden kaynaklanıyor olabilir.Bu gözlem, bu çalışmadaki MIC 2707 HDSS'yi de açıklayabilir.Aerobik biyofilmlerin altında daha az oksijen de olabilir.Bu nedenle, metal yüzeyin oksijenle yeniden pasifleştirilmesinin reddedilmesi, bu çalışmada MIC'ye katkıda bulunan bir faktör olabilir.
Dickinson ve ark.38, kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonların hızının, numune yüzeyindeki sapsız bakterilerin metabolik aktivitesinden ve korozyon ürünlerinin doğasından doğrudan etkilenebileceğini öne sürmüştür.Şekil 5 ve Tablo 5'te gösterildiği gibi, hücre sayısı ve biyofilm kalınlığı 14 gün sonra azaldı.Bu, 14 gün sonra, 2707 HDSS'nin yüzeyindeki sapsız hücrelerin çoğunun, 2216E ortamındaki besin maddesinin tükenmesi veya 2707 HDSS matrisinden toksik metal iyonlarının salınması nedeniyle öldüğü gerçeğiyle makul bir şekilde açıklanabilir.Bu, toplu deneylerin bir sınırlamasıdır.
Bu çalışmada, bir P. aeruginosa biyofilmi, 2707 HDSS'nin yüzeyindeki biyofilmin altında Cr ve Fe'nin yerel olarak tükenmesine katkıda bulunmuştur (Şekil 6).Tablo 6, P. aeruginosa biyofilminin neden olduğu çözünmüş Fe ve Cr'nin ilk 7 gün boyunca devam ettiğini gösteren, numune C'ye kıyasla numune D'deki Fe ve Cr'deki azalmayı göstermektedir.2216E ortamı, deniz ortamını simüle etmek için kullanılır.Doğal deniz suyundaki içeriği ile karşılaştırılabilir olan 17700 ppm Cl- içerir.17700 ppm Cl- varlığı, XPS ile analiz edilen 7- ve 14 günlük abiyotik örneklerde Cr'deki düşüşün ana nedeniydi.P. aeruginosa örnekleri ile karşılaştırıldığında, 2707 HDSS'nin abiyotik koşullar altında klora karşı güçlü direnci nedeniyle abiyotik örneklerde Cr çözünmesi çok daha azdı.Şek.Şekil 9 pasifleştirici filmde Cr6+'nın varlığını göstermektedir.Chen ve Clayton tarafından önerildiği gibi, kromun çelik yüzeylerden P. aeruginosa biyofilmleri tarafından uzaklaştırılmasında yer alabilir.
Bakteri üremesi nedeniyle besiyerinin yetiştirme öncesi ve sonrası pH değerleri sırasıyla 7.4 ve 8.2 olmuştur.Bu nedenle, P. aeruginosa biyofilminin altında, toplu ortamdaki nispeten yüksek pH nedeniyle organik asit aşınmasının bu çalışmaya katkıda bulunması olası değildir.Biyolojik olmayan kontrol ortamının pH'ı, 14 günlük test süresi boyunca önemli ölçüde değişmedi (başlangıçtaki 7.4'ten son 7.5'e).İnkübasyondan sonra tohum ortamındaki pH artışı, P. aeruginosa'nın metabolik aktivitesinden kaynaklanmıştır ve test şeritlerinin yokluğunda pH üzerinde aynı etkiye sahip olduğu bulunmuştur.
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 fazladır.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.Bu veriler, 2707 HDSS'nin MIC'lere karşı 2205 DSS'den daha iyi direnç gösterdiğini göstermektedir.2707 HDSS'nin daha uzun pasivasyon sağlayan daha yüksek Cr seviyelerine sahip olması, P. aeruginosa'nın pasifleştirilmesinin daha zor olması ve zararlı ikincil çökelme olmaksızın dengeli faz yapısı nedeniyle çukurlaşmaya neden olması nedeniyle bu durum şaşırtıcı gelmemelidir.
Sonuç olarak, abiyotik ortamdaki önemsiz çukurlara kıyasla P. aeruginosa sıvısında 2707 HDSS'nin yüzeyinde MIC çukurları bulundu.Bu çalışma, 2707 HDSS'nin MİK'ye karşı 2205 DSS'den daha iyi dirence sahip olduğunu, ancak P. aeruginosa biyofilmi nedeniyle MİK'e karşı tamamen bağışık olmadığını göstermektedir.Bu sonuçlar, uygun paslanmaz çeliklerin seçilmesine ve deniz ortamı için beklenen yaşam süresine yardımcı olur.
2707 HDSS için Kupon, Çin, Shenyang'daki Northeastern Üniversitesi (NEU) Metalurji Okulu tarafından sağlanmıştır.2707 HDSS'nin element bileşimi, NEU Malzeme Analizi ve Test Departmanı tarafından analiz edilen Tablo 1'de gösterilmektedir.Tüm numuneler, 1 saat boyunca 1180°C'de katı çözelti için işleme tabi tutuldu.Korozyon testinden önce, 1 cm2 üst açık yüzey alanına sahip madeni para şeklindeki bir 2707 HDSS, silisyum karbür zımpara kağıdı ile 2000 grite kadar parlatıldı ve ardından 0,05 µm Al2O3 toz bulamacı ile parlatıldı.Yanlar ve alt kısım inert boya ile korunmaktadır.Kurutma işleminden sonra, numuneler steril deiyonize su ile yıkandı ve 0,5 saat %75 (v/v) etanol ile sterilize edildi.Daha sonra kullanılmadan önce 0.5 saat boyunca ultraviyole (UV) ışık altında havayla kurutuldular.
Marine Pseudomonas aeruginosa suşu MCCC 1A00099, Çin'deki Xiamen Deniz Kültürü Toplama Merkezinden (MCCC) satın alınmıştır.Pseudomonas aeruginosa, Marine 2216E sıvı ortamı (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Çin) kullanılarak 250 ml'lik şişelerde ve 500 ml'lik cam elektrokimyasal hücrelerde 37°C'de aerobik koşullar altında büyütüldü.Ortam içeriği (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 maya ekstraktı ve 0.1 demir sitrat.Aşılamadan önce 20 dakika 121°C'de otoklavlayın.400x büyütmede bir ışık mikroskobu altında bir hemasitometre ile sapsız ve planktonik hücreleri sayın.Aşılamadan hemen sonra planktonik Pseudomonas aeruginosa'nın başlangıç ​​konsantrasyonu yaklaşık 106 hücre/ml idi.
Elektrokimyasal testler, orta hacmi 500 ml olan klasik bir üç elektrotlu cam hücrede gerçekleştirildi.Platin levha ve doymuş kalomel elektrot (SAE), reaktöre sırasıyla karşı ve referans elektrot görevi gören tuz köprüleri ile doldurulmuş Luggin kılcal damarları yoluyla bağlandı.Çalışan elektrotların üretimi için, her numuneye kauçuklaştırılmış bakır tel bağlandı ve bir tarafta çalışan elektrot için yaklaşık 1 cm2 korumasız alan bırakılarak epoksi reçine ile kaplandı.Elektrokimyasal ölçümler sırasında örnekler 2216E ortamına yerleştirildi ve 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.LPR testleri 0,125 mV s-1 tarama hızında -5 ile 5 mV aralığında Eocp ve 1 Hz örnekleme hızında kaydedildi.EIS, sabit durum Eocp'de 5 mV uygulanan voltaj kullanılarak 0.01 ila 10.000 Hz frekans aralığında bir sinüs dalgasıyla gerçekleştirildi.Potansiyel taramasından önce, elektrotlar, serbest korozyon potansiyelinin sabit bir değerine ulaşılana kadar boş moddaydı.Polarizasyon eğrileri daha sonra 0.166 mV/s tarama hızında Eocp'nin bir fonksiyonu olarak -0.2 ila 1.5 V arasında ölçüldü.Her test, P. aeruginosa ile ve onsuz 3 kez tekrarlandı.
Metalografik analiz için numuneler, ıslak 2000 grit SiC kağıdı ile mekanik olarak parlatıldı ve ardından optik gözlem için 0.05 um Al203 toz süspansiyonu ile daha da parlatıldı.Metalografik analiz optik mikroskop kullanılarak yapıldı.Numuneler, ağırlıkça %10'luk bir potasyum hidroksit 43 çözeltisi ile dağlanmıştır.
İnkübasyondan sonra, numuneler 3 kez fosfat tamponlu salin (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) ile yıkandı ve ardından biyofilmleri sabitlemek için 10 saat boyunca %2.5 (v/v) glutaraldehit ile fikse edildi.Daha sonra, havayla kurutmadan önce kesikli etanol (hacimce %50, %60, %70, %80, %90, %95 ve %100) ile dehidre edildi.Son olarak, SEM gözlemi için iletkenlik sağlamak üzere numunenin yüzeyine bir altın film biriktirilir.SEM görüntüleri, her numunenin yüzeyinde en sapsız P. aeruginosa hücrelerinin bulunduğu noktalara odaklandı.Kimyasal elementleri bulmak için bir 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 numunesi yüzeyinden korozyon ürünlerini ve biyofilmi çıkarmak için önce Çin Ulusal Standardı (CNS) GB/T4334.4-2000'e göre temizlendi.
X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS, ESCALAB250 yüzey analiz sistemi, Thermo VG, ABD) analizi, –1350 eV'lik standart koşullar altında çok çeşitli bağlanma enerjileri 0'da monokromatik bir X-ışını kaynağı (1500 eV enerji ve 150 W güce sahip Alüminyum Ka hattı) kullanılarak yapıldı.Yüksek çözünürlüklü spektrumlar, 50 eV'lik bir iletim enerjisi ve 0.2 eV'lik bir adım kullanılarak kaydedildi.
İnkübe edilen numuneler çıkarıldı ve 15 saniye boyunca PBS (pH 7.4 ± 0.2) ile nazikçe yıkandı45.Biyofilmlerin örnekler üzerindeki bakteriyel canlılığını gözlemlemek için, biyofilmler LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, ABD) kullanılarak boyandı.Kit iki floresan boya içerir: SYTO-9 yeşil floresan boya ve propidyum iyodür (PI) kırmızı floresan boya.CLSM'de floresan yeşil ve kırmızı noktalar sırasıyla canlı ve ölü hücreleri temsil eder.Boyama için, 3 ul SYTO-9 ve 3 ul PI solüsyonu içeren 1 ml karışım oda sıcaklığında (23°C) karanlıkta 20 dakika inkübe edildi.Daha sonra, boyanmış numuneler bir Nikon CLSM aparatı (C2 Plus, Nikon, Japonya) kullanılarak iki dalga boyunda (canlı hücreler için 488 nm ve ölü hücreler için 559 nm) incelendi.Biyofilm kalınlığı 3D tarama modunda ölçüldü.
Bu makaleden nasıl alıntı yapılır: Li, H. ve ark.2707 süper dubleks paslanmaz çeliğin Pseudomonas aeruginosa deniz biyofilmi tarafından mikrobiyal korozyonu.Bilim.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dubleks paslanmaz çeliğin klorür çözeltilerinde tiyosülfat varlığında stres korozyon çatlaması. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dubleks paslanmaz çeliğin klorür çözeltilerinde tiyosülfat varlığında stres korozyon çatlaması. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101'de LDX 2101'de en çok kullanılan malzemedir. створах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Dubleks paslanmaz çelik LDX 2101'in tiyosülfat varlığında klorür çözeltilerinde gerilimli korozyon çatlaması. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 . Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相paslanmaz çelik ve sülfate分下下南性性生于中图像剧情开裂. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101'de LDX 2101'de en çok kullanılan malzemedir. створе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Dubleks paslanmaz çelik LDX 2101'in klorür çözeltisinde tiyosülfat varlığında gerilmeli korozyon çatlaması.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Çözelti ısıl işleminin ve koruyucu gazdaki nitrojenin hiper dubleks paslanmaz çelik kaynaklarında oyuk korozyon direnci üzerindeki etkileri. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Çözelti ısıl işleminin ve koruyucu gazdaki nitrojenin hiper dubleks paslanmaz çelik kaynaklarında oyuk korozyon direnci üzerindeki etkileri.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ve Park, YS Çözelti ısıl işleminin ve koruyucu gazdaki nitrojenin hiperdubleks paslanmaz çelik kaynaklarında oyuk korozyon direnci üzerindeki etkisi. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS ve Park, YS Koruyucu gazdaki çözelti ısıl işleminin ve nitrojenin süper dubleks paslanmaz çelik kaynaklarında oyuk korozyon direnci üzerindeki etkisi.korolar.Bilim.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çeliğin mikrobiyal ve elektrokimyasal olarak indüklenen çukurlaşmasının kimyasında karşılaştırmalı çalışma. Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çeliğin mikrobiyal ve elektrokimyasal olarak indüklenen çukurlaşmasının kimyasında karşılaştırmalı çalışma.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ve Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çeliğin mikrobiyolojik ve elektrokimyasal çukurlaşmasının karşılaştırmalı kimyasal çalışması. Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ve Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çelikte mikrobiyolojik ve elektrokimyasal olarak indüklenen çukurlaşmanın karşılaştırmalı kimyasal çalışması.korolar.Bilim.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 dubleks paslanmaz çeliğin klorür varlığında farklı pH değerine sahip alkali çözeltilerdeki elektrokimyasal davranışı. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 dubleks paslanmaz çeliğin klorür varlığında farklı pH değerine sahip alkali çözeltilerdeki elektrokimyasal davranışı.Luo H., Dong KF, Lee HG ve Xiao K. Dubleks paslanmaz çelik 2205'in klorür varlığında farklı pH değerine sahip alkali çözeltilerde elektrokimyasal davranışı. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Alkali çözeltide farklı pH'larda klorür varlığında 双相paslanmaz çeliğin elektrokimyasal davranışı.Luo H., Dong KF, Lee HG ve Xiao K. Dubleks paslanmaz çelik 2205'in klorür varlığında farklı pH değerine sahip alkali çözeltilerde elektrokimyasal davranışı.Elektrokimya.dergi.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Deniz biyofilmlerinin korozyon üzerindeki etkisi: Kısa bir inceleme. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Deniz biyofilmlerinin korozyon üzerindeki etkisi: Kısa bir inceleme.Little, BJ, Lee, JS ve Ray, RI Deniz Biyofilmlerinin Korozyon Üzerindeki Etkileri: Kısa Bir İnceleme. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI. Küçük, BJ, Lee, JS & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS ve Ray, RI Deniz Biyofilmlerinin Korozyon Üzerindeki Etkileri: Kısa Bir İnceleme.Elektrokimya.dergi.54, 2-7 (2008).