Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS.Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Medtem bomo za zagotovitev stalne podpore spletno mesto upodobili brez slogov in JavaScripta.
Mikrobna korozija (MIC) je resen problem v številnih panogah, saj lahko povzroči velike gospodarske izgube.Super duplex nerjaveče jeklo 2707 (2707 HDSS) se uporablja v morskih okoljih zaradi svoje odlične kemične odpornosti.Vendar njegova odpornost na MIC ni bila eksperimentalno dokazana.Ta študija je preučevala obnašanje MIC 2707 HDSS, ki ga povzroča morska aerobna bakterija Pseudomonas aeruginosa.Elektrokemična analiza je pokazala, da ob prisotnosti biofilma Pseudomonas aeruginosa v mediju 2216E pride do pozitivne spremembe korozijskega potenciala in povečanja gostote korozijskega toka.Analiza rentgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS) je pokazala zmanjšanje vsebnosti Cr na površini vzorca pod biofilmom.Vizualna analiza jamic je pokazala, da je biofilm P. aeruginosa v 14 dneh inkubacije ustvaril največjo globino jamic 0,69 µm.Čeprav je to malo, kaže, da 2707 HDSS ni popolnoma imun na MIC biofilmov P. aeruginosa.
Dupleksna nerjavna jekla (DSS) se pogosto uporabljajo v različnih panogah zaradi popolne kombinacije odličnih mehanskih lastnosti in odpornosti proti koroziji1,2.Vendar pa se lokalizirana luknjičasta luknjica še vedno pojavlja in vpliva na celovitost tega jekla3,4.DSS ni odporen na mikrobno korozijo (MIC)5,6.Kljub širokemu spektru uporabe za DSS še vedno obstajajo okolja, kjer odpornost DSS proti koroziji ni zadostna za dolgotrajno uporabo.To pomeni, da so potrebni dražji materiali z večjo odpornostjo proti koroziji.Jeon in drugi7 so ugotovili, da imajo celo super dupleksna nerjavna jekla (SDSS) nekatere omejitve glede odpornosti proti koroziji.Zato so v nekaterih primerih potrebna super dupleksna nerjavna jekla (HDSS) z večjo odpornostjo proti koroziji.To je privedlo do razvoja visoko legiranega HDSS.
Odpornost proti koroziji DSS je odvisna od razmerja faz alfa in gama ter osiromašena v Cr, Mo in W regijah 8, 9, 10, ki mejijo na drugo fazo.HDSS vsebuje visoko vsebnost Cr, Mo in N11, zato ima odlično odpornost proti koroziji in visoko vrednost (45-50) ekvivalentnega števila odpornosti proti luknjam (PREN), določenega z masnim % Cr + 3,3 (masni % Mo + 0,5 mas.% m.) + 16 mas.N12.Njegova odlična odpornost proti koroziji je odvisna od uravnotežene sestave, ki vsebuje približno 50 % feritne (α) in 50 % avstenitne (γ) faze.HDSS ima boljše mehanske lastnosti in večjo odpornost proti kloridni koroziji.Izboljšana odpornost proti koroziji razširi uporabo HDSS v bolj agresivnih kloridnih okoljih, kot je morsko okolje.
MIC so velika težava v številnih panogah, kot sta naftna in plinska ter vodna industrija14.MIC predstavlja 20 % vseh korozijskih poškodb15.MIC je bioelektrokemična korozija, ki jo lahko opazimo v številnih okoljih.Biofilmi, ki nastanejo na kovinskih površinah, spremenijo elektrokemične pogoje in s tem vplivajo na proces korozije.Splošno prepričanje je, da korozijo MIC povzročajo biofilmi.Elektrogeni mikroorganizmi jedo kovine, da pridobijo energijo, ki jo potrebujejo za preživetje17.Nedavne študije MIC so pokazale, da je EET (zunajcelični prenos elektronov) dejavnik, ki omejuje hitrost MIC, ki ga povzročajo elektrogeni mikroorganizmi.Zhang et al.18 je pokazalo, da posredniki elektronov pospešijo prenos elektronov med celicami Desulfovibrio sessificans in nerjavečim jeklom 304, kar povzroči hujši napad MIC.Anning et al.19 in Wenzlaff et al.20 so pokazali, da lahko biofilmi korozivnih bakterij, ki reducirajo sulfate (SRB), neposredno absorbirajo elektrone iz kovinskih substratov, kar povzroči hude luknjičaste luknje.
Znano je, da je DSS dovzeten za MIC v medijih, ki vsebujejo SRB, bakterije, ki zmanjšujejo železo (IRB) itd. 21 .Te bakterije povzročajo lokalizirane luknjice na površini DSS pod biofilmi 22, 23.Za razliko od DSS HDSS24 MIC ni dobro znan.
Pseudomonas aeruginosa je po Gramu negativna, gibljiva, paličasta bakterija, ki je zelo razširjena v naravi25.Pseudomonas aeruginosa je tudi glavna skupina mikrobov v morskem okolju, ki povzroča povišane koncentracije MIK.Pseudomonas je aktivno vključen v proces korozije in je priznan kot pionirski kolonizator med tvorbo biofilma.Mahat et al.28 in Yuan et al.29 je pokazalo, da Pseudomonas aeruginosa poveča stopnjo korozije mehkega jekla in zlitin v vodnem okolju.
Glavni cilj tega dela je bil raziskati lastnosti MIC 2707 HDSS, ki jih povzroča morska aerobna bakterija Pseudomonas aeruginosa, z uporabo elektrokemičnih metod, metod površinske analize in analize produktov korozije.Za preučevanje obnašanja MIC 2707 HDSS so bile izvedene elektrokemijske študije, vključno s potencialom odprtega vezja (OCP), linearno polarizacijsko odpornostjo (LPR), elektrokemično impedančno spektroskopijo (EIS) in potencialno dinamično polarizacijo.Energijsko disperzivna spektrometrična analiza (EDS) je bila izvedena za odkrivanje kemičnih elementov na korodirani površini.Poleg tega smo z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS) določili stabilnost pasivacije oksidnega filma pod vplivom morskega okolja, ki vsebuje Pseudomonas aeruginosa.Globina jamic je bila izmerjena pod konfokalnim laserskim vrstičnim mikroskopom (CLSM).
Tabela 1 prikazuje kemično sestavo 2707 HDSS.Tabela 2 prikazuje, da ima 2707 HDSS odlične mehanske lastnosti z mejo tečenja 650 MPa.Na sl.Slika 1 prikazuje optično mikrostrukturo toplotno obdelane raztopine 2707 HDSS.V mikrostrukturi, ki vsebuje približno 50 % avstenitne in 50 % feritne faze, so vidni podolgovati pasovi avstenitne in feritne faze brez sekundarnih faz.
Na sl.Slika 2a prikazuje potencial odprtega kroga (Eocp) glede na čas izpostavljenosti za 2707 HDSS v abiotskem mediju 2216E in bujonu P. aeruginosa 14 dni pri 37 °C.Kaže, da do največje in najpomembnejše spremembe Eocp pride v prvih 24 urah.Vrednosti Eocp so v obeh primerih dosegle vrh pri -145 mV (v primerjavi s SCE) okoli 16 ur in nato močno padle ter dosegle -477 mV (v primerjavi s SCE) in -236 mV (v primerjavi s SCE) za abiotski vzorec.in P kupona Pseudomonas aeruginosa).Po 24 urah je bila vrednost Eocp 2707 HDSS za P. aeruginosa relativno stabilna pri -228 mV (v primerjavi s SCE), medtem ko je bila ustrezna vrednost za nebiološke vzorce približno -442 mV (v primerjavi s SCE).Eocp v prisotnosti P. aeruginosa je bil precej nizek.
Elektrokemijska študija 2707 vzorcev HDSS v abiotskem mediju in bujonu Pseudomonas aeruginosa pri 37 °C:
(a) Eocp kot funkcija časa izpostavljenosti, (b) polarizacijske krivulje na dan 14, (c) Rp kot funkcija časa izpostavljenosti in (d) icorr kot funkcija časa izpostavljenosti.
Tabela 3 prikazuje parametre elektrokemične korozije 2707 vzorcev HDSS, izpostavljenih abiotičnim medijem in medijem, inokuliranim s Pseudomonas aeruginosa, v obdobju 14 dni.Tangente anodnih in katodnih krivulj so bile ekstrapolirane, da smo dobili presečišča, ki dajejo gostoto korozijskega toka (icorr), korozijski potencial (Ecorr) in Tafelov naklon (βα in βc) v skladu s standardnimi metodami30,31.
Kot je prikazano na sl.Kot je prikazano na sliki 2b, je premik krivulje P. aeruginosa navzgor povzročil povečanje Ecorr v primerjavi z abiotsko krivuljo.Vrednost icorr, ki je sorazmerna s hitrostjo korozije, se je v vzorcu Pseudomonas aeruginosa povečala na 0,328 µA cm-2, kar je štirikrat več kot v nebiološkem vzorcu (0,087 µA cm-2).
LPR je klasična nedestruktivna elektrokemijska metoda za hitro analizo korozije.Uporabili so ga tudi za preučevanje MIC32.Na sl.2c prikazuje polarizacijski upor (Rp) kot funkcijo časa osvetlitve.Višja vrednost Rp pomeni manjšo korozijo.V prvih 24 urah je Rp 2707 HDSS dosegel vrh pri 1955 kΩ cm2 za abiotske vzorce in 1429 kΩ cm2 za vzorce Pseudomonas aeruginosa.Slika 2c prav tako prikazuje, da se je vrednost Rp po enem dnevu hitro zmanjšala in nato v naslednjih 13 dneh ostala relativno nespremenjena.Vrednost Rp vzorca Pseudomonas aeruginosa je približno 40 kΩ cm2, kar je precej nižje od vrednosti 450 kΩ cm2 nebiološkega vzorca.
Vrednost icorr je sorazmerna z enotno hitrostjo korozije.Njegovo vrednost je mogoče izračunati iz naslednje Stern-Girijeve enačbe:
Po mnenju Zoe et al.33 je bila tipična vrednost Tafelovega nagiba B v tem delu vzeta za 26 mV/dec.Slika 2d prikazuje, da je icorr nebiološkega vzorca 2707 ostal relativno stabilen, medtem ko je vzorec P. aeruginosa po prvih 24 urah močno nihal.Vrednosti icorr vzorcev P. aeruginosa so bile za red velikosti višje od vrednosti nebioloških kontrol.Ta trend je skladen z rezultati polarizacijskega upora.
EIS je še ena nedestruktivna metoda, ki se uporablja za karakterizacijo elektrokemičnih reakcij na korodiranih površinah.Spektri impedance in izračunane vrednosti kapacitivnosti vzorcev, izpostavljenih abiotskemu okolju in raztopini Pseudomonas aeruginosa, odpornost pasivnega filma/biofilma Rb, oblikovana na površini vzorca, upor prenosa naboja Rct, električna dvoslojna kapacitivnost Cdl (EDL) in konstantni parametri faznega elementa QCPE (CPE).Ti parametri so bili nadalje analizirani s prilagajanjem podatkov z uporabo modela ekvivalentnega vezja (EEC).
Na sl.Slika 3 prikazuje tipične Nyquistove ploskve (a in b) in Bodejeve ploskve (a' in b') za 2707 vzorcev HDSS v abiotskem mediju in brozgi P. aeruginosa za različne čase inkubacije.Premer Nyquistovega obroča se zmanjša v prisotnosti Pseudomonas aeruginosa.Bodejev graf (slika 3b') prikazuje povečanje celotne impedance.Podatke o relaksacijski časovni konstanti je mogoče pridobiti iz faznih maksimumov.Na sl.4 prikazuje fizične strukture, ki temeljijo na enosloju (a) in dvosloju (b) ter ustrezne EEC.CPE je uveden v model EGS.Njegov sprejem in impedanca sta izražena kot sledi:
Dva fizikalna modela in ustrezna enakovredna vezja za prilagajanje impedančnega spektra vzorca 2707 HDSS:
kjer je Y0 vrednost KPI, j je imaginarno število ali (-1)1/2, ω je kotna frekvenca, n je indeks moči KPI, manjši od ena35.Inverzija upora prenosa naboja (tj. 1/Rct) ustreza stopnji korozije.Manjši kot je Rct, višja je stopnja korozije27.Po 14 dneh inkubacije je Rct vzorcev Pseudomonas aeruginosa dosegel 32 kΩ cm2, kar je veliko manj od 489 kΩ cm2 nebioloških vzorcev (tabela 4).
Slike CLSM in slike SEM na sliki 5 jasno kažejo, da je prevleka biofilma na površini vzorca HDSS 2707 po 7 dneh gosta.Vendar pa je bila po 14 dneh pokritost z biofilmom slaba in pojavilo se je nekaj mrtvih celic.Tabela 5 prikazuje debelino biofilma na 2707 vzorcih HDSS po izpostavljenosti P. aeruginosa 7 in 14 dni.Največja debelina biofilma se je spremenila iz 23,4 µm po 7 dneh na 18,9 µm po 14 dneh.Ta trend je potrdila tudi povprečna debelina biofilma.Zmanjšal se je z 22,2 ± 0,7 μm po 7 dneh na 17,8 ± 1,0 μm po 14 dneh.
(a) 3-D CLSM slika po 7 dneh, (b) 3-D CLSM slika po 14 dneh, (c) SEM slika po 7 dneh in (d) SEM slika po 14 dneh.
EMF je razkril kemične elemente v biofilmih in produktih korozije na vzorcih, ki so bili 14 dni izpostavljeni P. aeruginosa.Na sl.Slika 6 prikazuje, da je vsebnost C, N, O in P v biofilmih in produktih korozije bistveno višja kot v čistih kovinah, saj so ti elementi povezani z biofilmi in njihovimi metaboliti.Mikrobi potrebujejo le sledove kroma in železa.Visoke ravni Cr in Fe v biofilmu in produkti korozije na površini vzorcev kažejo, da je kovinska matrika izgubila elemente zaradi korozije.
Po 14 dneh so v gojišču 2216E opazili jamice z in brez P. aeruginosa.Pred inkubacijo je bila površina vzorcev gladka in brez napak (slika 7a).Po inkubaciji in odstranitvi biofilma in produktov korozije so bile najgloblje jamice na površini vzorcev pregledane z uporabo CLSM, kot je prikazano na slikah 7b in c.Na površini nebioloških kontrol ni bilo očitnih luknjičastih lukenj (največja globina luknjičastih lukenj 0,02 µm).Največja globina jamice, ki jo povzroča P. aeruginosa, je bila 0,52 µm po 7 dneh in 0,69 µm po 14 dneh, na podlagi povprečne največje globine jamice iz 3 vzorcev (za vsak vzorec je bilo izbranih 10 največjih globin jamic).Doseganje 0,42 ± 0,12 µm oziroma 0,52 ± 0,15 µm (tabela 5).Te vrednosti globine luknje so majhne, ​​a pomembne.
(a) pred izpostavljenostjo, (b) 14 dni v abiotskem okolju in (c) 14 dni v brozgi Pseudomonas aeruginosa.
Na sl.Tabela 8 prikazuje spektre XPS različnih površin vzorcev, kemična sestava, analizirana za vsako površino, pa je povzeta v tabeli 6. V tabeli 6 so bili atomski odstotki Fe in Cr v prisotnosti P. aeruginosa (vzorca A in B) veliko nižje kot pri nebioloških kontrolah.(vzorca C in D).Za vzorec P. aeruginosa je bila spektralna krivulja na ravni jedra Cr 2p prilagojena štirim komponentam vrhov z veznimi energijami (BE) 574,4, 576,6, 578,3 in 586,8 eV, kar je mogoče pripisati Cr, Cr2O3, CrO3 .in Cr(OH)3 (sl. 9a in b).Pri nebioloških vzorcih spekter glavne ravni Cr 2p vsebuje dva glavna vrhova za Cr (573,80 eV za BE) in Cr2O3 (575,90 eV za BE) na sl.9c oziroma d.Najbolj presenetljiva razlika med abiotskimi vzorci in vzorci P. aeruginosa je bila prisotnost Cr6+ in večji relativni delež Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) pod biofilmom.
Širok XPS spekter površine vzorca 2707 HDSS v dveh medijih je 7 oziroma 14 dni.
(a) 7 dni izpostavljenosti P. aeruginosa, (b) 14 dni izpostavljenosti P. aeruginosa, (c) 7 dni v abiotskem okolju in (d) 14 dni v abiotskem okolju.
HDSS kaže visoko stopnjo odpornosti proti koroziji v večini okolij.Kim et al.2 so poročali, da je bil HDSS UNS S32707 identificiran kot visoko legiran DSS s PREN večjim od 45. Vrednost PREN vzorca 2707 HDSS v tem delu je bila 49. To je posledica visoke vsebnosti kroma in visoke vsebnosti molibden in nikelj, ki sta uporabna v kislem okolju.in okolja z visoko vsebnostjo kloridov.Poleg tega sta dobro uravnotežena sestava in mikrostruktura brez napak koristna za strukturno stabilnost in odpornost proti koroziji.Kljub njegovi odlični kemični odpornosti pa eksperimentalni podatki v tem delu kažejo, da 2707 HDSS ni popolnoma imun na biofilm P. aeruginosa MIC.
Elektrokemični rezultati so pokazali, da se je stopnja korozije 2707 HDSS v bujonu P. aeruginosa znatno povečala po 14 dneh v primerjavi z nebiološkim okoljem.Na sliki 2a so v prvih 24 urah opazili zmanjšanje Eocp tako v abiotskem mediju kot v brozgi P. aeruginosa.Po tem biofilm popolnoma prekrije površino vzorca in Eocp postane relativno stabilen36.Vendar je bila biološka raven Eocp veliko višja od nebiološke ravni Eocp.Obstajajo razlogi za domnevo, da je ta razlika povezana s tvorbo biofilmov P. aeruginosa.Na sl.2d v prisotnosti P. aeruginosa je vrednost icorr 2707 HDSS dosegla 0,627 μA cm-2, kar je za red velikosti več kot pri abiotski kontroli (0,063 μA cm-2), kar je bilo skladno z izmerjeno vrednostjo Rct avtor EIS.V prvih nekaj dneh so se vrednosti impedance v brozgi P. aeruginosa povečale zaradi pritrditve celic P. aeruginosa in tvorbe biofilmov.Ko pa biofilm popolnoma prekrije površino vzorca, se impedanca zmanjša.Zaščitna plast je napadena predvsem zaradi tvorbe biofilmov in metabolitov biofilma.Posledično se je odpornost proti koroziji sčasoma zmanjšala in pritrditev P. aeruginosa je povzročila lokalizirano korozijo.Trendi v abiotskih okoljih so bili drugačni.Odpornost proti koroziji nebiološke kontrole je bila veliko višja od ustrezne vrednosti vzorcev, izpostavljenih brozgi P. aeruginosa.Poleg tega je za abiotske dodatke vrednost Rct 2707 HDSS dosegla 489 kΩ cm2 14. dan, kar je 15-krat več od vrednosti Rct (32 kΩ cm2) v prisotnosti P. aeruginosa.Tako ima 2707 HDSS odlično odpornost proti koroziji v sterilnem okolju, vendar ni odporen na MIC iz biofilmov P. aeruginosa.
Te rezultate je mogoče opaziti tudi iz polarizacijskih krivulj na sl.2b.Anodno razvejanje je bilo povezano s tvorbo biofilma Pseudomonas aeruginosa in reakcijami oksidacije kovin.V tem primeru je katodna reakcija redukcija kisika.Prisotnost P. aeruginosa je znatno povečala gostoto korozijskega toka, približno za red velikosti več kot pri abiotski kontroli.To kaže, da biofilm P. aeruginosa poveča lokalizirano korozijo 2707 HDSS.Yuan et al.29 so ugotovili, da se je gostota korozijskega toka zlitine Cu-Ni 70/30 povečala pod delovanjem biofilma P. aeruginosa.To je lahko posledica biokatalize zmanjšanja kisika z biofilmi Pseudomonas aeruginosa.Ta ugotovitev lahko pojasni tudi MIC 2707 HDSS v tem delu.Pod aerobnimi biofilmi je lahko tudi manj kisika.Zato je lahko zavrnitev ponovne pasivizacije kovinske površine s kisikom dejavnik, ki prispeva k MIC v tem delu.
Dickinson et al.38 je predlagal, da lahko na hitrost kemičnih in elektrokemičnih reakcij neposredno vpliva presnovna aktivnost sesilnih bakterij na površini vzorca in narava produktov korozije.Kot je prikazano na sliki 5 in tabeli 5, sta se število celic in debelina biofilma zmanjšala po 14 dneh.To je mogoče razumno razložiti z dejstvom, da je po 14 dneh večina sesilnih celic na površini 2707 HDSS umrla zaradi pomanjkanja hranil v mediju 2216E ali sproščanja ionov strupenih kovin iz matrike 2707 HDSS.To je omejitev serijskih poskusov.
V tem delu je biofilm P. aeruginosa prispeval k lokalnemu izčrpavanju Cr in Fe pod biofilmom na površini 2707 HDSS (slika 6).Tabela 6 prikazuje zmanjšanje Fe in Cr v vzorcu D v primerjavi z vzorcem C, kar kaže, da sta raztopljena Fe in Cr, ki ju povzroča biofilm P. aeruginosa, obstala prvih 7 dni.Okolje 2216E se uporablja za simulacijo morskega okolja.Vsebuje 17700 ppm Cl-, kar je primerljivo z njegovo vsebnostjo v naravni morski vodi.Prisotnost 17700 ppm Cl- je bila glavni razlog za zmanjšanje Cr v 7- in 14-dnevnih abiotskih vzorcih, analiziranih z XPS.V primerjavi z vzorci P. aeruginosa je bilo raztapljanje Cr v abiotskih vzorcih veliko manjše zaradi močne odpornosti 2707 HDSS na klor v abiotskih pogojih.Na sl.9 prikazuje prisotnost Cr6+ v pasivnem filmu.Morda je vključen v odstranjevanje kroma z jeklenih površin z biofilmi P. aeruginosa, kot sta predlagala Chen in Clayton.
Zaradi rasti bakterij so bile pH vrednosti gojišča pred in po gojenju 7,4 oziroma 8,2.Tako pod biofilmom P. aeruginosa ni verjetno, da bi organska kislinska korozija prispevala k temu delu zaradi relativno visokega pH v razsutem mediju.pH nebiološkega kontrolnega medija se med 14-dnevnim preskusnim obdobjem ni bistveno spremenil (od začetnih 7,4 do končnih 7,5).Zvišanje pH v inokulacijskem mediju po inkubaciji je bilo povezano s presnovno aktivnostjo P. aeruginosa in ugotovljeno je bilo, da ima enak učinek na pH v odsotnosti testnih lističev.
Kot je prikazano na sliki 7, je bila največja globina jamice, ki jo je povzročil biofilm P. aeruginosa, 0,69 µm, kar je veliko več kot pri abiotskem mediju (0,02 µm).To je skladno z zgoraj opisanimi elektrokemijskimi podatki.Globina jamice 0,69 µm je več kot desetkrat manjša od vrednosti 9,5 µm, ki je bila navedena za 2205 DSS pod enakimi pogoji.Ti podatki kažejo, da je 2707 HDSS boljšo odpornost na MIC kot 2205 DSS.To ne bi smelo biti presenečenje, saj ima 2707 HDSS višje ravni Cr, ki zagotavljajo daljšo pasivacijo, P. aeruginosa je težje depasivirati in zaradi svoje uravnotežene fazne strukture brez škodljivih sekundarnih padavin povzroča luknjičaste luknjice.
Skratka, jamice MIC so bile najdene na površini 2707 HDSS v bujonu P. aeruginosa v primerjavi z nepomembnimi jamicami v abiotskem okolju.To delo kaže, da ima 2707 HDSS boljšo odpornost na MIC kot 2205 DSS, vendar ni popolnoma imun na MIC zaradi biofilma P. aeruginosa.Ti rezultati pomagajo pri izbiri primernega nerjavnega jekla in pričakovane življenjske dobe za morsko okolje.
Kupon za 2707 HDSS zagotavlja Metalurška fakulteta Severovzhodne univerze (NEU) v Shenyangu na Kitajskem.Elementna sestava 2707 HDSS je prikazana v tabeli 1, ki jo je analiziral Oddelek za analizo in testiranje materialov NEU.Vse vzorce smo obdelali za trdno raztopino pri 1180 °C 1 uro.Pred preskusom korozije je bil 2707 HDSS v obliki kovanca z zgornjo odprto površino 1 cm2 poliran do granulacije 2000 z brusnim papirjem iz silicijevega karbida in nato poliran z 0,05 µm Al2O3 praškasto suspenzijo.Stranice in dno so zaščitene z inertno barvo.Po sušenju smo vzorce sprali s sterilno deionizirano vodo in sterilizirali s 75% (v/v) etanolom 0,5 ure.Nato so jih pred uporabo 0,5 ure sušili na zraku pod ultravijolično (UV) svetlobo.
Morski sev Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 je bil kupljen pri Zbirnem centru morske kulture Xiamen (MCCC) na Kitajskem.Pseudomonas aeruginosa smo gojili v aerobnih pogojih pri 37 °C v 250 ml bučkah in 500 ml steklenih elektrokemičnih celicah z uporabo tekočega medija Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kitajska).Medij vsebuje (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 6 NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 ekstrakta kvasa in 0,1 železovega citrata.Avtoklavirajte pri 121 °C 20 minut pred inokulacijo.Preštejte sesilne in planktonske celice s hemocitometrom pod svetlobnim mikroskopom pri 400-kratni povečavi.Začetna koncentracija planktonske Pseudomonas aeruginosa takoj po inokulaciji je bila približno 106 celic/ml.
Elektrokemične preiskave smo izvajali v klasični trielektrodni stekleni celici srednje prostornine 500 ml.Platinasta plošča in nasičena kalomelna elektroda (SAE) sta bili povezani z reaktorjem preko Lugginovih kapilar, napolnjenih s solnimi mostički, ki sta služili kot nasprotna oziroma referenčna elektroda.Za izdelavo delovnih elektrod smo na vsak vzorec pritrdili gumirano bakreno žico in jo prekrili z epoksi smolo, tako da smo na eni strani pustili približno 1 cm2 nezaščitene površine za delovno elektrodo.Med elektrokemičnimi meritvami smo vzorce dali v medij 2216E in vzdrževali pri konstantni inkubacijski temperaturi (37°C) v vodni kopeli.OCP, LPR, EIS in podatki o potencialni dinamični polarizaciji so bili izmerjeni s potenciostatom Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., ZDA).Preskusi LPR so bili posneti pri hitrosti skeniranja 0,125 mV s-1 v območju od -5 do 5 mV z Eocp in hitrostjo vzorčenja 1 Hz.EIS je bil izveden s sinusnim valom v frekvenčnem območju od 0,01 do 10.000 Hz z uporabo uporabljene napetosti 5 mV pri Eocp v stanju dinamičnega ravnovesja.Pred pometanjem potenciala so bile elektrode v stanju mirovanja, dokler ni bila dosežena stabilna vrednost potenciala prostega korozije.Polarizacijske krivulje so bile nato izmerjene od -0,2 do 1,5 V kot funkcija Eocp pri hitrosti skeniranja 0,166 mV/s.Vsak test smo ponovili 3-krat z in brez P. aeruginosa.
Vzorci za metalografsko analizo so bili mehansko polirani z mokrim SiC papirjem granulacije 2000 in nato dodatno polirani z 0,05 µm suspenzijo prahu Al2O3 za optično opazovanje.Metalografsko analizo smo izvedli z optičnim mikroskopom.Vzorci so bili jedkani z 10 mas.% raztopino kalijevega hidroksida 43.
Po inkubaciji smo vzorce 3-krat sprali s fosfatnim pufrom (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) in nato fiksirali z 2,5 % (v/v) glutaraldehidom 10 ur, da smo fiksirali biofilme.Nato je bil pred sušenjem na zraku dehidriran z doziranim etanolom (50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % in 100 vol. %).Na koncu se na površino vzorca nanese zlati film, ki zagotavlja prevodnost za opazovanje SEM.Slike SEM so bile osredotočene na lise z najbolj sesilnimi celicami P. aeruginosa na površini vsakega vzorca.Izvedite analizo EDS, da poiščete kemične elemente.Za merjenje globine jame je bil uporabljen Zeissov konfokalni laserski vrstični mikroskop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Nemčija).Za opazovanje korozijskih jam pod biofilmom je bil preskusni vzorec najprej očiščen v skladu s kitajskim nacionalnim standardom (CNS) GB/T4334.4-2000, da se s površine preskusnega vzorca odstranijo produkti korozije in biofilm.
Analiza z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS, ESCALAB250 surface analysis system, Thermo VG, ZDA) je bila izvedena z uporabo monokromatskega rentgenskega vira (aluminijeva linija Kα z energijo 1500 eV in močjo 150 W) v širokem območju vezne energije 0 pri standardnih pogojih –1350 eV.Spektri visoke ločljivosti so bili posneti z uporabo prenosne energije 50 eV in korakom 0,2 eV.
Inkubirane vzorce smo odstranili in nežno sprali s PBS (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45.Za opazovanje bakterijske sposobnosti preživetja biofilmov na vzorcih so bili biofilmi obarvani s kompletom LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, ZDA).Komplet vsebuje dve fluorescentni barvili: zeleno fluorescentno barvilo SYTO-9 in rdeče fluorescentno barvilo propidium jodid (PI).V CLSM fluorescenčne zelene in rdeče pike predstavljajo žive in mrtve celice.Za barvanje smo 1 ml mešanice, ki je vsebovala 3 µl SYTO-9 in 3 µl raztopine PI, inkubirali 20 minut pri sobni temperaturi (23 °C) v temi.Nato smo obarvane vzorce pregledali pri dveh valovnih dolžinah (488 nm za žive celice in 559 nm za mrtve celice) z uporabo aparata Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japonska).Debelina biofilma je bila izmerjena v načinu 3D skeniranja.
Kako citirati ta članek: Li, H. et al.Mikrobna korozija nerjavečega jekla 2707 super duplex zaradi morskega biofilma Pseudomonas aeruginosa.znanost.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stresno korozijsko razpokanje dupleksnega nerjavnega jekla LDX 2101 v kloridnih raztopinah v prisotnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stresno korozijsko razpokanje dupleksnega nerjavnega jekla LDX 2101 v kloridnih raztopinah v prisotnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korozijsko raztresanje pod napetostjo dupleksnega nerjavečega jekla LDX 2101 v raztopini kloridov v prisotnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stresno korozijsko razpokanje dupleksnega nerjavečega jekla LDX 2101 v kloridnih raztopinah v prisotnosti tiosulfata. 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 双相nerjavno jeklo在福代sulfat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. Korozijsko raztresanje pod napetostjo dupleksnega nerjavečega jekla LDX 2101 v raztopini klorida v prisotnosti tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stresno korozijsko razpokanje dupleksnega nerjavečega jekla LDX 2101 v raztopini klorida v prisotnosti tiosulfata.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Učinki toplotne obdelave raztopine in dušika v zaščitnem plinu na odpornost hiper dupleksnih zvarov iz nerjavnega jekla proti jamičasti koroziji. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Učinki toplotne obdelave raztopine in dušika v zaščitnem plinu na odpornost hiper dupleksnih zvarov iz nerjavnega jekla proti jamičasti koroziji.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS in Park, YS Vpliv toplotne obdelave trdne raztopine in dušika v zaščitnem plinu na odpornost proti jamičasti koroziji hiperdupleksnih zvarov iz nerjavnega jekla. 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 & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS in Park, YS Vpliv toplotne obdelave raztopine in dušika v zaščitnem plinu na odpornost proti jamičasti koroziji super dupleksnih zvarov iz nerjavečega jekla.koros.znanost.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Primerjalna študija v kemiji mikrobno in elektrokemično povzročenega luknjanja nerjavečega jekla 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Primerjalna študija v kemiji mikrobno in elektrokemično povzročenega luknjanja nerjavečega jekla 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. in Lewandowski, Z. Primerjalna kemijska študija mikrobiološkega in elektrokemičnega pitinga nerjavečega jekla 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究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. in Lewandowski, Z. Primerjalna kemijska študija mikrobiološke in elektrokemično povzročene luknjičaste luknjice v nerjavnem jeklu 316L.koros.znanost.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrokemično obnašanje dupleksnega nerjavečega jekla 2205 v alkalnih raztopinah z različnim pH v prisotnosti klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrokemično obnašanje dupleksnega nerjavečega jekla 2205 v alkalnih raztopinah z različnim pH v prisotnosti klorida.Luo H., Dong KF, Lee HG in Xiao K. Elektrokemijsko obnašanje dupleksnega nerjavečega jekla 2205 v alkalnih raztopinah z različnim pH v prisotnosti klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化学行为。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrokemijsko obnašanje nerjavečega jekla 双相 v prisotnosti klorida pri različnih pH v alkalni raztopini.Luo H., Dong KF, Lee HG in Xiao K. Elektrokemijsko obnašanje dupleksnega nerjavečega jekla 2205 v alkalnih raztopinah z različnim pH v prisotnosti klorida.Electrochem.Revija.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Vpliv morskih biofilmov na korozijo: jedrnat pregled. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Vpliv morskih biofilmov na korozijo: jedrnat pregled.Little, BJ, Lee, JS in Ray, RI Učinek morskih biofilmov na korozijo: kratek pregled. 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 & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS in Ray, RI Učinek morskih biofilmov na korozijo: kratek pregled.Electrochem.Revija.54, 2-7 (2008).