Dankie dat u Nature.com besoek het. Die blaaierweergawe wat u gebruik, het beperkte CSS-ondersteuning. Vir die beste ervaring beveel ons aan dat u 'n opgedateerde blaaier gebruik (of Verenigbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer). Intussen, om voortgesette ondersteuning te verseker, sal ons die webwerf sonder style en JavaScript weergee.
Mikrobiese korrosie (MIC) is 'n ernstige probleem in baie nywerhede, aangesien dit tot groot ekonomiese verliese kan lei. Superdupleks vlekvrye staal 2707 (2707 HDSS) word in mariene omgewings gebruik as gevolg van sy uitstekende chemiese weerstand. Die weerstand teen MIC is egter nog nie eksperimenteel gedemonstreer nie. Hierdie studie het die gedrag van MIC 2707 HDSS ondersoek, wat veroorsaak word deur die mariene aërobiese bakterie Pseudomonas aeruginosa. Elektrochemiese analise het getoon dat in die teenwoordigheid van Pseudomonas aeruginosa-biofilm in die 2216E-medium, 'n positiewe verandering in die korrosiepotensiaal en 'n toename in die korrosiestroomdigtheid voorkom. Analise van X-straal-fotoelektronspektroskopie (XPS) het 'n afname in die Cr-inhoud op die oppervlak van die monster onder die biofilm getoon. Visuele analise van die putte het getoon dat die P. aeruginosa-biofilm 'n maksimum putjiediepte van 0.69 µm gedurende 14 dae van inkubasie geproduseer het. Alhoewel dit klein is, dui dit daarop dat 2707 HDSS nie heeltemal immuun is teen die MIC van P. aeruginosa biofilms nie.
Dupleks vlekvrye staal (DSS) word wyd gebruik in verskeie industrieë as gevolg van die perfekte kombinasie van uitstekende meganiese eienskappe en korrosieweerstand1,2. Gelokaliseerde putvorming kom egter steeds voor en beïnvloed die integriteit van hierdie staal3,4. DSS is nie bestand teen mikrobiese korrosie (MIC)5,6 nie. Ten spyte van die wye reeks toepassings vir DSS, is daar steeds omgewings waar die korrosieweerstand van DSS nie voldoende is vir langtermyn gebruik nie. Dit beteken dat duurder materiale met hoër korrosieweerstand benodig word. Jeon et al7 het bevind dat selfs superdupleks vlekvrye staal (SDSS) sekere beperkings het in terme van korrosieweerstand. Daarom word in sommige gevalle superdupleks vlekvrye staal (HDSS) met hoër korrosieweerstand benodig. Dit het gelei tot die ontwikkeling van hoogs gelegeerde HDSS.
Korrosieweerstand DSS hang af van die verhouding van alfa- en gammafases en is uitgeput in Cr-, Mo- en W-streke 8, 9, 10 aangrensend aan die tweede fase. HDSS bevat 'n hoë inhoud van Cr, Mo en N11, daarom het dit uitstekende korrosieweerstand en 'n hoë waarde (45-50) van die ekwivalente putweerstandsgetal (PREN) bepaal deur gewig% Cr + 3.3 (gew.% Mo + 0.5 gewig% W) + 16 gewig% N12. Die uitstekende korrosieweerstand hang af van 'n gebalanseerde samestelling wat ongeveer 50% ferritiese (α) en 50% austenitiese (γ) fases bevat. HDSS het beter meganiese eienskappe en hoër weerstand teen chloriedkorrosie. Verbeterde korrosieweerstand verleng die gebruik van HDSS in meer aggressiewe chloriedomgewings soos mariene omgewings.
MIC's is 'n groot probleem in baie nywerhede soos die olie- en gas- en waternywerhede14. MIC is verantwoordelik vir 20% van alle korrosieskade15. MIC is 'n bio-elektrochemiese korrosie wat in baie omgewings waargeneem kan word. Biofilms wat op metaaloppervlaktes vorm, verander die elektrochemiese toestande, wat die korrosieproses beïnvloed. Daar word algemeen geglo dat MIC-korrosie deur biofilms veroorsaak word. Elektrogeniese mikroörganismes eet metale weg om die energie te verkry wat hulle benodig om te oorleef17. Onlangse MIC-studies het getoon dat EET (ekstrasellulêre elektronoordrag) die tempobeperkende faktor in MIC is wat deur elektrogeniese mikroörganismes geïnduseer word. Zhang et al.18 het gedemonstreer dat elektrontussengangers die oordrag van elektrone tussen Desulfovibrio sessificans-selle en 304 vlekvrye staal versnel, wat lei tot 'n meer ernstige MIC-aanval. Anning et al.19 en Wenzlaff et al.20 het getoon dat biofilms van korrosiewe sulfaatreduserende bakterieë (SRB's) elektrone direk van metaalsubstrate kan absorbeer, wat lei tot ernstige putvorming.
Dit is bekend dat DSS vatbaar is vir MIC in media wat SRB's, ysterreduserende bakterieë (IRB's), ens. bevat. 21. Hierdie bakterieë veroorsaak gelokaliseerde putjies op die oppervlak van DSS onder biofilms 22,23. Anders as DSS, is die HDSS 24 MIC nie goed bekend nie.
Pseudomonas aeruginosa is 'n Gram-negatiewe, beweeglike, staafvormige bakterie wat wyd verspreid in die natuur voorkom25. Pseudomonas aeruginosa is ook 'n belangrike mikrobiese groep in die mariene omgewing, wat verhoogde MIC-konsentrasies veroorsaak. Pseudomonas is aktief betrokke by die korrosieproses en word erken as 'n pionierkolonisator tydens biofilmvorming. Mahat et al.28 en Yuan et al.29 het gedemonstreer dat Pseudomonas aeruginosa geneig is om die korrosietempo van sagte staal en legerings in akwatiese omgewings te verhoog.
Die hoofdoel van hierdie werk was om die eienskappe van MIC 2707 HDSS, veroorsaak deur die mariene aërobiese bakterie Pseudomonas aeruginosa, te ondersoek deur gebruik te maak van elektrochemiese metodes, oppervlakanalisemetodes en korrosieprodukanalise. Elektrochemiese studies, insluitend oopkringpotensiaal (OCP), lineêre polarisasieweerstand (LPR), elektrochemiese impedansiespektroskopie (EIS) en potensiële dinamiese polarisasie, is uitgevoer om die gedrag van die MIC 2707 HDSS te bestudeer. Energiedispersiewe spektrometriese analise (EDS) is uitgevoer om chemiese elemente op 'n gekorrodeerde oppervlak op te spoor. Daarbenewens is X-straal-fotoelektronspektroskopie (XPS) gebruik om die stabiliteit van oksiedfilmpassivering onder die invloed van 'n mariene omgewing wat Pseudomonas aeruginosa bevat, te bepaal. Die diepte van die putte is gemeet onder 'n konfokale laserskandeermikroskoop (CLSM).
Tabel 1 toon die chemiese samestelling van 2707 HDSS. Tabel 2 toon dat 2707 HDSS uitstekende meganiese eienskappe het met 'n vloeigrens van 650 MPa. Fig. 1 toon die optiese mikrostruktuur van oplossingshittebehandelde 2707 HDSS. In die mikrostruktuur wat ongeveer 50% austeniet- en 50% ferrietfases bevat, is verlengde bande van austeniet- en ferrietfases sonder sekondêre fases sigbaar.
Fig. 2a toon die oopkringpotensiaal (Eocp) teenoor blootstellingstyd vir 2707 HDSS in 2216E abiotiese medium en P. aeruginosa-bouillon vir 14 dae by 37°C. Dit toon dat die grootste en mees beduidende verandering in Eocp binne die eerste 24 uur plaasvind. Die Eocp-waardes het in beide gevalle 'n piek van -145 mV (in vergelyking met SCE) rondom 16 uur bereik en toe skerp gedaal, en -477 mV (in vergelyking met SCE) en -236 mV (in vergelyking met SCE) vir die abiotiese monster bereik. P. aeruginosa en P. Pseudomonas aeruginosa-koepons, onderskeidelik). Na 24 uur was die Eocp 2707 HDSS-waarde vir P. aeruginosa relatief stabiel teen -228 mV (in vergelyking met SCE), terwyl die ooreenstemmende waarde vir nie-biologiese monsters ongeveer -442 mV (in vergelyking met SCE) was. Eocp in die teenwoordigheid van P. aeruginosa was redelik laag.
Elektrochemiese studie van 2707 HDSS-monsters in abiotiese medium en Pseudomonas aeruginosa-bouillon by 37 °C:
(a) Eocp as 'n funksie van blootstellingstyd, (b) polarisasiekurwes op dag 14, (c) Rp as 'n funksie van blootstellingstyd, en (d) icorr as 'n funksie van blootstellingstyd.
Tabel 3 toon die elektrochemiese korrosieparameters van 2707 HDSS-monsters wat oor 'n tydperk van 14 dae aan abiotiese en Pseudomonas aeruginosa-geïnokuleerde media blootgestel is. Die raaklyne van die anode- en katodekurwes is geëkstrapoleer om kruisings te verkry wat korrosiestroomdigtheid (icorr), korrosiepotensiaal (Ecorr) en Tafel-helling (βα en βc) gee volgens standaardmetodes30,31.
Soos getoon in fig. 2b, het 'n opwaartse verskuiwing in die P. aeruginosa-kromme gelei tot 'n toename in Ecorr in vergelyking met die abiotiese kromme. Die icorr-waarde, wat eweredig is aan die korrosietempo, het toegeneem tot 0.328 µA cm-2 in die Pseudomonas aeruginosa-monster, wat vier keer groter is as in die nie-biologiese monster (0.087 µA cm-2).
LPR is 'n klassieke nie-vernietigende elektrochemiese metode vir vinnige korrosie-analise. Dit is ook gebruik om MIC32 te bestudeer. Fig. 2c toon die polarisasieweerstand (Rp) as 'n funksie van die blootstellingstyd. 'n Hoër Rp-waarde beteken minder korrosie. Binne die eerste 24 uur het Rp 2707 HDSS 'n piek bereik van 1955 kΩ cm2 vir abiotiese monsters en 1429 kΩ cm2 vir Pseudomonas aeruginosa-monsters. Figuur 2c toon ook dat die Rp-waarde vinnig afgeneem het na een dag en toe relatief onveranderd gebly het oor die volgende 13 dae. Die Rp-waarde van 'n Pseudomonas aeruginosa-monster is ongeveer 40 kΩ cm2, wat baie laer is as die 450 kΩ cm2-waarde van 'n nie-biologiese monster.
Die waarde van icorr is eweredig aan die uniforme korrosietempo. Die waarde daarvan kan bereken word uit die volgende Stern-Giri-vergelyking:
Volgens Zoe et al. 33 is die tipiese waarde van die Tafel-helling B in hierdie werk geneem as 26 mV/des. Figuur 2d toon dat die icorr van die nie-biologiese monster 2707 relatief stabiel gebly het, terwyl die P. aeruginosa-monster na die eerste 24 uur baie gefluktueer het. Die icorr-waardes van P. aeruginosa-monsters was 'n orde van grootte hoër as dié van nie-biologiese kontroles. Hierdie tendens stem ooreen met die resultate van polarisasieweerstand.
EIS is nog 'n nie-vernietigende metode wat gebruik word om elektrochemiese reaksies op gekorrodeerde oppervlaktes te karakteriseer. Impedansiespektra en berekende kapasitansiewaardes van monsters blootgestel aan 'n abiotiese omgewing en Pseudomonas aeruginosa-oplossing, passiewe film/biofilmweerstand Rb wat op die monsteroppervlak gevorm is, ladingoordragweerstand Rct, elektriese dubbellaagkapasitansie Cdl (EDL) en konstante QCPE Fase-elementparameters (CPE). Hierdie parameters is verder geanaliseer deur die data te pas met behulp van 'n ekwivalente stroombaan (EEC) model.
Fig. 3 toon tipiese Nyquist-grafieke (a en b) en Bode-grafieke (a' en b') vir 2707 HDSS-monsters in abiotiese media en P. aeruginosa-bouillon vir verskillende inkubasietye. Die deursnee van die Nyquist-ring neem af in die teenwoordigheid van Pseudomonas aeruginosa. Die Bode-grafiek (Fig. 3b') toon die toename in totale impedansie. Inligting oor die ontspanningstydkonstante kan verkry word vanaf fasemaksima. Fig. 4 toon die fisiese strukture gebaseer op 'n monolaag (a) en 'n dubbellaag (b) en die ooreenstemmende EEC's. CPE word in die EEC-model ingebring. Die admittansie en impedansie daarvan word soos volg uitgedruk:
Twee fisiese modelle en ooreenstemmende ekwivalente stroombane vir die pas van die impedansiespektrum van monster 2707 HDSS:
waar Y0 die KPI-waarde is, j die denkbeeldige getal of (-1)1/2 is, ω die hoekfrekwensie is, n die KPI-kragindeks kleiner as een is35. Die ladingoordragweerstandsinversie (d.w.s. 1/Rct) stem ooreen met die korrosietempo. Hoe kleiner Rct, hoe hoër die korrosietempo27. Na 14 dae van inkubasie het die Rct van Pseudomonas aeruginosa-monsters 32 kΩ cm2 bereik, wat baie minder is as die 489 kΩ cm2 van nie-biologiese monsters (Tabel 4).
Die CLSM-beelde en SEM-beelde in Figuur 5 toon duidelik dat die biofilmlaag op die oppervlak van HDSS-monster 2707 na 7 dae dig is. Na 14 dae was die biofilmbedekking egter swak en het sommige dooie selle verskyn. Tabel 5 toon die biofilmdikte op 2707 HDSS-monsters na blootstelling aan P. aeruginosa vir 7 en 14 dae. Die maksimum biofilmdikte het verander van 23,4 µm na 7 dae tot 18,9 µm na 14 dae. Die gemiddelde biofilmdikte het ook hierdie tendens bevestig. Dit het afgeneem van 22,2 ± 0,7 μm na 7 dae tot 17,8 ± 1,0 μm na 14 dae.
(a) 3D CLSM-beeld na 7 dae, (b) 3D CLSM-beeld na 14 dae, (c) SEM-beeld na 7 dae, en (d) SEM-beeld na 14 dae.
EMF het chemiese elemente in biofilms en korrosieprodukte op monsters wat vir 14 dae aan P. aeruginosa blootgestel is, aan die lig gebring. Figuur 6 toon dat die inhoud van C, N, O en P in biofilms en korrosieprodukte aansienlik hoër is as in suiwer metale, aangesien hierdie elemente met biofilms en hul metaboliete geassosieer word. Mikrobes benodig slegs spoorhoeveelhede chroom en yster. Hoë vlakke van Cr en Fe in die biofilm en korrosieprodukte op die oppervlak van die monsters dui daarop dat die metaalmatriks elemente as gevolg van korrosie verloor het.
Na 14 dae is putte met en sonder P. aeruginosa in medium 2216E waargeneem. Voor inkubasie was die oppervlak van die monsters glad en defekvry (Fig. 7a). Na inkubasie en verwydering van biofilm en korrosieprodukte is die diepste putte op die oppervlak van die monsters ondersoek met behulp van CLSM, soos getoon in Fig. 7b en c. Geen ooglopende putte is gevind op die oppervlak van nie-biologiese kontroles nie (maksimum puttediepte 0.02 µm). Die maksimum puttediepte veroorsaak deur P. aeruginosa was 0.52 µm na 7 dae en 0.69 µm na 14 dae, gebaseer op die gemiddelde maksimum puttediepte van 3 monsters (10 maksimum puttedieptes is vir elke monster gekies). Bereiking van onderskeidelik 0.42 ± 0.12 µm en 0.52 ± 0.15 µm (Tabel 5). Hierdie puttedieptewaardes is klein maar belangrik.
(a) voor blootstelling, (b) 14 dae in 'n abiotiese omgewing, en (c) 14 dae in Pseudomonas aeruginosa-aftreksel.
Op fig. Tabel 8 toon die XPS-spektra van verskeie monsteroppervlakke, en die chemiese samestelling wat vir elke oppervlak geanaliseer is, word in Tabel 6 opgesom. In Tabel 6 was die atoompersentasies van Fe en Cr in die teenwoordigheid van P. aeruginosa (monsters A en B) baie laer as dié van nie-biologiese kontroles (monsters C en D). Vir 'n P. aeruginosa-monster is die spektrale kurwe op die vlak van die Cr2p-kern gepas op vier piekkomponente met bindingsenergieë (BE) van 574.4, 576.6, 578.3 en 586.8 eV, wat toegeskryf kan word aan Cr, Cr2O3, CrO3 en Cr(OH)3, onderskeidelik (Fig. 9a en b). Vir nie-biologiese monsters bevat die spektrum van die hoof Cr2p-vlak twee hoofpieke vir Cr (573.80 eV vir BE) en Cr2O3 (575.90 eV vir BE) in Fig. 9c en d, onderskeidelik. Die mees opvallende verskil tussen abiotiese monsters en P. aeruginosa monsters was die teenwoordigheid van Cr6+ en 'n hoër relatiewe proporsie van Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) onder die biofilm.
Die breë XPS-spektra van die oppervlak van monster 2707 HDSS in twee media is onderskeidelik 7 en 14 dae.
(a) 7 dae blootstelling aan P. aeruginosa, (b) 14 dae blootstelling aan P. aeruginosa, (c) 7 dae in 'n abiotiese omgewing, en (d) 14 dae in 'n abiotiese omgewing.
HDSS toon 'n hoë vlak van korrosieweerstand in die meeste omgewings. Kim et al.2 het berig dat HDSS UNS S32707 geïdentifiseer is as 'n hoogs gelegeerde DSS met 'n PREN groter as 45. Die PREN-waarde van monster 2707 HDSS in hierdie werk was 49. Dit is as gevolg van die hoë chroominhoud en die hoë inhoud van molibdeen en nikkel, wat nuttig is in suur omgewings en omgewings met 'n hoë chloriedinhoud. Daarbenewens is 'n goed gebalanseerde samestelling en defekvrye mikrostruktuur voordelig vir strukturele stabiliteit en korrosieweerstand. Ten spyte van sy uitstekende chemiese weerstand, dui die eksperimentele data in hierdie werk egter daarop dat 2707 HDSS nie heeltemal immuun is teen P. aeruginosa biofilm MIC's nie.
Elektrochemiese resultate het getoon dat die korrosietempo van 2707 HDSS in P. aeruginosa-bouillon na 14 dae aansienlik toegeneem het in vergelyking met die nie-biologiese omgewing. In Figuur 2a is 'n afname in Eocp waargeneem in beide die abiotiese medium en in P. aeruginosa-bouillon gedurende die eerste 24 uur. Daarna bedek die biofilm die oppervlak van die monster heeltemal, en Eocp word relatief stabiel36. Die biologiese Eocp-vlak was egter baie hoër as die nie-biologiese Eocp-vlak. Daar is redes om te glo dat hierdie verskil geassosieer word met die vorming van P. aeruginosa-biofilms. In Fig. 2d, in die teenwoordigheid van P. aeruginosa, het die icorr 2707 HDSS-waarde 0.627 μA cm-2 bereik, wat 'n ordegrootte hoër is as dié van die abiotiese kontrole (0.063 μA cm-2), wat ooreenstem met die Rct-waarde gemeet deur EIS. Gedurende die eerste paar dae het die impedansiewaardes in die P. aeruginosa-bouillon toegeneem as gevolg van die aanhegting van P. aeruginosa-selle en die vorming van biofilms. Wanneer die biofilm egter die monsteroppervlak heeltemal bedek, neem die impedansie af. Die beskermende laag word hoofsaaklik aangeval as gevolg van die vorming van biofilms en biofilmmetaboliete. Gevolglik het die korrosieweerstand mettertyd afgeneem en die aanhegting van P. aeruginosa het gelokaliseerde korrosie veroorsaak. Die tendense in abiotiese omgewings was anders. Die korrosieweerstand van die nie-biologiese kontrole was baie hoër as die ooreenstemmende waarde van die monsters wat aan P. aeruginosa-bouillon blootgestel is. Boonop het die Rct 2707 HDSS-waarde vir abiotiese byvoegings 489 kΩ cm2 op dag 14 bereik, wat 15 keer hoër is as die Rct-waarde (32 kΩ cm2) in die teenwoordigheid van P. aeruginosa. Dus, 2707 HDSS het uitstekende korrosieweerstand in 'n steriele omgewing, maar is nie bestand teen MIC's van P. aeruginosa biofilms nie.
Hierdie resultate kan ook waargeneem word vanaf die polarisasiekurwes in Fig. 2b. Anodiese vertakking is geassosieer met Pseudomonas aeruginosa biofilmvorming en metaaloksidasiereaksies. In hierdie geval is die katodiese reaksie die reduksie van suurstof. Die teenwoordigheid van P. aeruginosa het die korrosiestroomdigtheid aansienlik verhoog, ongeveer 'n orde van grootte hoër as in die abiotiese kontrole. Dit dui daarop dat die P. aeruginosa biofilm gelokaliseerde korrosie van 2707 HDSS versterk. Yuan et al.29 het bevind dat die korrosiestroomdigtheid van die Cu-Ni 70/30 legering toegeneem het onder die werking van P. aeruginosa biofilm. Dit kan wees as gevolg van die biokatalise van suurstofreduksie deur Pseudomonas aeruginosa biofilms. Hierdie waarneming kan ook die MIC 2707 HDSS in hierdie werk verklaar. Daar kan ook minder suurstof onder aërobiese biofilms wees. Daarom kan die weiering om die metaaloppervlak met suurstof te herpassiveer 'n faktor wees wat bydra tot MIC in hierdie werk.
Dickinson et al. 38 het voorgestel dat die tempo van chemiese en elektrochemiese reaksies direk beïnvloed kan word deur die metaboliese aktiwiteit van sessiele bakterieë op die monsteroppervlak en die aard van die korrosieprodukte. Soos getoon in Figuur 5 en Tabel 5, het die aantal selle en biofilmdikte na 14 dae afgeneem. Dit kan redelikerwys verklaar word deur die feit dat na 14 dae die meeste van die sessiele selle op die oppervlak van 2707 HDSS gesterf het as gevolg van nutriëntuitputting in die 2216E-medium of die vrystelling van giftige metaalione uit die 2707 HDSS-matriks. Dit is 'n beperking van bondeleksperimente.
In hierdie werk het 'n P. aeruginosa-biofilm bygedra tot die plaaslike uitputting van Cr en Fe onder die biofilm op die oppervlak van 2707 HDSS (Fig. 6). Tabel 6 toon die vermindering in Fe en Cr in monster D in vergelyking met monster C, wat aandui dat die opgeloste Fe en Cr wat deur die P. aeruginosa-biofilm veroorsaak is, vir die eerste 7 dae voortgeduur het. Die 2216E-omgewing word gebruik om die mariene omgewing te simuleer. Dit bevat 17700 dpm Cl-, wat vergelykbaar is met die inhoud daarvan in natuurlike seewater. Die teenwoordigheid van 17700 dpm Cl- was die hoofrede vir die afname in Cr in 7- en 14-dae abiotiese monsters wat deur XPS geanaliseer is. In vergelyking met P. aeruginosa-monsters was die oplossing van Cr in abiotiese monsters baie minder as gevolg van die sterk weerstand van 2707 HDSS teen chloor onder abiotiese toestande. Fig. 9 toon die teenwoordigheid van Cr6+ in die passiveringsfilm. Dit mag betrokke wees by die verwydering van chroom van staaloppervlakke deur P. aeruginosa biofilms, soos voorgestel deur Chen en Clayton.
As gevolg van bakteriese groei was die pH-waardes van die medium voor en na kweek onderskeidelik 7.4 en 8.2. Dus, onder die P. aeruginosa-biofilm, is dit onwaarskynlik dat organiese suurkorrosie tot hierdie werk sal bydra as gevolg van die relatief hoë pH in die grootmaatmedium. Die pH van die nie-biologiese kontrolemedium het nie beduidend verander nie (van aanvanklike 7.4 tot finale 7.5) gedurende die 14-dae-toetsperiode. Die toename in pH in die saadmedium na inkubasie was te wyte aan die metaboliese aktiwiteit van P. aeruginosa en is gevind dat dit dieselfde effek op pH het in die afwesigheid van toetsstrokies.
Soos getoon in Figuur 7, was die maksimum putdiepte veroorsaak deur P. aeruginosa biofilm 0.69 µm, wat baie groter is as dié van die abiotiese medium (0.02 µm). Dit stem ooreen met die elektrochemiese data wat hierbo beskryf is. Die putdiepte van 0.69 µm is meer as tien keer kleiner as die 9.5 µm waarde wat vir 2205 DSS onder dieselfde toestande gerapporteer is. Hierdie data toon dat 2707 HDSS beter weerstand teen MIC's toon as 2205 DSS. Dit behoort nie as 'n verrassing te kom nie, aangesien 2707 HDSS hoër Cr-vlakke het wat langer passivering bied, dit moeiliker is om P. aeruginosa te depassiveer, en as gevolg van sy gebalanseerde fasestruktuur sonder skadelike sekondêre presipitasie, veroorsaak dit putvorming.
Ten slotte is MIC-putte op die oppervlak van 2707 HDSS in P. aeruginosa-bouillon gevind in vergelyking met onbeduidende putte in die abiotiese omgewing. Hierdie werk toon dat 2707 HDSS beter weerstand teen MIC het as 2205 DSS, maar dit is nie heeltemal immuun teen MIC as gevolg van P. aeruginosa-biofilm nie. Hierdie resultate help met die keuse van geskikte vlekvrye staal en lewensverwagting vir die mariene omgewing.
Koepon vir 2707 HDSS verskaf deur die Northeastern University (NEU) Skool vir Metallurgie in Shenyang, China. Die elementêre samestelling van 2707 HDSS word in Tabel 1 getoon, wat deur die NEU Materiaalanalise- en Toetsafdeling geanaliseer is. Alle monsters is vir 1 uur by 1180°C vir 'n vaste oplossing behandel. Voor die korrosietoetsing is 'n muntvormige 2707 HDSS met 'n boonste oop oppervlakarea van 1 cm2 tot 2000 grit gepoleer met silikonkarbied-skuurpapier en daarna gepoleer met 'n 0.05 µm Al2O3-poeierslurry. Die kante en onderkant word beskerm met inerte verf. Na droging is die monsters met steriele gedeïoniseerde water gewas en vir 0.5 uur met 75% (v/v) etanol gesteriliseer. Daarna is hulle vir 0.5 uur voor gebruik onder ultraviolet (UV) lig luggedroog.
Die mariene Pseudomonas aeruginosa-stam MCCC 1A00099 is aangekoop van die Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China. Pseudomonas aeruginosa is onder aërobiese toestande by 37°C in 250 ml-flesse en 500 ml-glas-elektrochemiese selle gekweek met behulp van Marine 2216E vloeibare medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China). Medium bevat (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, 0.016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 pepton, 1.0 gisekstrak en 0.1 ystersitraat. Outoklaaf by 121°C vir 20 minute voor inokulasie. Tel sessiele en planktoniese selle met 'n hemositometer onder 'n ligmikroskoop by 400x vergroting. Die aanvanklike konsentrasie van planktoniese Pseudomonas aeruginosa onmiddellik na inokulasie was ongeveer 106 selle/ml.
Elektrochemiese toetse is uitgevoer in 'n klassieke drie-elektrode glassel met 'n medium volume van 500 ml. Die platinumplaat en versadigde kalomelelektrode (SAE) is aan die reaktor gekoppel deur Luggin-kapillêre gevul met soutbrûe, wat onderskeidelik as teen- en verwysingselektrodes gedien het. Vir die vervaardiging van werkelektrodes is rubberagtige koperdraad aan elke monster geheg en met epoksiehars bedek, wat ongeveer 1 cm2 onbeskermde area vir die werkelektrode aan die een kant gelaat het. Tydens elektrochemiese metings is die monsters in die 2216E-medium geplaas en by 'n konstante inkubasietemperatuur (37°C) in 'n waterbad gehou. OCP, LPR, EIS en potensiële dinamiese polarisasiedata is gemeet met behulp van 'n Autolab-potensiostaat (Verwysing 600TM, Gamry Instruments, Inc., VSA). LPR-toetse is aangeteken teen 'n skandeerspoed van 0.125 mV s-1 in die reeks van -5 tot 5 mV met Eocp en 'n monsternemingstempo van 1 Hz. EIS is uitgevoer met 'n sinusgolf oor 'n frekwensiebereik van 0.01 tot 10 000 Hz met behulp van 'n toegepaste spanning van 5 mV by bestendige toestand Eocp. Voor die potensiaalswaai was die elektrodes in rustmodus totdat 'n stabiele waarde van die vrye korrosiepotensiaal bereik is. Die polarisasiekrommes is toe gemeet van -0.2 tot 1.5 V as 'n funksie van Eocp teen 'n skandeerspoed van 0.166 mV/s. Elke toets is 3 keer herhaal met en sonder P. aeruginosa.
Monsters vir metallografiese analise is meganies gepoleer met nat 2000-grit SiC-papier en toe verder gepoleer met 'n 0.05 µm Al2O3-poeiersuspensie vir optiese waarneming. Metallografiese analise is uitgevoer met behulp van 'n optiese mikroskoop. Die monsters is geëts met 'n 10 gew.%-oplossing van kaliumhidroksied 43.
Na inkubasie is die monsters 3 keer gewas met fosfaatgebufferde soutoplossing (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) en toe vir 10 uur met 2.5% (v/v) glutaraldehied gefikseer om biofilms te fikseer. Dit is toe gedehidreer met gemengde etanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% en 100% volgens volume) voor lugdroging. Laastens word 'n goudfilm op die oppervlak van die monster neergelê om geleidingsvermoë vir SEM-waarneming te verskaf. SEM-beelde is gefokus op kolle met die mees sessiele P. aeruginosa-selle op die oppervlak van elke monster. Voer 'n EDS-analise uit om chemiese elemente te vind. 'n Zeiss-konfokale laserskandeermikroskoop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Duitsland) is gebruik om die putjiediepte te meet. Om korrosieputte onder die biofilm waar te neem, is die toetsmonster eers skoongemaak volgens die Chinese Nasionale Standaard (CNS) GB/T4334.4-2000 om korrosieprodukte en biofilm van die oppervlak van die toetsmonster te verwyder.
X-straal fotoelektronspektroskopie (XPS, ESCALAB250 oppervlakanalisestelsel, Thermo VG, VSA) analise is uitgevoer met behulp van 'n monochromatiese X-straalbron (aluminium Kα-lyn met 'n energie van 1500 eV en 'n drywing van 150 W) in 'n wye reeks bindingsenergieë 0 onder standaardtoestande van –1350 eV. Hoëresolusiespektra is opgeneem met behulp van 'n transmissie-energie van 50 eV en 'n stap van 0.2 eV.
Die geïnkubeerde monsters is verwyder en saggies met PBS (pH 7.4 ± 0.2) vir 15 s45 gewas. Om die bakteriese lewensvatbaarheid van biofilms op monsters waar te neem, is biofilms gekleur met behulp van die LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, VSA). Die kit bevat twee fluoreserende kleurstowwe: SYTO-9 groen fluoreserende kleurstof en propidiumjodied (PI) rooi fluoreserende kleurstof. In CLSM verteenwoordig fluoreserende groen en rooi kolletjies onderskeidelik lewende en dooie selle. Vir kleuring is 1 ml van 'n mengsel wat 3 µl SYTO-9 en 3 µl PI-oplossing bevat, vir 20 minute by kamertemperatuur (23°C) in die donker geïnkubeer. Daarna is die gekleurde monsters by twee golflengtes (488 nm vir lewende selle en 559 nm vir dooie selle) ondersoek met behulp van 'n Nikon CLSM-apparaat (C2 Plus, Nikon, Japan). Die biofilmdikte is gemeet in 3D-skandeermodus.
Hoe om hierdie artikel aan te haal: Li, H. et al. Mikrobiese korrosie van 2707 superdupleks vlekvrye staal deur Pseudomonas aeruginosa mariene biofilm. die wetenskap. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosiekraking van LDX 2101 dupleks vlekvrye staal in chloriedoplossings in die teenwoordigheid van tiosulfaat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosiekraking van LDX 2101 dupleks vlekvrye staal in chloriedoplossings in die teenwoordigheid van tiosulfaat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosiekraking van dupleks vlekvrye staal LDX 2101 in chloriedoplossings in die teenwoordigheid van tiosulfaat. 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vlekvrye staal在福代sulfate分下下南性性生于中倾僅剂 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosiekraking van dupleks vlekvrye staal LDX 2101 in chloriedoplossing in die teenwoordigheid van tiosulfaat.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekte van oplossingshittebehandeling en stikstof in beskermingsgas op die weerstand teen putkorrosie van hiperdupleks vlekvrye staalsweislasse. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekte van oplossingshittebehandeling en stikstof in beskermingsgas op die weerstand teen putkorrosie van hiperdupleks vlekvrye staalsweislasse.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS en Park, YS Effek van oplossingshittebehandeling en stikstof in beskermingsgas op die putkorrosiebestandheid van hiperdupleks vlekvrye staallasse. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS en Park, YS Effek van oplossingshittebehandeling en stikstof in beskermingsgas op die putkorrosiebestandheid van superdupleks vlekvrye staallasse.koros. die wetenskap. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Vergelykende studie in chemie van mikrobies en elektrochemies geïnduseerde putvorming van 316L vlekvrye staal. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Vergelykende studie in chemie van mikrobies en elektrochemies geïnduseerde putvorming van 316L vlekvrye staal.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. en Lewandowski, Z. Vergelykende chemiese studie van mikrobiologiese en elektrochemiese putvorming van 316L vlekvrye staal. 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. en Lewandowski, Z. Vergelykende chemiese studie van mikrobiologiese en elektrochemies geïnduseerde putvorming in 316L vlekvrye staal.koros. die wetenskap. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Die elektrochemiese gedrag van 2205 dupleks vlekvrye staal in alkaliese oplossings met verskillende pH in die teenwoordigheid van chloried. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Die elektrochemiese gedrag van 2205 dupleks vlekvrye staal in alkaliese oplossings met verskillende pH in die teenwoordigheid van chloried.Luo H., Dong KF, Lee HG en Xiao K. Elektrochemiese gedrag van dupleks vlekvrye staal 2205 in alkaliese oplossings met verskillende pH in die teenwoordigheid van chloried. Luo, H., Dong, CF, Li, XG en Xiao, K. 2205. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrochemiese gedrag van 双相vlekvrye staal in die teenwoordigheid van chloried by verskillende pH in alkaliese oplossing.Luo H., Dong KF, Lee HG en Xiao K. Elektrochemiese gedrag van dupleks vlekvrye staal 2205 in alkaliese oplossings met verskillende pH in die teenwoordigheid van chloried.Elektrochem. Tydskrif. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Die invloed van mariene biofilms op korrosie: 'n Beknopte oorsig. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Die invloed van mariene biofilms op korrosie: 'n Beknopte oorsig.Little, BJ, Lee, JS en Ray, RI Effekte van Mariene Biofilms op Korrosie: 'n Kort Oorsig. 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 en Ray, RI Effekte van Mariene Biofilms op Korrosie: 'n Kort Oorsig.Elektrochemie. Tydskrif. 54, 2-7 (2008).