Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında CSS dəstəyi məhduddur. Ən yaxşı təcrübə üçün yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyinizi (və ya Internet Explorer-də uyğunluq rejimini söndürməyinizi) tövsiyə edirik. Bu vaxt ərzində davamlı dəstəyi təmin etmək üçün saytı stillər və JavaScript olmadan göstərəcəyik.
Mikrob korroziyası (MIC) bir çox sənayedə ciddi problemdir, çünki böyük iqtisadi itkilərə səbəb ola bilər. 2707 super dupleks paslanmayan polad (2707 HDSS) əla kimyəvi müqavimətinə görə dəniz mühitlərində istifadə edilmişdir. Lakin, MIC-ə qarşı müqaviməti eksperimental olaraq nümayiş etdirilməmişdir. Bu tədqiqatda dəniz aerob bakteriyası Pseudomonas aeruginosa tərəfindən törədilən 2707 HDSS-in MIC davranışı araşdırılmışdır. Elektrokimyəvi analiz göstərdi ki, 2216E mühitində Pseudomonas aeruginosa biofilminin olması halında korroziya potensialında müsbət dəyişiklik və korroziya cərəyan sıxlığında artım müşahidə edilmişdir. Rentgen fotoelektron spektroskopiyası (XPS) analizi biofilmin altındakı nümunənin səthində Cr tərkibində azalma göstərdi. Çuxurların görüntüləmə analizi göstərdi ki, P. aeruginosa biofilmi 14 günlük inkubasiya müddətində maksimum 0,69 μm çuxur dərinliyi yaratmışdır. Bu kiçik olsa da, 2707 HDSS-in... P. aeruginosa biofilmlərinin MIC-i.
Dupleks paslanmayan poladlar (DSS) əla mexaniki xüsusiyyətlərin və korroziyaya davamlılığın ideal birləşməsi səbəbindən müxtəlif sənaye sahələrində geniş istifadə olunur1,2. Lakin, lokal çuxur əmələ gəlməsi hələ də baş verir və bu, bu poladın bütövlüyünə təsir göstərir3,4.DSS mikrob korroziyasına (MIC) davamlı deyil5,6.DSS-in geniş tətbiq dairəsinə baxmayaraq, hələ də DSS-in korroziyaya davamlılığının uzunmüddətli istifadə üçün kifayət etmədiyi mühitlər mövcuddur. Bu o deməkdir ki, daha yüksək korroziyaya davamlılığa malik daha bahalı materiallar tələb olunur. Jeon və digərləri7 hətta super dupleks paslanmayan poladların (SDSS) korroziyaya davamlılığı baxımından bəzi məhdudiyyətlərə malik olduğunu aşkar etdilər. Buna görə də, bəzi tətbiqlərdə daha yüksək korroziyaya davamlılığa malik super dupleks paslanmayan poladlar (HDSS) tələb olunur. Bu, yüksək ərintili HDSS-in inkişafına səbəb oldu.
DSS-in korroziyaya davamlılığı alfa və qamma fazalarının nisbətindən və ikinci fazaya bitişik Cr, Mo və W tükənmiş bölgələrinin 8, 9, 10 nisbətindən asılıdır. HDSS yüksək miqdarda Cr, Mo və N11 ehtiva edir, buna görə də əla korroziyaya davamlılığa və çəki% Cr + 3.3 (çəki% Mo + 0.5 çəki% W) + 16 çəki% N12 ilə təyin olunan yüksək dəyərli (45-50) Çuxur Çöküntüsünə Müqavimət Ekvivalenti Sayına (PREN) malikdir. Əla korroziyaya davamlılığı təxminən 50% ferrit (α) və 50% austenit (γ) fazalarından ibarət balanslaşdırılmış tərkibə əsaslanır, HDSS daha yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə və ənənəvi DSS13-dən daha yüksək müqavimətə malikdir. Xlorid korroziya xüsusiyyətləri. Təkmilləşdirilmiş korroziyaya davamlılıq HDSS-in dəniz mühitləri kimi daha korroziyalı xlorid mühitlərində istifadəsini genişləndirir.
MIC-lər neft və qaz və su təchizatı kimi bir çox sənayedə əsas problemdir14. MIC bütün korroziya zərərlərinin 20%-ni təşkil edir15. MIC bir çox mühitdə müşahidə edilə bilən bioelektrokimyəvi korroziyadır. Metal səthlərdə əmələ gələn biofilmlər elektrokimyəvi şəraiti dəyişdirir və bununla da korroziya prosesinə təsir göstərir. MIC korroziyasının biofilmlərdən qaynaqlandığı geniş şəkildə qəbul edilir. Elektrogen mikroorqanizmlər yaşamaq üçün davamlı enerji əldə etmək üçün metalları korroziyaya uğradırlar17. Son MIC tədqiqatları göstərib ki, EET (hüceyrədənkənar elektron ötürülməsi) elektrogen mikroorqanizmlər tərəfindən induksiya edilən MIC-də sürəti məhdudlaşdıran amildir. Zhang və digərləri 18 elektron mediatorlarının Desulfovibrio sessificans hüceyrələri və 304 paslanmayan polad arasında elektron ötürülməsini sürətləndirdiyini və daha ağır MIC hücumuna səbəb olduğunu nümayiş etdirdilər. Enning və digərləri 19 və Venzlaff və digərləri 20 korroziyalı sulfat azaldıcı bakteriyaların (SRB) biofilmlərinin metal substratlardan elektronları birbaşa uda biləcəyini və nəticədə şiddətli çuxur korroziyasına səbəb ola biləcəyini göstərdilər.
DSS-in SRB, dəmir azaldıcı bakteriyalar (IRB) və s. olan mühitlərdə MIC-ə qarşı həssas olduğu məlumdur. 21 Bu bakteriyalar biofilmlər altında DSS səthlərində lokal çuxur əmələ gətirir. 22, 23 DSS-dən fərqli olaraq, HDSS24-ün MIC-i az məlumdur.
Pseudomonas aeruginosa təbiətdə geniş yayılmış qram-mənfi hərəkətli çubuq şəkilli bakteriyadır25. Pseudomonas aeruginosa həmçinin dəniz mühitində əsas mikrob qrupudur və poladda MIC-ə səbəb olur. Pseudomonas korroziya proseslərində yaxından iştirak edir və biofilmin əmələ gəlməsi zamanı qabaqcıl kolonizator kimi tanınır. Mahat və digərləri 28 və Yuan və digərləri 29 Pseudomonas aeruginosa-nın sulu mühitlərdə mülayim polad və ərintilərin korroziya sürətini artırmağa meylli olduğunu nümayiş etdirdilər.
Bu işin əsas məqsədi elektrokimyəvi metodlar, səth analitik üsulları və korroziya məhsulu təhlili istifadə edərək dəniz aerob bakteriyası Pseudomonas aeruginosa tərəfindən törədilən 2707 HDSS-in MIC xüsusiyyətlərini araşdırmaq idi. 2707 HDSS-in MIC davranışını öyrənmək üçün Açıq Dövrə Potensialı (OCP), Xətti Polyarizasiya Müqaviməti (LPR), Elektrokimyəvi İmpedans Spektroskopiyası (EIS) və Potensial Dinamik Polyarizasiya daxil olmaqla elektrokimyəvi tədqiqatlar aparılmışdır. Korroziyaya uğramış səthdə kimyəvi elementləri tapmaq üçün enerji dispersiya spektrometri (EDS) təhlili aparılmışdır. Bundan əlavə, Pseudomonas aeruginosa ehtiva edən dəniz mühitinin təsiri altında oksid film passivləşməsinin sabitliyini müəyyən etmək üçün rentgen fotoelektron spektroskopiyası (XPS) təhlili istifadə edilmişdir. Çuxur dərinliyi konfokal lazer skanlama mikroskopu (CLSM) altında ölçülmüşdür.
Cədvəl 1-də 2707 HDSS-in kimyəvi tərkibi sadalanır. Cədvəl 2-də 2707 HDSS-in əla mexaniki xüsusiyyətlərə malik olduğu və 650 MPa axıcılıq möhkəmliyinə malik olduğu göstərilir. Şəkil 1-də məhlulun istiliklə işlənmiş 2707 HDSS-in optik mikrostrukturu göstərilir. Təxminən 50% austenit və 50% ferrit fazalarından ibarət mikrostrukturda ikinci dərəcəli fazaları olmayan austenit və ferrit fazalarının uzanmış zolaqları görünür.
Şəkil 2a, abiotik 2216E mühitində və P. aeruginosa bulyonunda 37 °C-də 14 gün ərzində 2707 HDSS üçün açıq dövrə potensialı (Eocp) ilə ifşa müddəti arasındakı fərqi göstərir. Bu, Eocp-də ən böyük və əhəmiyyətli dəyişikliyin ilk 24 saat ərzində baş verdiyini göstərir. Hər iki halda Eocp dəyərləri təxminən 16 saat ərzində -145 mV (SCE ilə müqayisədə) pik nöqtəsinə çatdı və sonra kəskin şəkildə düşdü, abiotik nümunə və P üçün müvafiq olaraq -477 mV (SCE ilə müqayisədə) və -236 mV (SCE ilə müqayisədə) səviyyələrinə çatdı. Müvafiq olaraq Pseudomonas aeruginosa kuponları. 24 saatdan sonra P. aeruginosa üçün 2707 HDSS-in Eocp dəyəri -228 mV-də (SCE ilə müqayisədə) nisbətən sabit idi, qeyri-bioloji nümunələr üçün isə müvafiq dəyər təxminən -442 mV (SCE ilə müqayisədə) idi. P. aeruginosa-nın iştirakı ilə Eocp olduqca aşağı idi.
37 °C-də abiotik mühitdə və Pseudomonas aeruginosa bulyonunda 2707 HDSS nümunəsinin elektrokimyəvi sınaqları:
(a) Eocp məruz qalma müddətinin funksiyası kimi, (b) 14-cü gündə polyarizasiya əyriləri, (c) Rp məruz qalma müddətinin funksiyası kimi və (d) icorr məruz qalma müddətinin funksiyası kimi.
Cədvəl 3-də abiotik mühitə və Pseudomonas aeruginosa peyvənd olunmuş mühitə 14 gün ərzində məruz qalan 2707 HDSS nümunəsinin elektrokimyəvi korroziya parametr dəyərləri sadalanır. Anod və katod əyrilərinin tangensləri standart metodlara uyğun olaraq korroziya cərəyan sıxlığı (icorr), korroziya potensialı (Ecorr) və Tafel yamacları (βα və βc) verən kəsişmələrə çatmaq üçün ekstrapolyasiya edilmişdir30,31.
Şəkil 2b-də göstərildiyi kimi, P. aeruginosa əyrisinin yuxarıya doğru sürüşməsi abiotik əyri ilə müqayisədə Ecorr-un artmasına səbəb oldu. Korroziya sürəti ilə mütənasib olan icorr dəyəri Pseudomonas aeruginosa nümunəsində 0,328 μA sm-2-yə qədər artdı ki, bu da qeyri-bioloji nümunənin (0,087 μA sm-2) dörd dəfəsidir.
LPR sürətli korroziya analizi üçün klassik dağıdıcı olmayan elektrokimyəvi metoddur. Həmçinin MIC32-ni öyrənmək üçün də istifadə edilmişdir. Şəkil 2c-də polyarizasiya müqaviməti (Rp) məruz qalma müddətinin funksiyası kimi göstərilir. Daha yüksək Rp dəyəri daha az korroziya deməkdir. İlk 24 saat ərzində 2707 HDSS-in Rp-si abiotik nümunələr üçün 1955 kΩ sm2, Pseudomonas aeruginosa nümunələri üçün isə 1429 kΩ sm2 maksimum dəyərinə çatmışdır. Şəkil 2c-də həmçinin Rp dəyərinin bir gündən sonra sürətlə azaldığı və sonrakı 13 gün ərzində nisbətən dəyişməz qaldığı göstərilir. Pseudomonas aeruginosa nümunəsinin Rp dəyəri təxminən 40 kΩ sm2-dir ki, bu da qeyri-bioloji nümunənin 450 kΩ sm2 dəyərindən xeyli aşağıdır.
İkorr dəyəri vahid korroziya sürəti ilə mütənasibdir. Onun dəyəri aşağıdakı Stern-Geary tənliyindən hesablana bilər,
Zou və digərləri 33-ə əsasən, bu işdə Tafel yamacının B tipik dəyərinin 26 mV/dek olduğu qəbul edilmişdir. Şəkil 2d göstərir ki, qeyri-bioloji 2707 nümunəsinin ikorr dəyəri nisbətən sabit qalmış, P. aeruginosa nümunəsi isə ilk 24 saatdan sonra çox dəyişmişdir. P. aeruginosa nümunələrinin ikorr dəyərləri qeyri-bioloji nəzarətdən bir qədər yüksək idi. Bu tendensiya polyarizasiya müqavimətinin nəticələri ilə uyğun gəlir.
EIS, korroziyaya uğramış səthlərdə elektrokimyəvi reaksiyaları xarakterizə etmək üçün istifadə edilən başqa bir dağıdıcı olmayan bir texnikadır. Abiotik mühitə və Pseudomonas aeruginosa məhluluna məruz qalan nümunələrin impedans spektrləri və hesablanmış tutum dəyərləri, nümunənin səthində əmələ gələn passiv film/biofilmin Rb müqaviməti, Rct yük ötürmə müqaviməti, Cdl elektrik ikiqat təbəqə tutumu (EDL) və QCPE Sabit Fazalı Element (CPE) parametrləri. Bu parametrlər ekvivalent dövrə (EEC) modeli istifadə edərək məlumatları uyğunlaşdırmaqla daha da təhlil edilmişdir.
Şəkil 3, abiotik mühitdə və P. aeruginosa bulyonunda müxtəlif inkubasiya müddətləri üçün 2707 HDSS nümunəsinin tipik Nyquist qrafiklərini (a və b) və Bode qrafiklərini (a' və b') göstərir. Nyquist halqasının diametri Pseudomonas aeruginosa iştirakı ilə azalır. Bode qrafiki (Şəkil 3b') ümumi impedansın böyüklüyündə artım göstərir. Relaksasiya vaxt sabiti haqqında məlumat faz maksimumları ilə təmin edilə bilər. Şəkil 4, monolayer (a) və ikilayer (b) əsaslı fiziki strukturları və onların müvafiq EEC-lərini göstərir. CPE EEC modelinə daxil edilir. Onun giriş və impedansı aşağıdakı kimi ifadə olunur:
2707 HDSS nümunəsinin impedans spektrini uyğunlaşdırmaq üçün iki fiziki model və müvafiq ekvivalent sxemlər:
burada Y0 CPE-nin böyüklüyü, j xəyali ədəd və ya (-1)1/2, ω bucaq tezliyi və n vahiddən kiçik olan CPE güc indeksidir35. Yük ötürmə müqavimətinin tərsi (yəni 1/Rct) korroziya sürətinə uyğundur. Daha kiçik Rct daha sürətli korroziya sürəti deməkdir27. 14 günlük inkubasiyadan sonra Pseudomonas aeruginosa nümunələrinin Rct-si 32 kΩ sm2-ə çatdı ki, bu da qeyri-bioloji nümunələrin 489 kΩ sm2-dən xeyli kiçikdir (Cədvəl 4).
Şəkil 5-dəki CLSM və SEM şəkilləri 7 gündən sonra 2707 HDSS nümunəsinin səthindəki biofilm örtüyünün sıx olduğunu aydın şəkildə göstərir. Lakin, 14 gündən sonra biofilm örtüyü seyrək idi və bəzi ölü hüceyrələr meydana çıxdı. Cədvəl 5-də 7 və 14 gün ərzində P. aeruginosa-ya məruz qaldıqdan sonra 2707 HDSS nümunələrində biofilm qalınlığı göstərilir. Maksimum biofilm qalınlığı 7 gündən sonra 23,4 μm-dən 14 gündən sonra 18,9 μm-ə qədər dəyişdi. Orta biofilm qalınlığı da bu tendensiyanı təsdiqlədi. 7 gündən sonra 22,2 ± 0,7 μm-dən 14 gündən sonra 17,8 ± 1,0 μm-ə qədər azalıb.
(a) 7 gündən sonra 3 ölçülü CLSM təsviri, (b) 14 gündən sonra 3 ölçülü CLSM təsviri, (c) 7 gündən sonra SEM təsviri və (d) 14 gündən sonra SEM təsviri.
EDS, 14 gün ərzində P. aeruginosa-ya məruz qalan nümunələrdə biofilmlərdə və korroziya məhsullarında kimyəvi elementlər aşkar etmişdir. Şəkil 6 göstərir ki, biofilmlərdə və korroziya məhsullarında C, N, O və P tərkibi çılpaq metallardakından daha yüksəkdir, çünki bu elementlər biofilmlər və onların metabolitləri ilə əlaqələndirilir. Mikrobların yalnız iz miqdarında xrom və dəmirə ehtiyacı var. Biofilmdə və nümunələrin səthindəki korroziya məhsullarında yüksək səviyyədə Cr və Fe, metal matrisinin korroziya səbəbindən elementlərini itirdiyini göstərir.
14 gündən sonra 2216E mühitində P. aeruginosa ilə və P. aeruginosa olmadan çuxur əmələ gəlməsi müşahidə edildi. İnkubasiyadan əvvəl nümunənin səthi hamar və qüsursuz idi (Şəkil 7a). İnkubasiyadan və biofilm və korroziya məhsullarının çıxarılmasından sonra, Şəkil 7b və c-də göstərildiyi kimi, nümunələrin səthindəki ən dərin çuxurlar CLSM altında araşdırıldı. Qeyri-bioloji nəzarət nümunələrinin səthində heç bir aşkar çuxur tapılmadı (maksimum çuxur dərinliyi 0,02 μm). Pseudomonas aeruginosa tərəfindən yaranan maksimum çuxur dərinliyi 7 gündən sonra 0,52 μm, 14 gündən sonra isə 0,69 μm oldu. 3 nümunənin orta maksimum çuxur dərinliyinə əsasən (hər nümunə üçün 10 maksimum çuxur dərinliyi dəyəri seçildi) müvafiq olaraq 0,42 ± 0,12 μm və 0,52 ± 0,15 μm-ə çatdı (Cədvəl 5). Bu çuxur dərinliyi dəyərləri kiçik, lakin vacibdir.
(a) Təsirə məruz qalmazdan əvvəl, (b) abiotik mühitdə 14 gün və (c) Pseudomonas aeruginosa bulyonunda 14 gün.
Şəkil 8-də müxtəlif nümunə səthlərinin XPS spektrləri göstərilir və hər bir səth üçün təhlil edilən kimyəvi tərkiblər Cədvəl 6-da ümumiləşdirilib. Cədvəl 6-da P. aeruginosa-nın iştirakı ilə Fe və Cr-nin atom faizləri (A və B nümunələri) qeyri-bioloji nəzarət nümunələrinin (C və D nümunələri) göstəricilərindən xeyli aşağı idi. P. aeruginosa nümunəsi üçün Cr 2p nüvə səviyyəli spektral əyrisi müvafiq olaraq Cr, Cr2O3, CrO3 və Cr(OH)3-ə aid edilə bilən 574.4, 576.6, 578.3 və 586.8 eV bağlanma enerjisi (BE) dəyərləri olan dörd pik komponentinə uyğunlaşdırılmışdır (Şəkil 9a və b). Qeyri-bioloji nümunələr üçün Cr 2p nüvə səviyyəli spektri Şəkil 1-də Cr (BE üçün 573.80 eV) və Cr2O3 (BE üçün 575.90 eV) üçün iki əsas pikdən ibarətdir. müvafiq olaraq 9c və d. Abiotik və P. aeruginosa nümunələri arasındakı ən təəccüblü fərq, biofilmin altında Cr6+ və Cr(OH)3-ün daha yüksək nisbi hissəsinin (BE 586.8 eV) olması idi.
2707 HDSS nümunəsinin səthinin iki mühitdə geniş XPS spektrləri müvafiq olaraq 7 gün və 14 gündür.
(a) P. aeruginosa ilə 7 günlük təmas, (b) P. aeruginosa ilə 14 günlük təmas, (c) abiotik mühitdə 7 gün və (d) abiotik mühitdə 14 gün.
HDSS əksər mühitlərdə yüksək səviyyədə korroziyaya davamlılıq nümayiş etdirir. Kim və digərləri 2 UNS S32707 HDSS-in PREN-i 45-dən çox olan yüksək dərəcədə ərintili DSS kimi təyin olunduğunu bildirmişdir. Bu işdə 2707 HDSS nümunəsinin PREN dəyəri 49 idi. Bu, onun yüksək xrom tərkibi və yüksək molibden və Ni səviyyələri ilə əlaqədardır ki, bu da turşu və yüksək xlorid mühitlərində faydalıdır. Bundan əlavə, yaxşı balanslaşdırılmış tərkib və qüsursuz mikrostruktur struktur sabitliyi və korroziyaya davamlılıq üçün faydalıdır. Lakin, əla kimyəvi müqavimətinə baxmayaraq, bu işdəki eksperimental məlumatlar 2707 HDSS-in P. aeruginosa biofilmlərinin MIC-inə tamamilə immunitetli olmadığını göstərir.
Elektrokimyəvi nəticələr göstərdi ki, P. aeruginosa bulyonundakı 2707 HDSS-in korroziya sürəti 14 gündən sonra qeyri-bioloji mühitlə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. Şəkil 2a-da ilk 24 saat ərzində həm abiotik mühitdə, həm də P. aeruginosa bulyonunda Eocp-də azalma müşahidə edilmişdir. Daha sonra biofilm nümunənin səthini örtməyi tamamlamışdır və Eocp nisbətən sabitləşir36. Lakin, bioloji Eocp səviyyəsi qeyri-bioloji Eocp-dən daha yüksək idi. Bu fərqin P. aeruginosa biofilminin əmələ gəlməsi ilə əlaqəli olduğuna inanmaq üçün əsas var. Şəkil 2d-də P. aeruginosa-nın iştirakı ilə 2707 HDSS-in icorr dəyəri 0,627 μA sm-2-yə çatdı ki, bu da abiotik nəzarətdən (0,063 μA sm-2) bir qədər yüksək idi ki, bu da EIS ilə ölçülən Rct dəyəri ilə uyğun gəlirdi. İlk bir neçə gün ərzində P-də impedans dəyərləri. aeruginosa bulyonu P. aeruginosa hüceyrələrinin yapışması və biofilmlərin əmələ gəlməsi səbəbindən artmışdır. Lakin, biofilm nümunənin səthini tamamilə örtdükdə, impedans azalır. Biofilmlərin və biofilm metabolitlərinin əmələ gəlməsi səbəbindən ilk növbədə qoruyucu təbəqə hücuma məruz qalır. Buna görə də, korroziyaya davamlılıq zamanla azaldı və P. aeruginosa-nın yapışması lokal korroziyaya səbəb oldu. Abiotik mühitlərdəki tendensiyalar fərqli idi. Qeyri-bioloji nəzarətin korroziyaya davamlılığı P. aeruginosa bulyonuna məruz qalan nümunələrin müvafiq dəyərindən daha yüksək idi. Bundan əlavə, abiotik nümunələr üçün 2707 HDSS-in Rct dəyəri 14-cü gündə 489 kΩ sm2-yə çatdı ki, bu da P. aeruginosa-nın iştirakı ilə Rct dəyərinin (32 kΩ sm2) 15 qatı idi. Buna görə də, 2707 HDSS steril mühitdə əla korroziyaya davamlılığa malikdir, lakin P. aeruginosa biofilmlərinin MIC hücumuna davamlı deyil.
Bu nəticələr Şəkil 2b-dəki polyarizasiya əyrilərindən də müşahidə edilə bilər. Anod budaqlanması Pseudomonas aeruginosa biofilminin əmələ gəlməsi və metal oksidləşmə reaksiyaları ilə əlaqələndirilmişdir. Eyni zamanda katodik reaksiya oksigenin reduksiyasıdır. P. aeruginosa-nın olması korroziya cərəyanının sıxlığını xeyli artırdı, bu da abiotik nəzarətdən təxminən bir dərəcə yüksəkdir. Bu, P. aeruginosa biofilminin 2707 HDSS-in lokal korroziyasını artırdığını göstərir. Yuan və digərləri 29 70/30 Cu-Ni ərintisinin korroziya cərəyanının sıxlığının P. aeruginosa biofilminin təsiri altında artdığını aşkar etdilər. Bu, Pseudomonas aeruginosa biofilmləri tərəfindən oksigenin reduksiyasının biokatalizinə bağlı ola bilər. Bu müşahidə həmçinin bu işdə 2707 HDSS-in MİK-ni izah edə bilər. Aerob biofilmlərin altında daha az oksigen də ola bilər. Buna görə də, metal səthinin oksigenlə yenidən passivləşdirilməməsi bu işdə MİK-ə töhfə verən amil ola bilər.
Dikinson və digərləri 38, kimyəvi və elektrokimyəvi reaksiyaların sürətinin nümunənin səthindəki oturaq bakteriyaların metabolik aktivliyindən və korroziya məhsullarının təbiətindən birbaşa təsirlənə biləcəyini irəli sürdülər. Şəkil 5 və Cədvəl 5-də göstərildiyi kimi, həm hüceyrə sayı, həm də biofilm qalınlığı 14 gündən sonra azalıb. Bunu ağlabatan şəkildə izah etmək olar ki, 14 gündən sonra 2707 HDSS səthindəki oturaq hüceyrələrin əksəriyyəti 2216E mühitində qida maddələrinin tükənməsi və ya 2707 HDSS matrisindən zəhərli metal ionlarının sərbəst buraxılması səbəbindən ölüb. Bu, toplu təcrübələrin məhdudlaşdırılmasıdır.
Bu işdə, P. aeruginosa biofilmi, 2707 HDSS səthində biofilmin altında Cr və Fe-nin lokal tükənməsini təşviq etmişdir (Şəkil 6). Cədvəl 6-da, C nümunəsi ilə müqayisədə D nümunəsində Fe və Cr-nin azalması, P. aeruginosa biofilminin yaratdığı həll olmuş Fe və Cr-nin ilk 7 gündən sonra davam etdiyini göstərir. 2216E mühiti dəniz mühitlərini simulyasiya etmək üçün istifadə olunur. Təbii dəniz suyunda olanla müqayisə edilə bilən 17700 ppm Cl- ehtiva edir. XPS tərəfindən təhlil edilən 7 və 14 günlük abiotik nümunələrdə Cr-nin azalmasının əsas səbəbi 17700 ppm Cl--nin olması idi. P. aeruginosa nümunələri ilə müqayisədə, abiotik nümunələrdə Cr-nin həll olması, 2707 HDSS-nin abiotik mühitlərdə güclü Cl− müqaviməti səbəbindən daha az idi. Şəkil 9 passivasiya filmində Cr6+-ın mövcudluğunu göstərir. O, çıxarılmasında iştirak edə bilər. Çen və Kleyton tərəfindən təklif edildiyi kimi, P. aeruginosa biofilmləri tərəfindən polad səthlərdən Cr.
Bakteriyaların böyüməsi səbəbindən, becərmədən əvvəl və sonra mühitin pH dəyərləri müvafiq olaraq 7,4 və 8,2 idi. Buna görə də, P. aeruginosa biofilminin altında, toplu mühitdə nisbətən yüksək pH olduğuna görə üzvi turşu korroziyasının bu işə töhfə verən amil olması ehtimalı azdır. Qeyri-bioloji nəzarət mühitinin pH-ı 14 günlük sınaq dövründə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədi (ilkin 7,4-dən son 7,5-ə qədər). İnkubasiyadan sonra peyvənd mühitində pH-ın artması P. aeruginosa-nın metabolik aktivliyi ilə əlaqədar idi və test zolaqları olmadığı təqdirdə pH-a eyni təsir göstərdiyi aşkar edildi.
Şəkil 7-də göstərildiyi kimi, P. aeruginosa biofilminin yaratdığı maksimum çuxur dərinliyi 0,69 μm idi ki, bu da abiotik mühitin dərinliyindən (0,02 μm) daha böyük idi. Bu, yuxarıda təsvir edilən elektrokimyəvi məlumatlarla uyğundur. 0,69 μm çuxur dərinliyi eyni şərtlər altında 2205 DSS üçün bildirilən 9,5 μm dəyərindən on dəfədən çox kiçikdir. Bu məlumatlar göstərir ki, 2707 HDSS 2205 DSS ilə müqayisədə daha yaxşı MIC müqaviməti nümayiş etdirir. Bu, təəccüblü olmamalıdır, çünki 2707 HDSS daha yüksək xrom tərkibinə malikdir və zərərli ikinci dərəcəli çöküntülər olmadan balanslaşdırılmış faza quruluşuna görə daha uzunmüddətli passivləşmə təmin edir və P. aeruginosa-nın depassivləşməsini və tutulma nöqtələrinin başlanğıcını çətinləşdirir.
Nəticə olaraq, abiotik mühitlərdə əhəmiyyətsiz dərəcədə çuxurlaşma ilə müqayisədə P. aeruginosa bulyonunda 2707 HDSS-in səthində MIC çuxurlaşması aşkar edilmişdir. Bu iş göstərir ki, 2707 HDSS 2205 DSS-dən daha yaxşı MIC müqavimətinə malikdir, lakin P. aeruginosa biofilmi səbəbindən MIC-ə qarşı tam immunitetli deyil. Bu tapıntılar dəniz mühiti üçün uyğun paslanmayan poladların seçilməsinə və təxmini xidmət müddətinə kömək edir.
2707 HDSS üçün kupon Çinin Şenyanq şəhərindəki Şimal-Şərq Universitetinin (ŞŞU) Metallurgiya Məktəbi tərəfindən təqdim olunur. 2707 HDSS-in element tərkibi NEU Materialların Təhlili və Sınaq Departamenti tərəfindən təhlil edilmiş Cədvəl 1-də göstərilmişdir. Bütün nümunələr 1 saat ərzində 1180 °C-də məhlulla işlənmişdir. Korroziya sınaqlarından əvvəl, üstü açıq səth sahəsi 1 sm2 olan sikkə formalı 2707 HDSS, silikon karbid kağızı ilə 2000 qritə qədər cilalanmış və daha sonra 0,05 μm Al2O3 toz suspenziyası ilə cilalanmışdır. Yan və alt hissələr inert boya ilə qorunur. Quruduqdan sonra nümunələr steril deionlaşdırılmış su ilə yuyulmuş və 75% (v/v) etanol ilə 0,5 saat sterilizasiya edilmişdir. Daha sonra istifadə etməzdən əvvəl 0,5 saat ərzində ultrabənövşəyi (UB) işıq altında havada qurudulmuşdur.
Dəniz Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 ştammı Çinin Xiamen Dəniz Mədəniyyəti Kolleksiya Mərkəzindən (MCCC) alınmışdır. Pseudomonas aeruginosa, Marine 2216E maye mühitindən (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Çin) istifadə edərək 37°C-də 250 ml kolbalarda və 500 ml elektrokimyəvi şüşə hüceyrələrdə aerob şəkildə yetişdirilmişdir. Orta (q/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 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5.0 pepton, 1.0 maya ekstraktı və 0.1 dəmir sitrat. Peyvənddən əvvəl 121°C-də 20 dəqiqə avtoklavda saxlayın. 400X böyütmə ilə işıq mikroskopu altında hemositometr istifadə edərək oturaq və plankton hüceyrələrini sayın. Peyvənddən dərhal sonra plankton Pseudomonas aeruginosa-nın ilkin hüceyrə konsentrasiyası təxminən 106 hüceyrə/ml idi.
Elektrokimyəvi testlər orta həcmi 500 ml olan klassik üç elektrodlu şüşə elementdə aparılmışdır. Platin təbəqə və doymuş kalomel elektrodu (SCE) müvafiq olaraq əks və istinad elektrodları kimi xidmət edən duz körpüləri ilə doldurulmuş Luggin kapilyarları vasitəsilə reaktora qoşulmuşdur. İşçi elektrodları hazırlamaq üçün hər nümunəyə rezin örtüklü mis məftil bağlanmış və epoksi ilə örtülmüş, işçi elektrod üçün təxminən 1 sm2 açıq birtərəfli səth sahəsi qalmışdır. Elektrokimyəvi ölçmələr zamanı nümunələr 2216E mühitinə yerləşdirilmiş və su hamamında sabit inkubasiya temperaturunda (37 °C) saxlanılmışdır. OCP, LPR, EIS və potensial dinamik polyarizasiya məlumatları Autolab potensiostatı (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., ABŞ) istifadə edilərək ölçülmüşdür. LPR testləri -5 və 5 mV diapazonunda Eocp ilə 0,125 mV s-1 skanlama sürətində və 1 Hz nümunə alma tezliyində qeyd edilmişdir. EIS tezlik diapazonunda sinus dalğası ilə aparılmışdır. Sabit vəziyyətdə Eocp-də 5 mV tətbiq olunan gərginlik istifadə edilərək 0,01 ilə 10,000 Hz arasında. Potensial süpürmədən əvvəl, elektrodlar sabit sərbəst korroziya potensialı dəyərinə çatana qədər açıq dövrə rejimində idilər. Daha sonra polyarizasiya əyriləri 0,166 mV/s skanlama sürətində Eocp-yə qarşı -0,2 ilə 1,5 V arasında aparıldı. Hər bir test P. aeruginosa ilə və P. aeruginosa olmadan 3 dəfə təkrarlandı.
Metalloqrafik analiz üçün nümunələr 2000 qrit yaş SiC kağızı ilə mexaniki olaraq cilalanmış və daha sonra optik müşahidə üçün 0,05 μm Al2O3 toz suspenziyası ilə cilalanmışdır. Metalloqrafik analiz optik mikroskop istifadə edilərək aparılmışdır. Nümunələr 10 çəki % kalium hidroksid məhlulu ilə həkk olunmuşdur 43.
İnkubasiyadan sonra nümunələr 3 dəfə fosfat-buferləşdirilmiş duzlu (PBS) məhlulu (pH 7.4 ± 0.2) ilə yuyuldu və sonra biofilmləri fiksasiya etmək üçün 10 saat ərzində 2.5% (v/v) qlutaraldehid ilə fiksasiya edildi. Daha sonra havada qurutmadan əvvəl etanolun dərəcəli seriyası (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% və 100% v/v) ilə susuzlaşdırıldı. Nəhayət, SEM müşahidəsi üçün keçiricilik təmin etmək üçün nümunənin səthi qızılı təbəqə ilə çiləndi. SEM görüntüləri hər bir nümunənin səthində ən çox oturaq P. aeruginosa hüceyrələri olan nöqtələrə yönəldildi. Kimyəvi elementləri tapmaq üçün EDS analizi aparın. Çuxur dərinliyini ölçmək üçün Zeiss Konfokal Lazer Skan Mikroskopu (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Almaniya) istifadə edildi. Biofilmin altındakı korroziya çuxurlarını müşahidə etmək üçün sınaq parçası əvvəlcə Çin Milli Standartlarına uyğun olaraq təmizləndi. Sınaq parçasının səthindəki korroziya məhsullarını və biofilmi təmizləmək üçün Standart (CNS) GB/T4334.4-2000.
Rentgen fotoelektron spektroskopiyası (XPS, ESCALAB250 səth analiz sistemi, Thermo VG, ABŞ) təhlili, standart şərtlər altında -1350 eV geniş bağlanma enerjisi diapazonu 0 üzərində monoxromatik rentgen mənbəyi (1500 eV enerji və 150 ​​Vt gücdə alüminium Kα xətti) istifadə edilərək aparılmışdır. Yüksək dəqiqlikli spektrlər 50 eV keçid enerjisi və 0,2 eV addım ölçüsü istifadə edilərək qeyd edilmişdir.
İnkubasiya olunmuş nümunələr çıxarıldı və 15 s45 ərzində PBS (pH 7.4 ± 0.2) ilə yumşaq bir şəkildə yuyuldu. Nümunələrdəki biofilmlərin bakteriyaların canlılığını müşahidə etmək üçün biofilmlər LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, ABŞ) istifadə edilərək boyandı. Dəstdə iki flüoresan boya var: yaşıl flüoresan SYTO-9 boyası və qırmızı flüoresan propidium yodid (PI) boyası. CLSM altında flüoresan yaşıl və qırmızı rəngli nöqtələr müvafiq olaraq canlı və ölü hüceyrələri təmsil edir. Boyama üçün 3 μl SYTO-9 və 3 μl PI məhlulu olan 1 ml qarışıq otaq temperaturunda (23 oC) qaranlıqda 20 dəqiqə inkubasiya edildi. Daha sonra boyanmış nümunələr Nikon CLSM maşını (C2 Plus, Nikon, Yaponiya) istifadə edilərək iki dalğa uzunluğunda (canlı hüceyrələr üçün 488 nm və ölü hüceyrələr üçün 559 nm) müşahidə edildi. Biofilmin qalınlığı 3 ölçülü skan rejimində ölçüldü.
Bu məqaləyə necə istinad etmək olar: Li, H. və b. Dəniz Pseudomonas aeruginosa tərəfindən istehsal edilən 2707 super dupleks paslanmayan poladın mikrob korroziyası.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dupleks paslanmayan poladın xlorid məhlulunda tiosulfatın iştirakı ilə gərgin korroziya krekinqi.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Məhlulun istiliklə işlənməsinin və qoruyucu qazdakı azotun super dupleks paslanmayan polad qaynaqlarının çuxur korroziyasına davamlılığına təsiri.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Şi, X., Avci, R., Geiser, M. və Lewandowski, Z. 316L Paslanmayan Poladda Mikrob və Elektrokimyəvi Təsirli Çuxur Korroziyasının Müqayisəli Kimyəvi Tədqiqi.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Xlorid iştirakı ilə müxtəlif pH-lı qələvi məhlullarda 2205 dupleks paslanmayan poladın elektrokimyəvi davranışı.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Dəniz biofilmlərinin korroziyaya təsiri: qısa icmal.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).