Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında məhdud CSS dəstəyi var. Ən yaxşı təcrübə üçün yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyinizi (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq Rejimini deaktiv etməyinizi) tövsiyə edirik. Bu vaxt ərzində davamlı dəstəyi təmin etmək üçün saytı stillər və JavaScript olmadan render edəcəyik.
Mikrob korroziyası (MIC) bir çox sənayedə ciddi problemdir, çünki bu, böyük iqtisadi itkilərə səbəb ola bilər. Super dupleks paslanmayan polad 2707 (2707 HDSS) əla kimyəvi müqavimətinə görə dəniz mühitlərində istifadə olunur. Lakin, onun MIC-ə qarşı müqaviməti eksperimental olaraq nümayiş etdirilməyib. Bu tədqiqat dəniz aerob bakteriyası Pseudomonas aeruginosa tərəfindən törədilən MIC 2707 HDSS-in davranışını araşdırdı. Elektrokimyəvi analiz göstərdi ki, 2216E mühitində Pseudomonas aeruginosa biofilminin olması halında korroziya potensialında müsbət dəyişiklik və korroziya cərəyan sıxlığının artması baş verir. Rentgen fotoelektron spektroskopiyasının (XPS) təhlili biofilmin altındakı nümunənin səthində Cr tərkibində azalma göstərdi. Çuxurların vizual təhlili göstərdi ki, P. aeruginosa biofilmi 14 günlük inkubasiya müddətində maksimum 0,69 µm çuxur dərinliyi əmələ gətirmişdir. Bu kiçik olsa da, 2707 HDSS-in P. aeruginosa biofilmlərinin MIC-inə tamamilə immunitetli olmadığını göstərir.
Dupleks paslanmayan poladlar (DSS) əla mexaniki xüsusiyyətlərin və korroziyaya davamlılığın mükəmməl birləşməsi sayəsində müxtəlif sənaye sahələrində geniş istifadə olunur1,2. Bununla belə, lokal çuxurlaşma hələ də baş verir və bu poladın bütövlüyünə təsir göstərir3,4. DSS mikrob korroziyasına (MIC) davamlı deyil5,6. DSS üçün geniş tətbiqlərə 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 hallarda daha yüksək korroziyaya davamlılığa malik super dupleks paslanmayan poladlar (HDSS) tələb olunur. Bu, yüksək dərəcədə ərintili HDSS-in inkişafına səbəb oldu.
Korroziyaya davamlılıq DSS, alfa və qamma fazalarının nisbətindən asılıdır və ikinci fazaya bitişik Cr, Mo və W bölgələrində 8, 9, 10 azalır. 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 müəyyən edilən ekvivalent çuxurlaşma müqaviməti sayının (PREN) yüksək dəyərinə (45-50) malikdir. Onun əla korroziyaya davamlılığı təxminən 50% ferrit (α) və 50% austenitik (γ) fazaları ehtiva edən balanslaşdırılmış tərkibdən asılıdır. HDSS daha yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə və xlorid korroziyasına daha yüksək müqavimətə malikdir. Təkmilləşdirilmiş korroziyaya davamlılıq HDSS-in dəniz mühitləri kimi daha aqressiv xlorid mühitlərində istifadəsini genişləndirir.
MİK-lər neft-qaz və su sənayesi kimi bir çox sənayedə əsas problemdir14. MİK bütün korroziya zərərlərinin 20%-ni təşkil edir15. MİK bir çox mühitdə müşahidə edilə bilən bioelektrokimyəvi korroziyadır. Metal səthlərdə əmələ gələn biofilmlər elektrokimyəvi şəraiti dəyişdirir və bununla da korroziya prosesinə təsir göstərir. MİK korroziyasının biofilmlərdən qaynaqlandığı geniş yayılmış bir inancdır. Elektrogen mikroorqanizmlər yaşamaq üçün lazım olan enerjini əldə etmək üçün metalları yeyir17. Son MİK tədqiqatları göstərir ki, EET (hüceyrədənkənar elektron ötürülməsi) elektrogen mikroorqanizmlər tərəfindən induksiya edilən MİK-də sürəti məhdudlaşdıran amildir. Zhang və digərləri 18 elektron vasitəçilərinin Desulfovibrio sessificans hüceyrələri və 304 paslanmayan polad arasında elektronların ötürülməsini sürətləndirdiyini və daha ağır MİK hücumuna səbəb olduğunu nümayiş etdirdilər. Anning və digərləri 19 və Wenzlaff və digərləri 20 korroziyalı sulfat reduksiya edən bakteriyaların (SRB) biofilmlərinin metal substratlardan elektronları birbaşa uda biləcəyini və nəticədə ciddi çuxurların əmələ gəlməsinə səbəb ola biləcəyini göstərdilər.
DSS-in SRB, dəmir reduksiyaedici bakteriyalar (IRB) və s. ehtiva edən mühitlərdə MIC-ə qarşı həssas olduğu məlumdur. 21 Bu bakteriyalar biofilmlər altında DSS-in səthində lokal çuxur əmələ gətirir. 22, 23 DSS-dən fərqli olaraq, HDSS24 MIC yaxşı tanınmır.
Pseudomonas aeruginosa təbiətdə geniş yayılmış qram-mənfi, hərəkətli, çubuq şəkilli bir bakteriyadır25. Pseudomonas aeruginosa həmçinin dəniz mühitində əsas mikrob qrupudur və yüksək MIC konsentrasiyalarına səbəb olur. Pseudomonas korroziya prosesində fəal iştirak edir və biofilmin əmələ gəlməsi zamanı qabaqcıl kolonizator kimi tanınır. Mahat və digərləri 28 və Yuan və digərləri 29 Pseudomonas aeruginosa-nın su mühitində mülayim polad və ərintilərin korroziya sürətini artırmağa meylli olduğunu nümayiş etdirdilər.
Bu işin əsas məqsədi elektrokimyəvi metodlar, səth analizi metodları və korroziya məhsulu analizi istifadə edərək dəniz aerob bakteriyası Pseudomonas aeruginosa tərəfindən törədilən MIC 2707 HDSS-in xüsusiyyətlərini araşdırmaq idi. MIC 2707 HDSS-in davranışını öyrənmək üçün açıq dövrə potensialı (OCP), xətti polyarizasiya müqaviməti (LPR), elektrokimyəvi impedans spektroskopiyası (EIS) və potensial dinamik polyarizasiya daxil olmaqla elektrokimyəvi tədqiqatlar aparılmışdır. Korroziyaya uğramış səthdə kimyəvi elementləri aşkar etmək üçün enerji dispersiya spektrometrik analiz (EDS) aparılmışdır. Bundan əlavə, Pseudomonas aeruginosa ehtiva edən dəniz mühitinin təsiri altında oksid təbəqə passivləşməsinin sabitliyini müəyyən etmək üçün rentgen fotoelektron spektroskopiyası (XPS) istifadə edilmişdir. Çuxurların dərinliyi konfokal lazer skanlama mikroskopu (CLSM) altında ölçülmüşdür.
Cədvəl 1-də 2707 HDSS-in kimyəvi tərkibi göstərilir. 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-da 2707 HDSS üçün 37°C-də 14 gün ərzində 2216E abiotik mühitində və P. aeruginosa bulyonunda açıq dövrə potensialı (Eocp) ilə ifşa müddətinin müqayisəsi göstərilir. Bu, Eocp-də ən böyük və ən əhəmiyyətli dəyişikliyin ilk 24 saat ərzində baş verdiyini göstərir. Hər iki halda Eocp dəyərləri təxminən 16 saat ərzində -145 mV-də (SCE ilə müqayisədə) pik nöqtəsinə çatdı və sonra kəskin şəkildə aşağı düşdü, abiotik nümunə üçün -477 mV (SCE ilə müqayisədə) və -236 mV (SCE ilə müqayisədə) çatdı. 24 saatdan sonra P. aeruginosa üçün Eocp 2707 HDSS 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 tədqiqi:
(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 14 gün ərzində abiotik və Pseudomonas aeruginosa peyvənd olunmuş mühitlərə məruz qalan 2707 HDSS nümunəsinin elektrokimyəvi korroziya parametrləri göstərilir. Anod və katod əyrilərinin tangensləri standart metodlara uyğun olaraq korroziya cərəyan sıxlığı (icorr), korroziya potensialı (Ecorr) və Tafel yamacı (βα və βc) verən kəsişmələr əldə etmək üçün ekstrapolyasiya edilmişdir30,31.
Şəkil 2b-də göstərildiyi kimi, P. aeruginosa əyrisində yuxarıya doğru sürüşmə 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 nümunədəkindən (0,087 µA sm-2) dörd dəfə çoxdur.
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 Rp 2707 HDSS abiotik nümunələr üçün 1955 kΩ sm2, Pseudomonas aeruginosa nümunələri üçün isə 1429 kΩ sm2-yə çatdı. Şəkil 2c həmçinin göstərir ki, Rp dəyəri bir gündən sonra sürətlə azalıb və sonrakı 13 gün ərzində nisbətən dəyişməz qalıb. Pseudomonas aeruginosa nümunəsinin Rp dəyəri təxminən 40 kΩ sm2-dir ki, bu da bioloji olmayan nümunənin 450 kΩ sm2 dəyərindən xeyli aşağıdır.
icorr dəyəri vahid korroziya sürəti ilə mütənasibdir. Onun dəyəri aşağıdakı Stern-Giri tənliyindən hesablana bilər:
Zoe və digərlərinə görə, bu işdə Tafel yamacının B tipik dəyəri 26 mV/dek olaraq qəbul edilmişdir. Şəkil 2d göstərir ki, qeyri-bioloji nümunə 2707-nin ikorr dəyəri nisbətən sabit qalıb, P. aeruginosa nümunəsi isə ilk 24 saatdan sonra çox dəyişib. P. aeruginosa nümunələrinin ikorr dəyərləri qeyri-bioloji nəzarət nümunələrindən bir qədər yüksək olub. Bu tendensiya polyarizasiya müqavimətinin nəticələri ilə uyğun gəlir.
EIS, korroziyaya uğramış səthlərdə elektrokimyəvi reaksiyaları xarakterizə etmək üçün istifadə edilən başqa bir dağıdıcı olmayan metoddur. Abiotik mühitə və Pseudomonas aeruginosa məhluluna məruz qalan nümunələrin impedans spektrləri və hesablanmış tutum dəyərləri, nümunə səthində əmələ gələn passiv film/biofilm müqaviməti Rb, yük ötürmə müqaviməti Rct, elektrik ikiqat təbəqə tutumu Cdl (EDL) və sabit QCPE Faz element parametrləri (CPE). Bu parametrlər ekvivalent dövrə (EEC) modeli istifadə edərək məlumatları uyğunlaşdırmaqla daha da təhlil edilmişdir.
Şəkil 3-də abiotik mühitlərdə və P. aeruginosa bulyonunda müxtəlif inkubasiya müddətləri üçün 2707 HDSS nümunəsi üçün tipik Nyquist qrafikləri (a və b) və Bode qrafikləri (a' və b') göstərilir. Nyquist halqasının diametri Pseudomonas aeruginosa iştirakı ilə azalır. Bode qrafiki (Şəkil 3b') ümumi impedansın artmasını göstərir. Relaksasiya vaxt sabiti haqqında məlumat faz maksimumlarından əldə edilə bilər. Şəkil 4-də monolayer (a) və ikilayer (b) və müvafiq EEC-lərə əsaslanan fiziki strukturlar göstərilir. 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 KPI dəyəri, j xəyali ədəd və ya (-1)1/2, ω bucaq tezliyi, n isə birdən az olan KPI güc indeksidir35. Yük ötürmə müqavimətinin inversiyası (yəni 1/Rct) korroziya sürətinə uyğundur. Rct nə qədər kiçikdirsə, korroziya sürəti də bir o qədər yüksəkdir27. 14 günlük inkubasiyadan sonra Pseudomonas aeruginosa nümunələrinin Rct-si 32 kΩ sm2-ə çatdı ki, bu da bioloji olmayan nümunələrin 489 kΩ sm2-dən xeyli azdır (Cədvəl 4).
Şəkil 5-dəki CLSM və SEM şəkilləri HDSS nümunəsi 2707-nin səthindəki biofilm örtüyünün 7 gündən sonra sıx olduğunu aydın şəkildə göstərir. Lakin, 14 gündən sonra biofilm örtüyü zəif idi və bəzi ölü hüceyrələr əmələ gəldi. Cədvəl 5-də 7 və 14 gün ərzində P. aeruginosa-ya məruz qaldıqdan sonra 2707 HDSS nümunəsində 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 gün sonra 3 ölçülü CLSM təsviri, (b) 14 gün sonra 3 ölçülü CLSM təsviri, (c) 7 gün sonra SEM təsviri və (d) 14 gün sonra SEM təsviri.
EMF, 14 gün ərzində P. aeruginosa-ya məruz qalan nümunələrdə biofilmlərdə və korroziya məhsullarında kimyəvi elementlər aşkar etmişdir. Şəkil 6-da göstərilir ki, biofilmlərdə və korroziya məhsullarında C, N, O və P tərkibi təmiz metallara nisbətən xeyli 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 səviyyəli Cr və Fe, metal matrisinin korroziya səbəbindən elementlərini itirdiyini göstərir.
14 gündən sonra 2216E mühitində P. aeruginosa ilə və P. aeruginosa olmadan çuxurlar müşahidə edildi. İnkubasiyadan əvvəl nümunələrin 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 istifadə edilərək araşdırıldı. Qeyri-bioloji nəzarət nümunələrinin səthində aşkar çuxur əmələ gəlməsi aşkar edilmədi (maksimum çuxur əmələ gəlmə dərinliyi 0,02 µm). P. aeruginosa tərəfindən yaranan maksimum çuxur dərinliyi 3 nümunədən orta maksimum çuxur dərinliyinə əsasən 7 gündə 0,52 µm və 14 gündə 0,69 µm təşkil etdi (hər nümunə üçün 10 maksimum çuxur dərinliyi seçildi). Müvafiq olaraq 0,42 ± 0,12 µm və 0,52 ± 0,15 µm nailiyyəti (Cədvəl 5). Bu çuxur dərinliyi dəyərləri kiçikdir, lakin vacibdir.
(a) məruz qalmadan 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 tərkib 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 nümunələrindən (C və D nümunələri) xeyli aşağı idi. P. aeruginosa nümunəsi üçün Cr2p nüvəsi səviyyəsindəki spektral əyri, müvafiq olaraq Cr, Cr2O3, CrO3 və Cr(OH)3-ə aid edilə bilən 574.4, 576.6, 578.3 və 586.8 eV bağlanma enerjilərinə (BE) malik dörd pik komponentinə uyğunlaşdırılmışdır (Şəkil 9a və b). Qeyri-bioloji nümunələr üçün əsas Cr 2p səviyyəsinin spektri Şəkil 9c və d-də müvafiq olaraq Cr (BE üçün 573.80 eV) və Cr2O3 (BE üçün 575.90 eV) üçün iki əsas pikdən ibarətdir. Abiotik nümunələr və P. aeruginosa nümunələri arasındakı ən təəccüblü fərq Cr6+-ın olması və biofilmin altında Cr(OH)3-ün (BE 586.8 eV) daha yüksək nisbi nisbəti idi.
2707 HDSS nümunəsinin səthinin iki mühitdə geniş XPS spektrləri müvafiq olaraq 7 və 14 gündür.
(a) P. aeruginosa ilə 7 gün, (b) P. aeruginosa ilə 14 gün, (c) abiotik mühitdə 7 gün və (d) abiotik mühitdə 14 gün.
HDSS əksər mühitlərdə yüksək səviyyədə korroziyaya davamlılıq nümayiş etdirir. Kim və digərləri2 bildirmişdir ki, HDSS UNS S32707 PREN-i 45-dən çox olan yüksək dərəcədə ərintili DSS kimi müəyyən edilmişdir. Bu işdə nümunə 2707 HDSS-in PREN dəyəri 49 idi. Bu, yüksək xrom tərkibi və turşu mühitlərdə və yüksək xlorid tərkibi olan mühitlərdə faydalı olan molibden və nikelin yüksək tərkibi ilə əlaqədardır. 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 biofilm MIC-lərinə tamamilə qarşı 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. Bundan sonra biofilm nümunənin səthini tamamilə örtür və Eocp nisbətən sabitləşir36. Lakin, bioloji Eocp səviyyəsi qeyri-bioloji Eocp səviyyəsindən xeyli yüksək idi. Bu fərqin P. aeruginosa biofilmlərinin əmələ gəlməsi ilə əlaqəli olduğuna inanmaq üçün əsaslar var. Şəkil 2d-də P. aeruginosa-nın iştirakı ilə icorr 2707 HDSS dəyəri 0,627 μA sm-2-yə çatdı ki, bu da abiotik nəzarətdəkindən (0,063 μA sm-2) xeyli yüksəkdir ki, bu da EIS ilə ölçülən Rct dəyərinə uyğun idi. İlk bir neçə gün ərzində P. aeruginosa bulyonundakı impedans dəyərləri P. aeruginosa hüceyrələrinin yapışması və biofilmlərin əmələ gəlməsi səbəbindən artmışdır. Lakin, biofilm nümunə səthini tamamilə örtdükdə, impedans azalır. Qoruyucu təbəqə əsasən biofilmlərin və biofilm metabolitlərinin əmələ gəlməsi səbəbindən hücuma məruz qalır. Nəticə etibarilə, korroziyaya davamlılıq zamanla azalmış və P. aeruginosa-nın yapışması lokal korroziyaya səbəb olmuşdur. Abiotik mühitlərdəki tendensiyalar fərqli idi. Qeyri-bioloji nəzarətin korroziyaya davamlılığı P. aeruginosa bulyonuna məruz qalan nümunələrin müvafiq dəyərindən xeyli yüksək idi. Bundan əlavə, abiotik nümunələr üçün Rct 2707 HDSS dəyəri 14-cü gündə 489 kΩ sm2-ə çatdı ki, bu da P. aeruginosa-nın iştirakı ilə Rct dəyərindən (32 kΩ sm2) 15 dəfə yüksəkdir. Beləliklə, 2707 HDSS steril mühitdə əla korroziyaya davamlılığa malikdir, lakin P. aeruginosa biofilmlərindən gələn MIC-lərə qarşı 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. Bu halda, katod reaksiyası oksigenin reduksiyasıdır. P. aeruginosa-nın olması korroziya cərəyanının sıxlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırdı, abiotik nəzarətdəkindən təxminən bir dərəcə yüksəkdir. Bu, P. aeruginosa biofilminin 2707 HDSS-in lokal korroziyasını artırdığını göstərir. Yuan və digərləri29 Cu-Ni 70/30 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 işdəki MIC 2707 HDSS-ni izah edə bilər. Aerob biofilmlərin altında daha az oksigen də ola bilər. Buna görə də, metal səthinin oksigenlə yenidən passivləşdirilməsindən imtina bu işdə MIC-ə töhfə verən amil ola bilər.
Dikinson və digərləri 38, kimyəvi və elektrokimyəvi reaksiyaların sürətinin nümunə səthindəki oturaq bakteriyaların metabolik aktivliyindən və korroziya məhsullarının təbiətindən birbaşa təsirlənə biləcəyini irəli sürdülər. Şəkil 5 və Cədvəl 5-də göstərildiyi kimi, hüceyrələrin sayı və biofilmin qalınlığı 14 gündən sonra azalıb. Bu, 14 gündən sonra 2707 HDSS səthindəki oturaq hüceyrələrin əksəriyyətinin 2216E mühitində qida maddələrinin tükənməsi və ya 2707 HDSS matrisindən zəhərli metal ionlarının sərbəst buraxılması səbəbindən ölməsi ilə izah edilə bilər. Bu, toplu təcrübələrin məhdudlaşdırılmasıdır.
Bu işdə, P. aeruginosa biofilmi 2707 HDSS səthindəki biofilm altında Cr və Fe-nin lokal tükənməsinə səbəb olmuşdur (Şəkil 6). Cədvəl 6, C nümunəsi ilə müqayisədə D nümunəsində Fe və Cr-nin azalmasını göstərir ki, bu da P. aeruginosa biofilminin yaratdığı həll olmuş Fe və Cr-nin ilk 7 gün ərzində davam etdiyini göstərir. Dəniz mühitini simulyasiya etmək üçün 2216E mühiti istifadə olunur. Tərkibində 17700 ppm Cl- var ki, bu da təbii dəniz suyundakı tərkibi ilə müqayisə edilə bilər. 17700 ppm Cl--nin olması XPS ilə təhlil edilən 7 və 14 günlük abiotik nümunələrdə Cr-nin azalmasının əsas səbəbi olmuşdur. P. aeruginosa nümunələri ilə müqayisədə, abiotik nümunələrdə Cr-nin həll olması, 2707 HDSS-nin abiotik şəraitdə xlora güclü müqaviməti səbəbindən daha az olmuşdur. Şəkil 9-da passivləşdirici filmdə Cr6+-ın olması göstərilir. Çen və Kleyton tərəfindən irəli sürüldüyü kimi, bu, P. aeruginosa biofilmləri tərəfindən polad səthlərdən xromun təmizlənməsində iştirak edə bilər.
Bakteriyaların böyüməsi səbəbindən, becərmədən əvvəl və sonra mühitin pH dəyərləri müvafiq olaraq 7,4 və 8,2 idi. Beləliklə, P. aeruginosa biofilminin altında, toplu mühitdə nisbətən yüksək pH olduğuna görə üzvi turşu korroziyasının bu işə töhfə verməsi ehtimalı azdır. Qeyri-bioloji nəzarət mühitinin pH dəyəri 14 günlük sınaq dövründə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədi (ilkin 7,4-dən son 7,5-ə qədər). İnkubasiyadan sonra toxum 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 böyükdür. 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-dən daha yaxşı MIC-lərə qarşı müqavimət göstərir. Bu, təəccüblü olmamalıdır, çünki 2707 HDSS daha uzun passivləşmə təmin edən, P. aeruginosa-nın depassivləşdirilməsini daha çətinləşdirən və zərərli ikincil çöküntü olmadan balanslaşdırılmış faza quruluşuna görə çuxurlaşmaya səbəb olan daha yüksək Cr səviyyələrinə malikdir.
Nəticə olaraq, abiotik mühitdəki əhəmiyyətsiz çuxurlarla müqayisədə P. aeruginosa bulyonunda 2707 HDSS-in səthində MIC çuxurları tapılmışdır. Bu iş göstərir ki, 2707 HDSS 2205 DSS-dən daha yaxşı MIC-ə qarşı müqavimət göstərir, lakin P. aeruginosa biofilmi sayəsində MIC-ə qarşı tamamilə immunitetli deyil. Bu nəticələr dəniz mühiti üçün uyğun paslanmayan poladların seçilməsinə və ömrünün uzadılmasına kömək edir.
Çinin Şenyanq şəhərindəki Şimal-Şərq Universitetinin (NEU) Metallurgiya Məktəbi tərəfindən təqdim edilən 2707 HDSS üçün kupon. 2707 HDSS-in element tərkibi NEU Materialların Təhlili və Sınaq Departamenti tərəfindən təhlil edilmiş Cədvəl 1-də göstərilmişdir. Bütün nümunələr 1180°C-də 1 saat ərzində bərk məhlul üçün emal edilmişdir. Korroziya sınağından əvvəl, üst açıq səth sahəsi 1 sm2 olan sikkə formalı 2707 HDSS, silikon karbid zımpara ilə 2000 qritə qədər cilalanmış və sonra 0,05 µm Al2O3 toz məhlulu 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 ərzində sterilizasiya edilmişdir. Daha sonra istifadə etməzdən əvvəl 0,5 saat ərzində ultrabənövşəyi (UB) işıq altında havada qurudulmuşdur.
Dəniz Pseudomonas aeruginosa ştammı MCCC 1A00099 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 aerob şəraitdə 250 ml kolbalarda və 500 ml şüşə elektrokimyəvi hüceyrələrdə yetişdirilmişdir. Ortamın tərkibində (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 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 pepton, 1.0 maya ekstraktı və 0.1 dəmir sitrat var. Peyvənddən 20 dəqiqə əvvəl 121°C-də avtoklavda saxlayın. 400x böyütmə ilə işıq mikroskopu altında hemositometr ilə oturaq və plankton hüceyrələri sayın. Peyvənddən dərhal sonra planktonik Pseudomonas aeruginosa-nın ilkin konsentrasiyası təxminən 106 hüceyrə/ml idi.
Elektrokimyəvi testlər orta həcmi 500 ml olan klassik üç elektrodlu şüşə elementdə aparılmışdır. Platin təbəqəsi və doymuş kalomel elektrodu (SAE) müvafiq olaraq əks və istinad elektrodları kimi xidmət edən duz körpüləri ilə doldurulmuş Luggin kapilyarları vasitəsilə reaktora qoşulmuşdur. İşçi elektrodların istehsalı üçün hər nümunəyə rezinləşdirilmiş mis məftil birləşdirilmiş və epoksid qatranı ilə örtülmüş, bir tərəfində işçi elektrod üçün təxminən 1 sm2 qorunmamış sahə qoyulmuşdur. 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 ilə 5 mV arasında Eocp və 1 Hz nümunə götürmə tezliyi ilə 0,125 mV s-1 skanlama sürətində qeyd edilmişdir. EIS, sabit vəziyyətdəki Eocp-də 5 mV tətbiq olunan gərginlik istifadə edilərək 0,01 ilə 10.000 Hz tezlik diapazonunda sinus dalğası ilə həyata keçirildi. Potensial süpürmədən əvvəl, sərbəst korroziya potensialının sabit bir dəyərinə çatana qədər elektrodlar boş rejimdə idilər. Daha sonra polyarizasiya əyriləri 0,166 mV/s skanlama sürətində Eocp-nin funksiyası olaraq -0,2 ilə 1,5 V arasında ölçüldü. Hər bir sınaq P. aeruginosa ilə və P. aeruginosa olmadan 3 dəfə təkrarlandı.
Metalloqrafik analiz üçün nümunələr mexaniki olaraq yaş 2000 qrit SiC kağızı ilə 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 %-li kalium hidroksid 43 məhlulu ilə həkk olunmuşdur.
İnkubasiyadan sonra nümunələr 3 dəfə fosfat tamponlu salin (PBS) (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 hissə-hissə etanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% və 100% həcm) ilə susuzlaşdırıldı. Nəhayət, SEM müşahidəsi üçün keçiricilik təmin etmək məqsədilə nümunənin səthinə qızıl təbəqə çəkildi. SEM görüntüləri hər nümunənin səthində ən çox hərəkətsiz P. aeruginosa hüceyrələri olan nöqtələrə yönəldildi. Kimyəvi elementləri tapmaq üçün EDS analizi aparın. Çuxur dərinliyini ölçmək üçün Zeiss konfokal lazer skanlama mikroskopundan (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Almaniya) istifadə edildi. Biofilmin altındakı korroziya çuxurlarını müşahidə etmək üçün sınaq nümunəsi əvvəlcə Çin Milli Standartı (CNS) GB/T4334.4-2000-ə uyğun olaraq təmizləndi və sınaq nümunəsinin səthindən korroziya məhsulları və biofilm çıxarıldı.
Rentgen fotoelektron spektroskopiyası (XPS, ESCALAB250 səth analiz sistemi, Thermo VG, ABŞ) təhlili, -1350 eV standart şərtlər altında geniş 0 bağlanma enerjisi diapazonunda monoxromatik rentgen mənbəyi (enerjisi 1500 eV və gücü 150 Vt olan alüminium Kα xətti) istifadə edilərək aparılmışdır. Yüksək qətnaməli spektrlər 50 eV ötürmə enerjisi və 0,2 eV addım 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: SYTO-9 yaşıl flüoresan boya və propidium yodid (PI) qırmızı flüoresan boya. CLSM-də flüoresan yaşıl və qırmızı 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°C) qaranlıqda 20 dəqiqə inkubasiya edildi. Daha sonra boyanmış nümunələr Nikon CLSM aparatı (C2 Plus, Nikon, Yaponiya) istifadə edilərək iki dalğa uzunluğunda (canlı hüceyrələr üçün 488 nm və ölü hüceyrələr üçün 559 nm) araşdırıldı. Biofilmin qalınlığı 3D skan rejimində ölçüldü.
Bu məqaləyə necə istinad etmək olar: Li, H. və b. Pseudomonas aeruginosa dəniz biofilmi tərəfindən 2707 super dupleks paslanmayan poladın mikrob korroziyası. elm. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiosulfatın iştirakı ilə xlorid məhlullarında LDX 2101 dupleks paslanmayan poladın gərgin korroziya krekinqi. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiosulfatın iştirakı ilə xlorid məhlullarında LDX 2101 dupleks paslanmayan poladın gərgin korroziya krekinqi. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korrozionnoe rastrreskivanie pod napryajeniem duplexnoy nerjaveyuschey LDX 2101-də LDX 2101-də rütubətli xloridovların qəbulu. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiosulfatın iştirakı ilə xlorid məhlullarında ikiqat paslanmayan polad LDX 2101-in gərginlikli korroziya krekinqi. 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paslanmayan polad在福代sulfat分下下南性性生于中图僅僅 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korrozionnoe rastreskivanie pod napryajeniem duplexnoy nerjaveyuschey LDX 2101-də rastvore xlorida və yapışqan tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiosulfat iştirakı ilə xlorid məhlulunda ikiqat paslanmayan polad LDX 2101-in gərginlikli korroziya çatlaması.coros Science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Hiper dupleks paslanmayan polad qaynaqlarının çuxur korroziyasına qarşı müqavimətinə məhlulun istiliklə işlənməsinin və qoruyucu qazdakı azotun təsiri. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Hiper dupleks paslanmayan polad qaynaqlarının çuxur korroziyasına qarşı müqavimətinə məhlulun istiliklə işlənməsinin və qoruyucu qazdakı azotun təsiri.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS və Park, YS Hiperdupleks paslanmayan polad qaynaqlarının çuxur korroziyasına qarşı müqavimətinə məhlulun istiliklə işlənməsinin və qoruyucu qazdakı azotun təsiri. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS və Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS və Park, YS Məhlulun istiliklə işlənməsinin və qoruyucu qazdakı azotun super dupleks paslanmayan polad qaynaqlarının çuxur korroziyasına davamlılığına təsiri.Koros. elm. 53, 1939–1947 (2011).
Şi, X., Avci, R., Geiser, M. və Lewandowski, Z. 316L paslanmayan poladın mikrob və elektrokimyəvi yolla induksiya edilmiş çuxurlaşmasının kimyasında müqayisəli tədqiqat. Şi, X., Avci, R., Geiser, M. və Lewandowski, Z. 316L paslanmayan poladın mikrob və elektrokimyəvi yolla induksiya edilmiş çuxurlaşmasının kimyasında müqayisəli tədqiqat.Şi, X., Avçi, R., Geyser, M. və Lewandowski, Z. 316L paslanmayan poladın mikrobioloji və elektrokimyəvi çöküntülənməsinin müqayisəli kimyəvi tədqiqi. 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砂砂 Şi, X., Avci, R., Geiser, M. və Lewandowski, Z.Şi, X., Avçi, R., Geyser, M. və Levandovski, Z. 316L paslanmayan poladda mikrobioloji və elektrokimyəvi yolla induksiya olunmuş çuxurlaşmanın müqayisəli kimyəvi tədqiqi.Koros. elm. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG və Xiao, K. Xlorid iştirakı ilə fərqli pH olan qələvi məhlullarda 2205 dupleks paslanmayan poladın elektrokimyəvi davranışı. Luo, H., Dong, CF, Li, XG və Xiao, K. Xlorid iştirakı ilə fərqli pH olan qələvi məhlullarda 2205 dupleks paslanmayan poladın elektrokimyəvi davranışı.Luo H., Dong KF, Lee HG və Xiao K. Xlorid iştirakı ilə müxtəlif pH olan qələvi məhlullarda dupleks paslanmayan polad 2205-in elektrokimyəvi davranışı. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的甀唀唵 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Qələvi məhlullarda müxtəlif pH-da xlorid iştirakı ilə paslanmayan poladın elektrokimyəvi davranışı.Luo H., Dong KF, Lee HG və Xiao K. Xlorid iştirakı ilə müxtəlif pH olan qələvi məhlullarda dupleks paslanmayan polad 2205-in elektrokimyəvi davranışı.Elektrokimya Jurnalı. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Dəniz biofilmlərinin korroziyaya təsiri: Qısa icmal. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Dəniz biofilmlərinin korroziyaya təsiri: Qısa icmal.Little, BJ, Lee, JS və Ray, RI Dəniz Biofilmlərinin Korroziyaya Təsiri: Qısa İcmal. 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 və Ray, RILittle, BJ, Lee, JS və Ray, RI Dəniz Biofilmlərinin Korroziyaya Təsiri: Qısa İcmal.Elektrokimya Jurnalı. 54, 2-7 (2008).