Täname teid Nature.com-i külastamise eest. Teie kasutataval brauseriversioonil on piiratud CSS-i tugi. Parima kogemuse saamiseks soovitame teil kasutada värskendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim). Seni aga renderdame saiti jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Mikroobne korrosioon (MIC) on tõsine probleem paljudes tööstusharudes, kuna see võib põhjustada suuri majanduslikke kahjusid. Superdupleks roostevaba terast 2707 (2707 HDSS) kasutatakse merekeskkonnas tänu oma suurepärasele keemilisele vastupidavusele. Selle vastupidavust MIC-le pole aga eksperimentaalselt tõestatud. Käesolevas uuringus uuriti mere aeroobse bakteri Pseudomonas aeruginosa põhjustatud MIC 2707 HDSS käitumist. Elektrokeemiline analüüs näitas, et Pseudomonas aeruginosa biokile juuresolekul 2216E keskkonnas toimub positiivne muutus korrosioonipotentsiaalis ja korrosioonivoolutiheduse suurenemine. Röntgenfotoelektronspektroskoopia (XPS) analüüs näitas Cr-sisalduse vähenemist proovi pinnal biokile all. Süvendite visuaalne analüüs näitas, et P. aeruginosa biokile tekitas 14-päevase inkubatsiooni jooksul maksimaalse süvendi sügavuse 0,69 µm. Kuigi see on väike, näitab see, et 2707 HDSS ei ole P. aeruginosa biokilede MIC suhtes täielikult immuunne.
Dupleks-roostevaba terast (DSS) kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes tänu suurepäraste mehaaniliste omaduste ja korrosioonikindluse täiuslikule kombinatsioonile1,2. Siiski esineb siiski lokaliseeritud punktkorrosiooni, mis mõjutab selle terase terviklikkust3,4. DSS ei ole vastupidav mikroobsele korrosioonile (MIC)5,6. Vaatamata DSS-i laiale rakendusalale on siiski keskkondi, kus DSS-i korrosioonikindlus ei ole pikaajaliseks kasutamiseks piisav. See tähendab, et on vaja kallimaid materjale, millel on suurem korrosioonikindlus. Jeon jt7 leidsid, et isegi superdupleks-roostevabadel terastel (SDSS) on korrosioonikindluse osas teatud piirangud. Seetõttu on mõnel juhul vaja suurema korrosioonikindlusega superdupleks-roostevaba terast (HDSS). See viis kõrglegeeritud HDSS-i väljatöötamiseni.
DSS-i korrosioonikindlus sõltub alfa- ja gammafaaside suhtest ning on ammendatud Cr-, Mo- ja W-piirkondades 8, 9, 10, mis külgnevad teise faasiga. HDSS sisaldab suurt Cr-i, Mo-d ja N11-d, mistõttu on sellel suurepärane korrosioonikindlus ja kõrge ekvivalentse punktkorrosioonikindluse arvu (PREN) väärtus (45–50), mis on määratud massiprotsendi Cr + 3,3 (massiprotsendi Mo + 0,5 massiprotsendi W) + 16 massiprotsendi N12 abil. Selle suurepärane korrosioonikindlus sõltub tasakaalustatud koostisest, mis sisaldab ligikaudu 50% ferriitset (α) ja 50% austeniitset (γ) faasi. HDSS-il on paremad mehaanilised omadused ja suurem vastupidavus kloriidkorrosioonile. Parem korrosioonikindlus laiendab HDSS-i kasutamist agressiivsemates kloriidikeskkondades, näiteks merekeskkonnas.
MIC-d on suur probleem paljudes tööstusharudes, näiteks nafta-, gaasi- ja veetööstuses14. MIC moodustab 20% kõigist korrosioonikahjustustest15. MIC on bioelektrokeemiline korrosioon, mida võib täheldada paljudes keskkondades. Metallpindadele moodustunud biokiled muudavad elektrokeemilisi tingimusi, mõjutades seeläbi korrosiooniprotsessi. Üldiselt arvatakse, et MIC-korrosiooni põhjustavad biokiled. Elektrogeensed mikroorganismid söövad metalle, et saada ellujäämiseks vajalikku energiat17. Hiljutised MIC-uuringud on näidanud, et EET (ekstratsellulaarne elektronülekanne) on elektrogeensete mikroorganismide poolt indutseeritud MIC-i kiirust piirav tegur. Zhang jt18 näitasid, et elektronide vahendajad kiirendavad elektronide ülekannet Desulfovibrio sessificans rakkude ja 304 roostevaba terase vahel, mille tulemuseks on tugevam MIC-rünnak. Anning jt19 ja Wenzlaff jt20 on näidanud, et söövitavate sulfaatredutseerivate bakterite (SRB) biokiled võivad otse metallpindadelt elektrone absorbeerida, mille tulemuseks on tugev punktsioon.
On teada, et DSS on tundlik minimaalse inhibeeriva kontsentratsiooni (MIC) suhtes keskkondades, mis sisaldavad SRB-sid, rauda redutseerivaid baktereid (IRB-sid) jne.21. Need bakterid põhjustavad DSS-i pinnal biokilede all lokaliseeritud süvendeid22,23. Erinevalt DSS-ist ei ole HDSS24 MIC hästi teada.
Pseudomonas aeruginosa on gramnegatiivne, liikuv, vardakujuline bakter, mis on looduses laialt levinud25. Pseudomonas aeruginosa on ka merekeskkonnas oluline mikroobide rühm, põhjustades kõrgenenud MIK kontsentratsioone. Pseudomonas osaleb aktiivselt korrosiooniprotsessis ja on tuntud kui biokile moodustumise pioneerkolonisaator. Mahat jt28 ja Yuan jt29 näitasid, et Pseudomonas aeruginosa kipub suurendama pehme terase ja sulamite korrosioonikiirust veekeskkonnas.
Selle töö peamine eesmärk oli uurida mere aeroobse bakteri Pseudomonas aeruginosa põhjustatud MIC 2707 HDSS omadusi, kasutades elektrokeemilisi meetodeid, pinnaanalüüsi meetodeid ja korrosioonisaaduste analüüsi. MIC 2707 HDSS käitumise uurimiseks viidi läbi elektrokeemilised uuringud, sealhulgas avatud ahela potentsiaali (OCP), lineaarse polarisatsiooni takistuse (LPR), elektrokeemilise impedantsi spektroskoopia (EIS) ja potentsiaalse dünaamilise polarisatsiooni analüüs. Korrodeerunud pinnal keemiliste elementide tuvastamiseks viidi läbi energiadispersioonspektromeetriline analüüs (EDS). Lisaks kasutati röntgenfotoelektronspektroskoopiat (XPS), et määrata oksiidkile passivatsiooni stabiilsust Pseudomonas aeruginosa sisaldava merekeskkonna mõjul. Süvendite sügavust mõõdeti konfokaalse laserskaneeriva mikroskoobi (CLSM) abil.
Tabel 1 näitab 2707 HDSS keemilist koostist. Tabel 2 näitab, et 2707 HDSS-il on suurepärased mehaanilised omadused ja voolavuspiir 650 MPa. Joonisel 1 on näidatud lahuses kuumtöödeldud 2707 HDSS-i optiline mikrostruktuur. Mikrostruktuuris, mis sisaldab umbes 50% austeniiti ja 50% ferriidifaase, on nähtavad austeniidi ja ferriidi faaside piklikud ribad ilma sekundaarsete faasideta.
Joonisel 2a on näidatud avatud vooluringi potentsiaali (Eocp) sõltuvus 2707 HDSS-i puhul 2216E abiootilises keskkonnas ja P. aeruginosa puljongis 14 päeva jooksul temperatuuril 37 °C. See näitab, et Eocp suurim ja olulisem muutus toimub esimese 24 tunni jooksul. Mõlemal juhul saavutasid Eocp väärtused haripunkti umbes 16 tunni pärast -145 mV juures (võrreldes SCE-ga) ja langesid seejärel järsult, ulatudes vastavalt abiootilise proovi ja P. Pseudomonas aeruginosa proovide puhul -477 mV-ni (võrreldes SCE-ga) ja -236 mV-ni (võrreldes SCE-ga). 24 tunni pärast oli P. aeruginosa Eocp 2707 HDSS väärtus suhteliselt stabiilne -228 mV juures (võrreldes SCE-ga), samas kui mittebioloogiliste proovide vastav väärtus oli ligikaudu -442 mV (võrreldes SCE-ga). P. aeruginosa juuresolekul oli Eocp üsna madal.
2707 HDSS proovi elektrokeemiline uuring abiootilises keskkonnas ja Pseudomonas aeruginosa puljongis temperatuuril 37 °C:
(a) Eocp säritusaja funktsioonina, (b) polarisatsioonikõverad 14. päeval, (c) Rp säritusaja funktsioonina ja (d) icorr säritusaja funktsioonina.
Tabel 3 näitab 2707 HDSS-proovi elektrokeemilise korrosiooni parameetreid, mida eksponeeriti abiootilisele ja Pseudomonas aeruginosa inokuleeritud söötmele 14 päeva jooksul. Anoodi ja katoodkõverate puutujaid ekstrapoleeriti, et saada lõikepunktid, mis annavad korrosioonivoolutiheduse (icorr), korrosioonipotentsiaali (Ecorr) ja Tafel'i tõusu (βα ja βc) vastavalt standardmeetoditele30,31.
Nagu joonisel 2b näidatud, põhjustas P. aeruginosa kõvera ülespoole nihkumine Ecorr suurenemise võrreldes abiootilise kõveraga. icorr väärtus, mis on proportsionaalne korrosioonikiirusega, suurenes Pseudomonas aeruginosa proovis 0,328 µA cm-2-ni, mis on neli korda suurem kui mittebioloogilises proovis (0,087 µA cm-2).
LPR on klassikaline mittepurustav elektrokeemiline meetod kiireks korrosioonianalüüsiks. Seda on kasutatud ka MIC32 uurimiseks. Joonisel 2c on näidatud polarisatsioonitakistus (Rp) kokkupuuteaja funktsioonina. Kõrgem Rp väärtus tähendab väiksemat korrosiooni. Esimese 24 tunni jooksul saavutas Rp 2707 HDSS abiootiliste proovide puhul haripunkti 1955 kΩ cm2 ja Pseudomonas aeruginosa proovide puhul 1429 kΩ cm2. Joonis 2c näitab ka, et Rp väärtus vähenes kiiresti ühe päeva pärast ja püsis seejärel järgmise 13 päeva jooksul suhteliselt muutumatuna. Pseudomonas aeruginosa proovi Rp väärtus on umbes 40 kΩ cm2, mis on palju madalam kui mittebioloogilise proovi 450 kΩ cm2 väärtus.
icorr väärtus on proportsionaalne ühtlase korrosioonikiirusega. Selle väärtuse saab arvutada järgmise Sterni-Giri võrrandi abil:
Zoe jt 33 andmetel võeti käesolevas töös Tafel'i tõusu B tüüpiliseks väärtuseks 26 mV/dec. Joonis 2d näitab, et mittebioloogilise proovi 2707 icorr püsis suhteliselt stabiilsena, samas kui P. aeruginosa proovi icorr väärtused kõikusid esimese 24 tunni möödudes oluliselt. P. aeruginosa proovide icorr väärtused olid suurusjärgu võrra kõrgemad kui mittebioloogilistel kontrollproovidel. See trend on kooskõlas polarisatsioonitakistuse tulemustega.
EIS on veel üks mittepurustav meetod, mida kasutatakse korrodeerunud pindadel toimuvate elektrokeemiliste reaktsioonide iseloomustamiseks. Abiootilisele keskkonnale ja Pseudomonas aeruginosa lahusele eksponeeritud proovide impedantsspektrid ja arvutatud mahtuvusväärtused, proovi pinnale moodustunud passiivkile/biokile takistus Rb, laenguülekande takistus Rct, elektriline kaksikkihi mahtuvus Cdl (EDL) ja konstantsed QCPE faasielemendi parameetrid (CPE). Neid parameetreid analüüsiti edasi andmete sobitamise teel ekvivalentskeemi (EEC) mudeli abil.
Joonisel 3 on näidatud tüüpilised Nyquisti graafikud (a ja b) ja Bode graafikud (a' ja b') 2707 HDSS proovi kohta abiootilises keskkonnas ja P. aeruginosa puljongis erinevate inkubatsiooniaegade korral. Nyquisti rõnga läbimõõt väheneb Pseudomonas aeruginosa juuresolekul. Bode graafik (joonis 3b') näitab kogutakistuse suurenemist. Relaksatsiooniaja konstandi kohta saab teavet faasimaksimumidest. Joonisel 4 on näidatud monokihil (a) ja kaksikihil (b) põhinevad füüsikalised struktuurid ning vastavad elektrilised konstandid (EEC). CPE on EEC mudelisse sisse viidud. Selle admittants ja impedants on väljendatud järgmiselt:
Kaks füüsikalist mudelit ja vastavad ekvivalentahelad näidise 2707 HDSS impedantsispektri sobitamiseks:
kus Y0 on KPI väärtus, j on imaginaarav ehk (-1)1/2, ω on nurksagedus ja n on KPI võimsusindeks, mis on väiksem kui üks35. Laenguülekande takistuse inversioon (st 1/Rct) vastab korrosioonikiirusele. Mida väiksem on Rct, seda suurem on korrosioonikiirus27. Pärast 14-päevast inkubatsiooni ulatus Pseudomonas aeruginosa proovide Rct väärtuseni 32 kΩ cm2, mis on palju väiksem kui mittebioloogiliste proovide 489 kΩ cm2 (tabel 4).
Joonisel 5 olevad CLSM- ja SEM-pildid näitavad selgelt, et HDSS-proovi 2707 pinnal olev biokile kate on 7 päeva pärast tihe. 14 päeva pärast oli biokile katvus aga halb ja ilmusid mõned surnud rakud. Tabel 5 näitab 2707 HDSS-proovi biokile paksust pärast kokkupuudet P. aeruginosaga 7 ja 14 päeva jooksul. Maksimaalne biokile paksus muutus 7 päeva pärast 23,4 µm-lt 18,9 µm-ni 14 päeva pärast. Keskmine biokile paksus kinnitas seda suundumust. See vähenes 7 päeva pärast 22,2 ± 0,7 μm-lt 17,8 ± 1,0 μm-ni 14 päeva pärast.
(a) 3D CLSM-pilt 7 päeva möödudes, (b) 3D CLSM-pilt 14 päeva möödudes, (c) SEM-pilt 7 päeva möödudes ja (d) SEM-pilt 14 päeva möödudes.
Elektromagnetvälja abil tuvastati 14 päeva jooksul P. aeruginosa'ga kokkupuutunud proovide biokiledes ja korrosioonisaadustes keemilisi elemente. Joonisel 6 on näha, et C, N, O ja P sisaldus biokiledes ja korrosioonisaadustes on oluliselt kõrgem kui puhastes metallides, kuna need elemendid on seotud biokilede ja nende metaboliitidega. Mikroobid vajavad vaid kroomi ja rauda jälgi. Kõrge Cr ja Fe sisaldus biokiles ja proovide pinnal olevates korrosioonisaadustes näitab, et metallmaatriks on korrosiooni tõttu elemente kaotanud.
14 päeva pärast täheldati söötmes 2216E P. aeruginosa'ga ja ilma selleta auke. Enne inkubeerimist oli proovide pind sile ja defektideta (joonis 7a). Pärast inkubeerimist ja biokile ning korrosioonisaaduste eemaldamist uuriti proovide pinnal olevaid sügavaimaid auke CLSM-i abil, nagu on näidatud joonistel 7b ja c. Mittebioloogiliste kontrollide pinnal ei leitud ilmseid auke (maksimaalne aukude sügavus 0,02 µm). P. aeruginosa põhjustatud maksimaalne aukude sügavus oli 7 päeva pärast 0,52 µm ja 14 päeva pärast 0,69 µm, mis põhineb 3 proovi keskmisel maksimaalsel aukude sügavusel (iga proovi jaoks valiti 10 maksimaalset aukude sügavust). Saavutati vastavalt 0,42 ± 0,12 µm ja 0,52 ± 0,15 µm (tabel 5). Need aukude sügavuse väärtused on väikesed, kuid olulised.
a) enne kokkupuudet, b) 14 päeva abiootilises keskkonnas ja c) 14 päeva Pseudomonas aeruginosa puljongis.
Joonisel 8 on näidatud erinevate proovipindade XPS-spektrid ja iga pinna jaoks analüüsitud keemiline koostis on kokku võetud tabelis 6. Tabelis 6 olid Fe ja Cr aatomiprotsendid P. aeruginosa juuresolekul (proovid A ja B) palju madalamad kui mittebioloogilistel kontrollidel (proovid C ja D). P. aeruginosa proovi puhul sobitati Cr2p tuuma tasemel olev spektraalkõver nelja piigikomponendiga, mille sidumisenergiad (BE) olid vastavalt 574,4, 576,6, 578,3 ja 586,8 eV, mida saab omistada vastavalt Cr-le, Cr2O3-le, CrO3-le ja Cr(OH)3-le (joonis 9a ja b). Mittebioloogiliste proovide puhul sisaldab peamise Cr2p taseme spekter kahte peamist piiki Cr (573,80 eV BE jaoks) ja Cr2O3 (575,90 eV BE jaoks) jaoks vastavalt joonistel 9c ja d. Kõige silmatorkavam erinevus abiootiliste proovide ja P. aeruginosa proovide vahel oli Cr6+ esinemine ja Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) suurem suhteline osakaal biokile all.
Proovi 2707 HDSS pinna laiad XPS-spektrid kahes keskkonnas on vastavalt 7 ja 14 päeva.
a) 7 päeva kokkupuudet P. aeruginosaga, b) 14 päeva kokkupuudet P. aeruginosaga, c) 7 päeva abiootilises keskkonnas ja d) 14 päeva abiootilises keskkonnas.
HDSS-il on enamikus keskkondades kõrge korrosioonikindlus. Kim jt2 teatasid, et HDSS UNS S32707 identifitseeriti kui tugevalt legeeritud DSS, mille PREN-väärtus oli üle 45. Proovi 2707 HDSS PREN-väärtus oli selles töös 49. See on tingitud suurest kroomisisaldusest ning suurest molübdeeni ja nikli sisaldusest, mis on kasulikud happelises keskkonnas ja kõrge kloriidisisaldusega keskkondades. Lisaks on hästi tasakaalustatud koostis ja defektideta mikrostruktuur kasulikud struktuurilise stabiilsuse ja korrosioonikindluse jaoks. Vaatamata suurepärasele keemilisele vastupidavusele näitavad käesoleva töö eksperimentaalsed andmed, et 2707 HDSS ei ole P. aeruginosa biokile MIC-de suhtes täielikult immuunne.
Elektrokeemilised tulemused näitasid, et 2707 HDSS korrosioonikiirus P. aeruginosa puljongis suurenes 14 päeva pärast märkimisväärselt võrreldes mittebioloogilise keskkonnaga. Joonisel 2a on täheldatud Eocp vähenemist nii abiootilises keskkonnas kui ka P. aeruginosa puljongis esimese 24 tunni jooksul. Pärast seda katab biokile täielikult proovi pinna ja Eocp muutub suhteliselt stabiilseks36. Bioloogilise Eocp tase oli aga palju kõrgem kui mittebioloogilise Eocp tase. On alust arvata, et see erinevus on seotud P. aeruginosa biokilede moodustumisega. Joonisel 2d on näha, et P. aeruginosa juuresolekul saavutas icorr 2707 HDSS väärtus 0,627 μA cm-2, mis on suurusjärgu võrra kõrgem kui abiootilises kontrollis (0,063 μA cm-2), mis oli kooskõlas EIS-i abil mõõdetud Rct väärtusega. Esimeste päevade jooksul suurenesid impedantsi väärtused P. aeruginosa puljongis P. aeruginosa rakkude kinnitumise ja biokilede moodustumise tõttu. Kui aga biokile katab proovi pinna täielikult, siis impedants väheneb. Kaitsekihti rünnatakse peamiselt biokilede ja biokile metaboliitide moodustumise tõttu. Selle tagajärjel vähenes korrosioonikindlus aja jooksul ja P. aeruginosa kinnitumine põhjustas lokaliseeritud korrosiooni. Abiootilistes keskkondades olid trendid erinevad. Mittebioloogilise kontrolli korrosioonikindlus oli palju kõrgem kui P. aeruginosa puljongiga kokkupuutunud proovide vastav väärtus. Lisaks ulatus abiootiliste lisandite puhul Rct 2707 HDSS väärtus 14. päeval 489 kΩ cm2-ni, mis on 15 korda kõrgem kui Rct väärtus (32 kΩ cm2) P. aeruginosa juuresolekul. Seega on 2707 HDSS-il suurepärane korrosioonikindlus steriilses keskkonnas, kuid see ei ole vastupidav P. aeruginosa biokilede MIC-dele.
Neid tulemusi võib näha ka joonistel 2b olevatelt polarisatsioonikõveratelt. Anoodne hargnemine on seostatud Pseudomonas aeruginosa biokile moodustumise ja metalli oksüdatsioonireaktsioonidega. Sel juhul on katoodseks reaktsiooniks hapniku redutseerimine. P. aeruginosa olemasolu suurendas oluliselt korrosioonivoolutihedust, umbes suurusjärgu võrra rohkem kui abiootilises kontrollis. See näitab, et P. aeruginosa biokile suurendab 2707 HDSS-i lokaliseeritud korrosiooni. Yuan jt29 leidsid, et Cu-Ni 70/30 sulami korrosioonivoolutihedus suurenes P. aeruginosa biokile toimel. See võib olla tingitud hapniku redutseerimise biokatalüüsist Pseudomonas aeruginosa biokilede poolt. See tähelepanek võib selgitada ka käesolevas töös esinevat MIC 2707 HDSS-i. Aeroobsete biokilede all võib olla ka vähem hapnikku. Seetõttu võib metallpinna hapnikuga uuesti passiveerimise keeldumine olla selles töös MIC-d soodustav tegur.
Dickinson jt. 38 väitsid, et keemiliste ja elektrokeemiliste reaktsioonide kiirust saab otseselt mõjutada proovi pinnal olevate sessiilsete bakterite metaboolne aktiivsus ja korrosioonisaaduste olemus. Nagu on näidatud joonisel 5 ja tabelis 5, vähenesid rakkude arv ja biokile paksus 14 päeva pärast. Seda saab mõistlikult seletada asjaoluga, et 14 päeva pärast suri enamik 2707 HDSS pinnal olevaid sessiilseid rakke 2216E söötme toitainete ammendumise või 2707 HDSS maatriksist toksiliste metalliioonide vabanemise tõttu. See on partiikatsete piirang.
Selles töös aitas P. aeruginosa biokile kaasa Cr ja Fe lokaalsele vähenemisele biokile all 2707 HDSS pinnal (joonis 6). Tabel 6 näitab Fe ja Cr vähenemist proovis D võrreldes prooviga C, mis näitab, et P. aeruginosa biokile põhjustatud lahustunud Fe ja Cr püsisid esimesed 7 päeva. Merekeskkonna simuleerimiseks kasutatakse keskkonda 2216E. See sisaldab 17700 ppm Cl⁻, mis on võrreldav selle sisaldusega looduslikus merevees. 17700 ppm Cl⁻ esinemine oli peamine põhjus Cr vähenemisele 7- ja 14-päevastes abiootilistes proovides, mida analüüsiti XPS-iga. Võrreldes P. aeruginosa proovidega oli Cr lahustumine abiootilistes proovides palju väiksem tänu 2707 HDSS tugevale klooriresistentsusele abiootilistes tingimustes. Joonisel 9 on näidatud Cr6+ esinemine passiivkiles. See võib olla seotud kroomi eemaldamisega teraspindadelt P. aeruginosa biokilede abil, nagu Chen ja Clayton on pakkunud.
Bakterite kasvu tõttu olid söötme pH väärtused enne ja pärast kultiveerimist vastavalt 7,4 ja 8,2. Seega on ebatõenäoline, et P. aeruginosa biokile all orgaanilise happe korrosioon sellele tööle kaasa aitab, kuna puistekeskkonna pH on suhteliselt kõrge. Mittebioloogilise kontrollkeskkonna pH ei muutunud 14-päevase katseperioodi jooksul oluliselt (algselt 7,4-lt lõplikule 7,5-le). Külvikeskkonna pH tõus pärast inkubeerimist oli tingitud P. aeruginosa metaboolsest aktiivsusest ja leiti, et sellel on testribadeta pH-le sama mõju.
Nagu joonisel 7 näidatud, oli P. aeruginosa biokile põhjustatud maksimaalne süvendi sügavus 0,69 µm, mis on palju suurem kui abiootilisel keskkonnal (0,02 µm). See on kooskõlas eespool kirjeldatud elektrokeemiliste andmetega. Süvendi sügavus 0,69 µm on enam kui kümme korda väiksem kui 2205 DSS-i puhul samades tingimustes teatatud 9,5 µm väärtus. Need andmed näitavad, et 2707 HDSS-il on parem vastupidavus MIC-dele kui 2205 DSS-il. See ei tohiks olla üllatav, kuna 2707 HDSS-il on kõrgem Cr-tase, mis tagab pikema passivatsiooni, raskendab P. aeruginosa depassivatsiooni ning oma tasakaalustatud faasistruktuuri tõttu ilma kahjuliku sekundaarse sadestumiseta põhjustab see süvendi teket.
Kokkuvõtteks võib öelda, et P. aeruginosa puljongis leiti 2707 HDSS pinnalt MIC-augukesi, võrreldes abiootilises keskkonnas esinevate ebaoluliste aukudega. See töö näitab, et 2707 HDSS-il on MIC suhtes parem vastupidavus kui 2205 DSS-il, kuid see ei ole P. aeruginosa biokile tõttu MIC suhtes täielikult immuunne. Need tulemused aitavad valida sobivaid roostevabasid teraseid ja pikendada nende eluiga merekeskkonnas.
Kupong 2707 HDSS-ile on väljastatud Northeasterni Ülikooli (NEU) Metallurgiakooli poolt Shenyangis, Hiinas. 2707 HDSS-i elementide koostis on esitatud tabelis 1 ning seda analüüsis NEU materjalide analüüsi ja testimise osakond. Kõiki proove töödeldi tahke lahuse saamiseks temperatuuril 1180 °C 1 tund. Enne korrosioonikatseid poleeriti mündikujuline 2707 HDSS, mille ülemine avatud pind oli 1 cm2, ränikarbiidist liivapaberiga kareduseni 2000 ja seejärel 0,05 µm Al2O3 pulbrilise suspensiooniga. Küljed ja põhi on kaitstud inertse värviga. Pärast kuivatamist pesti proove steriilse deioniseeritud veega ja steriliseeriti 75% (v/v) etanooliga 0,5 tundi. Seejärel kuivatati neid enne kasutamist õhu käes ultraviolettvalguses (UV).
Merebakteri Pseudomonas aeruginosa tüvi MCCC 1A00099 osteti Hiinast Xiameni merekultuuride kollektsioonikeskusest (MCCC). Pseudomonas aeruginosa kasvatati aeroobsetes tingimustes temperatuuril 37 °C 250 ml kolbides ja 500 ml klaasist elektrokeemilistes rakkudes, kasutades Marine 2216E vedelkeskkonda (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Hiina). Sööde sisaldab (g/l): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2SO4, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2CO3, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0016 6NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 peptooni, 1,0 pärmiekstrakti ja 0,1 raudtsitraati. Autoklaavige enne inokuleerimist 20 minutit temperatuuril 121 °C. Loendage istuvad ja planktonrakud hemotsütomeetriga valgusmikroskoobi all 400x suurendusega. Planktonilise Pseudomonas aeruginosa algkontsentratsioon vahetult pärast inokuleerimist oli ligikaudu 106 rakku/ml.
Elektrokeemilised katsed viidi läbi klassikalises kolmeelektroodiga klaaskambris, mille keskmine ruumala oli 500 ml. Plaatinaleht ja küllastunud kalomelelektrood (SAE) ühendati reaktoriga soolasildadega täidetud Luggini kapillaaride kaudu, mis toimisid vastavalt vastu- ja võrdluselektroodidena. Tööelektroodide valmistamiseks kinnitati igale proovile kummeeritud vasktraat ja kaeti see epoksüvaiguga, jättes tööelektroodi jaoks ühele küljele umbes 1 cm2 kaitsmata ala. Elektrokeemiliste mõõtmiste ajal asetati proovid 2216E keskkonda ja hoiti konstantsel inkubatsioonitemperatuuril (37 °C) veevannis. OCP, LPR, EIS ja potentsiaalse dünaamilise polarisatsiooni andmed mõõdeti Autolab potentsiostaadiga (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). LPR katsed registreeriti skaneerimiskiirusel 0,125 mV s-1 vahemikus -5 kuni 5 mV, kasutades Eocp-d ja diskreetimissagedust 1 Hz. EIS viidi läbi siinuslainega sagedusvahemikus 0,01 kuni 10 000 Hz, kasutades rakendatud pinget 5 mV püsiseisundi Eocp juures. Enne potentsiaali pühkimist olid elektroodid jõudeolekus, kuni saavutati vaba korrosioonipotentsiaali stabiilne väärtus. Seejärel mõõdeti polarisatsioonikõveraid vahemikus -0,2 kuni 1,5 V Eocp funktsioonina skaneerimiskiirusega 0,166 mV/s. Iga testi korrati 3 korda P. aeruginosaga ja ilma.
Metallograafiliseks analüüsiks mõeldud proovid poleeriti mehaaniliselt niiske 2000-liivase SiC-paberiga ja seejärel poleeriti optiliseks vaatluseks täiendavalt 0,05 µm Al2O3 pulbri suspensiooniga. Metallograafiline analüüs viidi läbi optilise mikroskoobi abil. Proovid söövitati 10 massiprotsendilise kaaliumhüdroksiidi 43 lahusega.
Pärast inkubeerimist pesti proove 3 korda fosfaatpuhverdatud soolalahusega (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) ja fikseeriti seejärel 2,5% (v/v) glutaraldehüüdiga 10 tundi biokilede fikseerimiseks. Seejärel dehüdreeriti see enne õhkkuivatamist portsjonitega etanooliga (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ja 100% mahu järgi). Lõpuks sadestati proovi pinnale kuldkile, et tagada SEM-vaatluseks juhtivus. SEM-pildid fokuseeriti iga proovi pinnal asuvatele kõige sessiilsemate P. aeruginosa rakkudega kohtadele. Keemiliste elementide leidmiseks teostati EDS-analüüs. Auku sügavuse mõõtmiseks kasutati Zeissi konfokaalset laserskaneerivat mikroskoopi (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Saksamaa). Biokile all olevate korrosiooniaukude jälgimiseks puhastati uuritav proov esmalt vastavalt Hiina riiklikule standardile (CNS) GB/T4334.4-2000, et eemaldada uuritava proovi pinnalt korrosiooniproduktid ja biokile.
Röntgenfotoelektronspektroskoopia (XPS, ESCALAB250 pinnaanalüüsi süsteem, Thermo VG, USA) analüüs viidi läbi monokromaatilise röntgenikiirgusallika (alumiinium Kα liin energiaga 1500 eV ja võimsusega 150 W) abil laias sidumisenergiate vahemikus 0 standardtingimustes –1350 eV. Kõrgresolutsiooniga spektrid registreeriti, kasutades läbilaskvusenergiat 50 eV ja sammu 0,2 eV.
Inkubeeritud proovid eemaldati ja pesti õrnalt PBS-iga (pH 7,4 ± 0,2) 15 sekundit. Biokilede bakteriaalse elujõulisuse jälgimiseks proovidel värviti biokilesid LIVE/DEAD BacLight bakteriaalse elujõulisuse komplektiga (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Komplekt sisaldab kahte fluorestseeruvat värvainet: rohelist fluorestseeruvat värvainet SYTO-9 ja punast fluorestseeruvat värvainet propiidiumjodiidi (PI). CLSM-is tähistavad fluorestseeruvad rohelised ja punased täpid vastavalt elusaid ja surnud rakke. Värvimiseks inkubeeriti 1 ml segu, mis sisaldas 3 µl SYTO-9 ja 3 µl PI lahust, 20 minutit toatemperatuuril (23 °C) pimedas. Seejärel uuriti värvitud proove kahel lainepikkusel (488 nm elusrakkude ja 559 nm surnud rakkude jaoks), kasutades Nikoni CLSM-aparaati (C2 Plus, Nikon, Jaapan). Biokile paksust mõõdeti 3D-skaneerimisrežiimis.
Kuidas seda artiklit tsiteerida: Li, H. jt. 2707 superdupleksroostevaba terase mikroobne korrosioon Pseudomonas aeruginosa mere biokile poolt. The Science. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. ja Zucchi, F. LDX 2101 dupleks-roostevaba terase pingekorrosioonimõranemine kloriidilahustes tiosulfaadi juuresolekul. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. ja Zucchi, F. LDX 2101 dupleks-roostevaba terase pingekorrosioonimõranemine kloriidilahustes tiosulfaadi juuresolekul. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. ja Zucchi, F. Dupleks-roostevaba terase LDX 2101 pingekorrosioonimõranemine kloriidilahustes tiosulfaadi juuresolekul. 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roostevaba teras在福代sulfate分下下南性性生于中图像 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. ja Zucchi, F. Dupleks-roostevaba terase LDX 2101 pingekorrosioonimõranemine kloriidilahuses tiosulfaadi juuresolekul.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ja Park, YS. Lahuskuumutamise ja kaitsegaasi lämmastiku mõju hüperdupleks-roostevabast terasest keevisõmbluste punktkorrosioonikindlusele. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ja Park, YS. Lahuskuumutamise ja kaitsegaasi lämmastiku mõju hüperdupleks-roostevabast terasest keevisõmbluste punktkorrosioonikindlusele.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ja Park, YS. Lahuse kuumtöötluse ja kaitsegaasi lämmastiku mõju hüperdupleks-roostevabast terasest keevisõmbluste punktkorrosioonikindlusele. 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 ja Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS ja Park, YS. Lahuse kuumtöötluse ja kaitsegaasi lämmastiku mõju superdupleks-roostevabast terasest keevisõmbluste punktkorrosioonikindlusele.Koros. Teadus. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. ja Lewandowski, Z. 316L roostevaba terase mikroobselt ja elektrokeemiliselt indutseeritud punktkorrosiooni keemias võrdlev uuring. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. ja Lewandowski, Z. 316L roostevaba terase mikroobselt ja elektrokeemiliselt indutseeritud punktkorrosiooni keemias võrdlev uuring.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ja Lewandowski, Z. 316L roostevaba terase mikrobioloogilise ja elektrokeemilise punktkorrosiooni võrdlev keemiline uuring. 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趃研研 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. ja Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ja Lewandowski, Z. 316L roostevaba terase mikrobioloogiliselt ja elektrokeemiliselt indutseeritud punktsiooni võrdlev keemiline uuring.Koros. Teadus. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG ja Xiao, K. 2205 dupleksroostevaba terase elektrokeemiline käitumine erineva pH-ga aluselistes lahustes kloriidi juuresolekul. Luo, H., Dong, CF, Li, XG ja Xiao, K. 2205 dupleksroostevaba terase elektrokeemiline käitumine erineva pH-ga aluselistes lahustes kloriidi juuresolekul.Luo H., Dong KF, Lee HG ja Xiao K. Dupleks-roostevaba terase 2205 elektrokeemiline käitumine erineva pH-ga aluselistes lahustes kloriidi juuresolekul. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性㺶液中的电匡 Luo, H., Dong, CF, Li, XG ja Xiao, K. 2205 Roostevabast terasest valmistatud elektrokeemiline käitumine kloriidi juuresolekul erineva pH juures aluselises lahuses.Luo H., Dong KF, Lee HG ja Xiao K. Dupleks-roostevaba terase 2205 elektrokeemiline käitumine erineva pH-ga aluselistes lahustes kloriidi juuresolekul.Elektrokeemia ajakiri. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS ja Ray, RI. Mere biokilede mõju korrosioonile: kokkuvõtlik ülevaade. Little, BJ, Lee, JS ja Ray, RI. Mere biokilede mõju korrosioonile: kokkuvõtlik ülevaade.Little, BJ, Lee, JS ja Ray, RI. Mereliste biokilede mõju korrosioonile: lühike ülevaade. 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 ja Ray, RILittle, BJ, Lee, JS ja Ray, RI. Mereliste biokilede mõju korrosioonile: lühike ülevaade.Elektrokeemia ajakiri. 54, 2–7 (2008).