Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi peramban yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan peramban yang lebih baru (atau menonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Korosi mikroba (MIC) merupakan masalah serius di banyak industri, karena dapat menyebabkan kerugian ekonomi yang besar. Baja tahan karat super dupleks 2707 (2707 HDSS) digunakan di lingkungan laut karena ketahanan kimianya yang sangat baik. Namun, ketahanannya terhadap MIC belum dibuktikan secara eksperimental. Studi ini meneliti perilaku MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteri aerob laut Pseudomonas aeruginosa. Analisis elektrokimia menunjukkan bahwa dengan adanya biofilm Pseudomonas aeruginosa dalam medium 2216E, terjadi perubahan positif pada potensial korosi dan peningkatan kerapatan arus korosi. Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) menunjukkan penurunan kandungan Cr pada permukaan sampel di bawah biofilm. Analisis visual lubang korosi menunjukkan bahwa biofilm P. aeruginosa menghasilkan kedalaman lubang korosi maksimum 0,69 µm selama 14 hari inkubasi. Meskipun jumlahnya kecil, hal ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC biofilm P. aeruginosa.
Baja tahan karat dupleks (DSS) banyak digunakan di berbagai industri karena kombinasi sempurna antara sifat mekanik yang sangat baik dan ketahanan korosi1,2. Namun, pitting lokal masih terjadi dan memengaruhi integritas baja ini3,4. DSS tidak tahan terhadap korosi mikroba (MIC)5,6. Meskipun DSS memiliki berbagai aplikasi, masih ada lingkungan di mana ketahanan korosi DSS tidak cukup untuk penggunaan jangka panjang. Ini berarti bahwa material yang lebih mahal dengan ketahanan korosi yang lebih tinggi diperlukan. Jeon dkk7 menemukan bahwa bahkan baja tahan karat super dupleks (SDSS) memiliki beberapa keterbatasan dalam hal ketahanan korosi. Oleh karena itu, dalam beberapa kasus, baja tahan karat super dupleks (HDSS) dengan ketahanan korosi yang lebih tinggi diperlukan. Hal ini menyebabkan pengembangan HDSS paduan tinggi.
Ketahanan korosi DSS bergantung pada rasio fase alfa dan gamma dan berkurangnya Cr, Mo dan W di daerah 8, 9, 10 yang berdekatan dengan fase kedua. HDSS mengandung kadar Cr, Mo dan N11 yang tinggi, oleh karena itu memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan nilai tinggi (45-50) dari angka ketahanan pitting setara (PREN) yang ditentukan oleh wt.% Cr + 3,3 (wt.% Mo + 0,5 wt.%W) + 16% wt. N12. Ketahanan korosi yang sangat baik ini bergantung pada komposisi seimbang yang mengandung sekitar 50% fase feritik (α) dan 50% fase austenitik (γ). HDSS memiliki sifat mekanik yang lebih baik dan ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi klorida. Peningkatan ketahanan korosi memperluas penggunaan HDSS di lingkungan klorida yang lebih agresif seperti lingkungan laut.
MIC merupakan masalah utama di banyak industri seperti industri minyak dan gas serta industri air14. MIC menyumbang 20% ​​dari seluruh kerusakan korosi15. MIC adalah korosi bioelektrokimia yang dapat diamati di banyak lingkungan. Biofilm yang terbentuk pada permukaan logam mengubah kondisi elektrokimia, sehingga memengaruhi proses korosi. Secara luas diyakini bahwa korosi MIC disebabkan oleh biofilm. Mikroorganisme elektrogenik menggerogoti logam untuk mendapatkan energi yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup17. Studi MIC terbaru menunjukkan bahwa EET (transfer elektron ekstraseluler) adalah faktor pembatas laju dalam MIC yang diinduksi oleh mikroorganisme elektrogenik. Zhang dkk. 18 menunjukkan bahwa perantara elektron mempercepat transfer elektron antara sel Desulfovibrio sessificans dan baja tahan karat 304, sehingga mengakibatkan serangan MIC yang lebih parah. Anning dkk. 19 dan Wenzlaff dkk. 20 telah menunjukkan bahwa biofilm bakteri pereduksi sulfat (SRB) korosif dapat langsung menyerap elektron dari substrat logam, sehingga mengakibatkan pitting yang parah.
DSS diketahui rentan terhadap MIC dalam media yang mengandung SRB, bakteri pereduksi besi (IRB), dll. 21 Bakteri ini menyebabkan pitting lokal pada permukaan DSS di bawah biofilm22,23. Tidak seperti DSS, MIC HDSS24 belum diketahui dengan baik.
Pseudomonas aeruginosa adalah bakteri Gram-negatif, motil, berbentuk batang yang tersebar luas di alam25. Pseudomonas aeruginosa juga merupakan kelompok mikroba utama di lingkungan laut, yang menyebabkan peningkatan konsentrasi MIC. Pseudomonas secara aktif terlibat dalam proses korosi dan dikenal sebagai kolonisator perintis selama pembentukan biofilm. Mahat dkk. 28 dan Yuan dkk. 29 menunjukkan bahwa Pseudomonas aeruginosa cenderung meningkatkan laju korosi baja lunak dan paduan di lingkungan perairan.
Tujuan utama penelitian ini adalah untuk menyelidiki sifat-sifat MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteri aerob laut Pseudomonas aeruginosa menggunakan metode elektrokimia, metode analisis permukaan, dan analisis produk korosi. Studi elektrokimia, termasuk potensial rangkaian terbuka (OCP), resistansi polarisasi linier (LPR), spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS), dan polarisasi dinamis potensial, dilakukan untuk mempelajari perilaku MIC 2707 HDSS. Analisis spektrometri dispersi energi (EDS) dilakukan untuk mendeteksi unsur-unsur kimia pada permukaan yang terkorosi. Selain itu, spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) digunakan untuk menentukan stabilitas pasivasi lapisan oksida di bawah pengaruh lingkungan laut yang mengandung Pseudomonas aeruginosa. Kedalaman lubang korosi diukur menggunakan mikroskop pemindaian laser konfokal (CLSM).
Tabel 1 menunjukkan komposisi kimia dari 2707 HDSS. Tabel 2 menunjukkan bahwa 2707 HDSS memiliki sifat mekanik yang sangat baik dengan kekuatan luluh sebesar 650 MPa. Pada Gambar 1 menunjukkan mikrostruktur optik dari 2707 HDSS yang telah mengalami perlakuan panas larutan. Dalam mikrostruktur yang mengandung sekitar 50% fase austenit dan 50% fase ferit, terlihat pita memanjang dari fase austenit dan ferit tanpa fase sekunder.
Gambar 2a menunjukkan potensial sirkuit terbuka (Eocp) terhadap waktu paparan untuk 2707 HDSS dalam medium abiotik 2216E dan kaldu P. aeruginosa selama 14 hari pada suhu 37°C. Terlihat bahwa perubahan terbesar dan paling signifikan pada Eocp terjadi dalam 24 jam pertama. Nilai Eocp dalam kedua kasus mencapai puncaknya pada -145 mV (dibandingkan dengan SCE) sekitar 16 jam dan kemudian turun tajam, mencapai -477 mV (dibandingkan dengan SCE) dan -236 mV (dibandingkan dengan SCE) untuk sampel abiotik dan kupon P. aeruginosa, masing-masing. Setelah 24 jam, nilai Eocp 2707 HDSS untuk P. aeruginosa relatif stabil pada -228 mV (dibandingkan dengan SCE), sedangkan nilai yang sesuai untuk sampel non-biologis sekitar -442 mV (dibandingkan dengan SCE). Eocp dengan adanya P. aeruginosa cukup rendah.
Studi elektrokimia terhadap 2707 sampel HDSS dalam medium abiotik dan kaldu Pseudomonas aeruginosa pada suhu 37 °C:
(a) Eocp sebagai fungsi waktu paparan, (b) kurva polarisasi pada hari ke-14, (c) Rp sebagai fungsi waktu paparan, dan (d) icorr sebagai fungsi waktu paparan.
Tabel 3 menunjukkan parameter korosi elektrokimia dari 2707 sampel HDSS yang terpapar media abiotik dan media yang diinokulasi dengan Pseudomonas aeruginosa selama periode 14 hari. Garis singgung kurva anoda dan katoda diekstrapolasi untuk mendapatkan titik potong yang memberikan kerapatan arus korosi (icorr), potensial korosi (Ecorr) dan kemiringan Tafel (βα dan βc) sesuai dengan metode standar30,31.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2b, pergeseran ke atas pada kurva P. aeruginosa menghasilkan peningkatan Ecorr dibandingkan dengan kurva abiotik. Nilai icorr, yang sebanding dengan laju korosi, meningkat menjadi 0,328 µA cm-2 pada sampel Pseudomonas aeruginosa, yang empat kali lebih besar daripada pada sampel non-biologis (0,087 µA cm-2).
LPR adalah metode elektrokimia non-destruktif klasik untuk analisis korosi cepat. Metode ini juga telah digunakan untuk mempelajari MIC32. Gambar 2c menunjukkan resistansi polarisasi (Rp) sebagai fungsi waktu paparan. Nilai Rp yang lebih tinggi berarti korosi yang lebih sedikit. Dalam 24 jam pertama, Rp 2707 HDSS mencapai puncaknya pada 1955 kΩ cm2 untuk spesimen abiotik dan 1429 kΩ cm2 untuk spesimen Pseudomonas aeruginosa. Gambar 2c juga menunjukkan bahwa nilai Rp menurun dengan cepat setelah satu hari dan kemudian relatif tidak berubah selama 13 hari berikutnya. Nilai Rp dari sampel Pseudomonas aeruginosa sekitar 40 kΩ cm2, yang jauh lebih rendah daripada nilai 450 kΩ cm2 dari sampel non-biologis.
Nilai icorr berbanding lurus dengan laju korosi seragam. Nilainya dapat dihitung dari persamaan Stern-Giri berikut:
Menurut Zoe dkk. 33, nilai tipikal kemiringan Tafel B dalam penelitian ini diambil sebesar 26 mV/dek. Gambar 2d menunjukkan bahwa icorr sampel non-biologis 2707 tetap relatif stabil, sedangkan sampel P. aeruginosa berfluktuasi sangat besar setelah 24 jam pertama. Nilai icorr sampel P. aeruginosa satu tingkat lebih tinggi daripada kontrol non-biologis. Tren ini konsisten dengan hasil resistansi polarisasi.
EIS adalah metode non-destruktif lain yang digunakan untuk mengkarakterisasi reaksi elektrokimia pada permukaan yang terkorosi. Spektrum impedansi dan nilai kapasitansi terhitung dari sampel yang terpapar lingkungan abiotik dan larutan Pseudomonas aeruginosa, resistansi lapisan pasif/biofilm Rb yang terbentuk pada permukaan sampel, resistansi transfer muatan Rct, kapasitansi lapisan ganda listrik Cdl (EDL) dan konstanta QCPE (parameter elemen fase). Parameter-parameter ini selanjutnya dianalisis dengan mencocokkan data menggunakan model rangkaian ekivalen (EEC).
Gambar 3 menunjukkan plot Nyquist (a dan b) dan plot Bode (a' dan b') yang khas untuk 2707 sampel HDSS dalam media abiotik dan kaldu P. aeruginosa untuk waktu inkubasi yang berbeda. Diameter cincin Nyquist menurun dengan adanya Pseudomonas aeruginosa. Plot Bode (Gambar 3b') menunjukkan peningkatan impedansi total. Informasi tentang konstanta waktu relaksasi dapat diperoleh dari maksimum fase. Gambar 4 menunjukkan struktur fisik berdasarkan lapisan tunggal (a) dan lapisan ganda (b) dan EEC yang sesuai. CPE dimasukkan ke dalam model EEC. Admitansi dan impedansinya dinyatakan sebagai berikut:
Dua model fisik dan rangkaian ekivalen yang sesuai untuk menyesuaikan spektrum impedansi sampel 2707 HDSS:
di mana Y0 adalah nilai KPI, j adalah bilangan imajiner atau (-1)1/2, ω adalah frekuensi sudut, n adalah indeks daya KPI kurang dari satu35. Inversi resistansi transfer muatan (yaitu 1/Rct) sesuai dengan laju korosi. Semakin kecil Rct, semakin tinggi laju korosi27. Setelah 14 hari inkubasi, Rct sampel Pseudomonas aeruginosa mencapai 32 kΩ cm2, yang jauh lebih kecil daripada 489 kΩ cm2 sampel non-biologis (Tabel 4).
Gambar CLSM dan gambar SEM pada Gambar 5 dengan jelas menunjukkan bahwa lapisan biofilm pada permukaan sampel HDSS 2707 setelah 7 hari padat. Namun, setelah 14 hari, cakupan biofilm buruk dan beberapa sel mati muncul. Tabel 5 menunjukkan ketebalan biofilm pada sampel HDSS 2707 setelah terpapar P. aeruginosa selama 7 dan 14 hari. Ketebalan biofilm maksimum berubah dari 23,4 µm setelah 7 hari menjadi 18,9 µm setelah 14 hari. Ketebalan biofilm rata-rata juga mengkonfirmasi tren ini. Ketebalan biofilm rata-rata menurun dari 22,2 ± 0,7 μm setelah 7 hari menjadi 17,8 ± 1,0 μm setelah 14 hari.
(a) Gambar CLSM 3-D pada hari ke-7, (b) Gambar CLSM 3-D pada hari ke-14, (c) Gambar SEM pada hari ke-7, dan (d) Gambar SEM pada hari ke-14.
EMF mengungkapkan unsur-unsur kimia dalam biofilm dan produk korosi pada sampel yang terpapar P. aeruginosa selama 14 hari. Pada Gambar 6 menunjukkan bahwa kandungan C, N, O, dan P dalam biofilm dan produk korosi secara signifikan lebih tinggi daripada pada logam murni, karena unsur-unsur ini terkait dengan biofilm dan metabolitnya. Mikroba hanya membutuhkan sejumlah kecil kromium dan besi. Tingkat Cr dan Fe yang tinggi dalam biofilm dan produk korosi pada permukaan sampel menunjukkan bahwa matriks logam telah kehilangan unsur-unsur akibat korosi.
Setelah 14 hari, lubang dengan dan tanpa P. aeruginosa diamati pada medium 2216E. Sebelum inkubasi, permukaan sampel halus dan bebas cacat (Gambar 7a). Setelah inkubasi dan penghilangan biofilm dan produk korosi, lubang terdalam pada permukaan sampel diperiksa menggunakan CLSM, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7b dan c. Tidak ditemukan lubang yang jelas pada permukaan kontrol non-biologis (kedalaman lubang maksimum 0,02 µm). Kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh P. aeruginosa adalah 0,52 µm pada hari ke-7 dan 0,69 µm pada hari ke-14, berdasarkan rata-rata kedalaman lubang maksimum dari 3 sampel (10 kedalaman lubang maksimum dipilih untuk setiap sampel). Pencapaian masing-masing adalah 0,42 ± 0,12 µm dan 0,52 ± 0,15 µm (Tabel 5). Nilai kedalaman lubang ini kecil namun penting.
(a) sebelum terpapar, (b) 14 hari di lingkungan abiotik, dan (c) 14 hari dalam kaldu Pseudomonas aeruginosa.
Pada Gambar 8, Tabel menunjukkan spektrum XPS dari berbagai permukaan sampel, dan komposisi kimia yang dianalisis untuk setiap permukaan dirangkum dalam Tabel 6. Dalam Tabel 6, persentase atom Fe dan Cr dengan adanya P. aeruginosa (sampel A dan B) jauh lebih rendah daripada kontrol non-biologis (sampel C dan D). Untuk sampel P. aeruginosa, kurva spektral pada tingkat inti Cr 2p difitting ke empat komponen puncak dengan energi ikat (BE) 574,4, 576,6, 578,3 dan 586,8 eV, yang masing-masing dapat dikaitkan dengan Cr, Cr2O3, CrO3, dan Cr(OH)3 (Gambar 9a dan b). Untuk sampel non-biologis, spektrum tingkat Cr 2p utama mengandung dua puncak utama untuk Cr (573,80 eV untuk BE) dan Cr2O3 (575,90 eV untuk BE) pada Gambar 9c dan d, masing-masing. Perbedaan yang paling mencolok antara sampel abiotik dan sampel P. aeruginosa adalah keberadaan Cr6+ dan proporsi relatif Cr(OH)3 yang lebih tinggi (BE 586,8 eV) di bawah biofilm.
Spektrum XPS yang luas dari permukaan sampel 2707 HDSS dalam dua media masing-masing adalah 7 dan 14 hari.
(a) Paparan P. aeruginosa selama 7 hari, (b) Paparan P. aeruginosa selama 14 hari, (c) Paparan di lingkungan abiotik selama 7 hari, dan (d) Paparan di lingkungan abiotik selama 14 hari.
HDSS menunjukkan tingkat ketahanan korosi yang tinggi di sebagian besar lingkungan. Kim dkk.² melaporkan bahwa HDSS UNS S32707 diidentifikasi sebagai DSS paduan tinggi dengan PREN lebih besar dari 45. Nilai PREN sampel 2707 HDSS dalam penelitian ini adalah 49. Hal ini disebabkan oleh kandungan kromium yang tinggi dan kandungan molibdenum dan nikel yang tinggi, yang bermanfaat di lingkungan asam dan lingkungan dengan kandungan klorida tinggi. Selain itu, komposisi yang seimbang dan mikrostruktur bebas cacat bermanfaat untuk stabilitas struktural dan ketahanan korosi. Namun, meskipun memiliki ketahanan kimia yang sangat baik, data eksperimental dalam penelitian ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC biofilm P. aeruginosa.
Hasil elektrokimia menunjukkan bahwa laju korosi 2707 HDSS dalam kaldu P. aeruginosa meningkat secara signifikan setelah 14 hari dibandingkan dengan lingkungan non-biologis. Pada Gambar 2a, penurunan Eocp diamati baik dalam medium abiotik maupun dalam kaldu P. aeruginosa selama 24 jam pertama. Setelah itu, biofilm sepenuhnya menutupi permukaan sampel, dan Eocp menjadi relatif stabil36. Namun, tingkat Eocp biologis jauh lebih tinggi daripada tingkat Eocp non-biologis. Ada alasan untuk percaya bahwa perbedaan ini terkait dengan pembentukan biofilm P. aeruginosa. Pada Gambar 2d dengan adanya P. aeruginosa, nilai icorr 2707 HDSS mencapai 0,627 μA cm-2, yang merupakan satu orde besaran lebih tinggi daripada kontrol abiotik (0,063 μA cm-2), yang konsisten dengan nilai Rct yang diukur dengan EIS. Selama beberapa hari pertama, nilai impedansi dalam kaldu P. aeruginosa meningkat karena pelekatan sel P. aeruginosa dan pembentukan biofilm. Namun, ketika biofilm sepenuhnya menutupi permukaan sampel, impedansi menurun. Lapisan pelindung terutama diserang karena pembentukan biofilm dan metabolit biofilm. Akibatnya, ketahanan korosi menurun seiring waktu dan pelekatan P. aeruginosa menyebabkan korosi lokal. Tren di lingkungan abiotik berbeda. Ketahanan korosi kontrol non-biologis jauh lebih tinggi daripada nilai yang sesuai dari sampel yang terpapar kaldu P. aeruginosa. Selain itu, untuk aksesi abiotik, nilai Rct 2707 HDSS mencapai 489 kΩ cm2 pada hari ke-14, yang 15 kali lebih tinggi daripada nilai Rct (32 kΩ cm2) dengan adanya P. aeruginosa. Dengan demikian, 2707 HDSS memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dalam lingkungan steril, tetapi tidak tahan terhadap MIC dari biofilm P. aeruginosa.
Hasil ini juga dapat diamati dari kurva polarisasi pada Gambar 2b. Percabangan anodik telah dikaitkan dengan pembentukan biofilm Pseudomonas aeruginosa dan reaksi oksidasi logam. Dalam hal ini, reaksi katodik adalah reduksi oksigen. Kehadiran P. aeruginosa secara signifikan meningkatkan kerapatan arus korosi, sekitar satu orde besarnya lebih tinggi daripada pada kontrol abiotik. Ini menunjukkan bahwa biofilm P. aeruginosa meningkatkan korosi lokal pada 2707 HDSS. Yuan dkk.29 menemukan bahwa kerapatan arus korosi paduan Cu-Ni 70/30 meningkat di bawah pengaruh biofilm P. aeruginosa. Hal ini mungkin disebabkan oleh biokatalisis reduksi oksigen oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa. Pengamatan ini juga dapat menjelaskan MIC 2707 HDSS dalam penelitian ini. Mungkin juga terdapat lebih sedikit oksigen di bawah biofilm aerobik. Oleh karena itu, penolakan untuk melakukan repassivasi permukaan logam dengan oksigen mungkin merupakan faktor yang berkontribusi terhadap MIC dalam penelitian ini.
Dickinson dkk. 38 menyarankan bahwa laju reaksi kimia dan elektrokimia dapat dipengaruhi secara langsung oleh aktivitas metabolisme bakteri sesil pada permukaan sampel dan sifat produk korosi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5 dan Tabel 5, jumlah sel dan ketebalan biofilm menurun setelah 14 hari. Hal ini dapat dijelaskan secara wajar oleh fakta bahwa setelah 14 hari, sebagian besar sel sesil pada permukaan 2707 HDSS mati karena kekurangan nutrisi dalam medium 2216E atau pelepasan ion logam beracun dari matriks 2707 HDSS. Ini adalah keterbatasan percobaan batch.
Dalam penelitian ini, biofilm P. aeruginosa berkontribusi pada penipisan lokal Cr dan Fe di bawah biofilm pada permukaan 2707 HDSS (Gambar 6). Tabel 6 menunjukkan pengurangan Fe dan Cr pada sampel D dibandingkan dengan sampel C, yang menunjukkan bahwa Fe dan Cr terlarut yang disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa bertahan selama 7 hari pertama. Lingkungan 2216E digunakan untuk mensimulasikan lingkungan laut. Lingkungan ini mengandung 17700 ppm Cl-, yang sebanding dengan kandungannya dalam air laut alami. Kehadiran 17700 ppm Cl- merupakan alasan utama penurunan Cr pada sampel abiotik 7 dan 14 hari yang dianalisis dengan XPS. Dibandingkan dengan sampel P. aeruginosa, pelarutan Cr pada sampel abiotik jauh lebih sedikit karena ketahanan 2707 HDSS yang kuat terhadap klorin dalam kondisi abiotik. Gambar 9 menunjukkan keberadaan Cr6+ dalam lapisan pasivasi. Hal ini mungkin berperan dalam penghilangan kromium dari permukaan baja oleh biofilm P. aeruginosa, seperti yang disarankan oleh Chen dan Clayton.
Karena pertumbuhan bakteri, nilai pH media sebelum dan sesudah kultivasi masing-masing adalah 7,4 dan 8,2. Dengan demikian, di bawah biofilm P. aeruginosa, korosi asam organik kemungkinan tidak berkontribusi pada penelitian ini karena pH yang relatif tinggi pada media secara keseluruhan. pH media kontrol non-biologis tidak berubah secara signifikan (dari awal 7,4 menjadi akhir 7,5) selama periode pengujian 14 hari. Peningkatan pH pada media bibit setelah inkubasi disebabkan oleh aktivitas metabolisme P. aeruginosa dan ditemukan memiliki efek yang sama pada pH tanpa adanya strip uji.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7, kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa adalah 0,69 µm, yang jauh lebih besar daripada medium abiotik (0,02 µm). Hal ini konsisten dengan data elektrokimia yang dijelaskan di atas. Kedalaman lubang 0,69 µm lebih dari sepuluh kali lebih kecil daripada nilai 9,5 µm yang dilaporkan untuk 2205 DSS dalam kondisi yang sama. Data ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap MIC daripada 2205 DSS. Hal ini seharusnya tidak mengejutkan karena 2707 HDSS memiliki kadar Cr yang lebih tinggi yang memberikan pasivasi lebih lama, lebih sulit untuk mendepasivasi P. aeruginosa, dan karena struktur fase seimbangnya tanpa pengendapan sekunder yang berbahaya menyebabkan terjadinya pitting.
Kesimpulannya, lubang MIC ditemukan pada permukaan 2707 HDSS dalam kaldu P. aeruginosa dibandingkan dengan lubang yang tidak signifikan di lingkungan abiotik. Penelitian ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap MIC daripada 2205 DSS, tetapi tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC karena biofilm P. aeruginosa. Hasil ini membantu dalam pemilihan baja tahan karat yang sesuai dan harapan hidup untuk lingkungan laut.
Kupon untuk 2707 HDSS disediakan oleh Sekolah Metalurgi Universitas Northeastern (NEU) di Shenyang, Cina. Komposisi unsur 2707 HDSS ditunjukkan pada Tabel 1, yang dianalisis oleh Departemen Analisis dan Pengujian Material NEU. Semua sampel diberi perlakuan larutan padat pada suhu 1180°C selama 1 jam. Sebelum pengujian korosi, 2707 HDSS berbentuk koin dengan luas permukaan terbuka atas 1 cm2 dipoles hingga kekasaran 2000 grit dengan amplas silikon karbida dan kemudian dipoles dengan bubuk Al2O3 0,05 µm. Sisi dan bagian bawah dilindungi dengan cat inert. Setelah kering, sampel dicuci dengan air deionisasi steril dan disterilkan dengan etanol 75% (v/v) selama 0,5 jam. Kemudian dikeringkan di udara di bawah sinar ultraviolet (UV) selama 0,5 jam sebelum digunakan.
Strain Pseudomonas aeruginosa laut MCCC 1A00099 dibeli dari Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China. Pseudomonas aeruginosa ditumbuhkan dalam kondisi aerobik pada suhu 37°C dalam labu 250 ml dan sel elektrokimia kaca 500 ml menggunakan media cair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China). Medium mengandung (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 ekstrak ragi, dan 0,1 sitrat besi. Autoklaf pada suhu 121°C selama 20 menit sebelum inokulasi. Hitung sel sesil dan planktonik dengan hemositometer di bawah mikroskop cahaya dengan perbesaran 400x. Konsentrasi awal Pseudomonas aeruginosa planktonik segera setelah inokulasi adalah sekitar 106 sel/ml.
Pengujian elektrokimia dilakukan dalam sel kaca tiga elektroda klasik dengan volume sedang 500 ml. Lembaran platina dan elektroda kalomel jenuh (SAE) dihubungkan ke reaktor melalui kapiler Luggin yang diisi dengan jembatan garam, yang masing-masing berfungsi sebagai elektroda lawan dan elektroda referensi. Untuk pembuatan elektroda kerja, kawat tembaga berlapis karet dipasang pada setiap sampel dan ditutupi dengan resin epoksi, menyisakan sekitar 1 cm2 area yang tidak terlindungi untuk elektroda kerja di satu sisi. Selama pengukuran elektrokimia, sampel ditempatkan dalam medium 2216E dan dijaga pada suhu inkubasi konstan (37°C) dalam penangas air. Data OCP, LPR, EIS, dan polarisasi dinamis potensial diukur menggunakan potensiostat Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Pengujian LPR direkam pada laju pemindaian 0,125 mV s-1 dalam rentang -5 hingga 5 mV dengan Eocp dan laju pengambilan sampel 1 Hz. EIS dilakukan dengan gelombang sinus pada rentang frekuensi 0,01 hingga 10.000 Hz menggunakan tegangan terapan 5 mV pada Eocp keadaan tunak. Sebelum pemindaian potensial, elektroda berada dalam mode diam hingga nilai potensial korosi bebas yang stabil tercapai. Kurva polarisasi kemudian diukur dari -0,2 hingga 1,5 V sebagai fungsi Eocp pada laju pemindaian 0,166 mV/s. Setiap pengujian diulang 3 kali dengan dan tanpa P. aeruginosa.
Sampel untuk analisis metalografi dipoles secara mekanis dengan kertas SiC basah berukuran 2000 grit dan kemudian dipoles lebih lanjut dengan suspensi bubuk Al2O3 0,05 µm untuk pengamatan optik. Analisis metalografi dilakukan menggunakan mikroskop optik. Sampel dietsa dengan larutan kalium hidroksida 10 wt% 43.
Setelah inkubasi, sampel dicuci 3 kali dengan larutan garam fosfat (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) dan kemudian difiksasi dengan glutaraldehida 2,5% (v/v) selama 10 jam untuk memfiksasi biofilm. Kemudian didehidrasi dengan etanol bertahap (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% dan 100% berdasarkan volume) sebelum dikeringkan dengan udara. Terakhir, lapisan emas diendapkan ke permukaan sampel untuk memberikan konduktivitas untuk pengamatan SEM. Gambar SEM difokuskan pada titik-titik dengan sel P. aeruginosa sesil terbanyak di permukaan setiap sampel. Lakukan analisis EDS untuk menemukan unsur kimia. Mikroskop pemindaian laser konfokal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) digunakan untuk mengukur kedalaman lubang. Untuk mengamati lubang korosi di bawah biofilm, sampel uji terlebih dahulu dibersihkan sesuai dengan Standar Nasional Tiongkok (CNS) GB/T4334.4-2000 untuk menghilangkan produk korosi dan biofilm dari permukaan sampel uji.
Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS, sistem analisis permukaan ESCALAB250, Thermo VG, AS) dilakukan menggunakan sumber sinar-X monokromatik (garis Aluminium Kα dengan energi 1500 eV dan daya 150 W) dalam rentang energi ikat yang luas 0 di bawah kondisi standar –1350 eV. Spektrum resolusi tinggi direkam menggunakan energi transmisi 50 eV dan langkah 0,2 eV.
Sampel yang telah diinkubasi dikeluarkan dan dicuci perlahan dengan PBS (pH 7,4 ± 0,2) selama 15 detik. Untuk mengamati viabilitas bakteri biofilm pada sampel, biofilm diwarnai menggunakan Kit Viabilitas Bakteri LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Kit ini berisi dua pewarna fluoresen: pewarna fluoresen hijau SYTO-9 dan pewarna fluoresen merah propidium iodide (PI). Dalam CLSM, titik fluoresen hijau dan merah masing-masing mewakili sel hidup dan sel mati. Untuk pewarnaan, 1 ml campuran yang mengandung 3 µl SYTO-9 dan 3 µl larutan PI diinkubasi selama 20 menit pada suhu kamar (23°C) dalam gelap. Setelah itu, sampel yang telah diwarnai diperiksa pada dua panjang gelombang (488 nm untuk sel hidup dan 559 nm untuk sel mati) menggunakan alat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepang). Ketebalan biofilm diukur dalam mode pemindaian 3D.
Cara mengutip artikel ini: Li, H. dkk. Korosi mikroba pada baja tahan karat super dupleks 2707 oleh biofilm laut Pseudomonas aeruginosa. Sains. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Keretakan korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Keretakan korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей memasang LDX 2101 dalam spesifikasi dan spesifikasi tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Keretakan korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. 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 peralatan baja tahan karat sulfat untuk industri baja tahan karat Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей menginstal LDX 2101 di toko kelontong dan bisnis tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Keretakan korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat.ilmu pengetahuan 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan terhadap korosi pitting pada lasan baja tahan karat hiper dupleks. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan terhadap korosi pitting pada lasan baja tahan karat hiper dupleks.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS dan Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan korosi pitting pada lasan baja tahan karat hiperdupleks. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS 固溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝抗点蚀性能的影响。 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS dan Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan korosi pitting pada lasan baja tahan karat super dupleks.Koros. Ilmu pengetahuan. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studi komparatif dalam kimia korosi pitting yang diinduksi secara mikrobial dan elektrokimia pada baja tahan karat 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studi komparatif dalam kimia korosi pitting yang diinduksi secara mikrobial dan elektrokimia pada baja tahan karat 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Studi kimia komparatif tentang korosi lubang mikrobiologis dan elektrokimia pada baja tahan karat 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Studi kimia komparatif tentang korosi lubang yang diinduksi secara mikrobiologis dan elektrokimia pada baja tahan karat 316L.Koros. Ilmu pengetahuan. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化学行为。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Perilaku elektrokimia baja tahan karat dengan adanya klorida pada pH berbeda dalam larutan basa.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida.Jurnal Elektrokimia. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm laut terhadap korosi: Tinjauan singkat. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm laut terhadap korosi: Tinjauan singkat.Little, BJ, Lee, JS dan Ray, RI Pengaruh Biofilm Laut terhadap Korosi: Tinjauan Singkat. 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 dan Ray, RI Pengaruh Biofilm Laut terhadap Korosi: Tinjauan Singkat.Jurnal Elektrokimia. 54, 2-7 (2008).