Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз пайдаланып отырған браузер нұсқасында CSS қолдауы шектеулі. Ең жақсы тәжірибе алу үшін жаңартылған браузерді пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін сайтты стильдер мен JavaScriptсіз көрсетеміз.
Микробтық коррозия (MIC) көптеген салаларда күрделі мәселе болып табылады, себебі ол үлкен экономикалық шығындарға әкелуі мүмкін. Супердуплексті тот баспайтын болат 2707 (2707 HDSS) тамаша химиялық төзімділігіне байланысты теңіз ортасында қолданылады. Дегенмен, оның MIC-ке төзімділігі эксперименталды түрде дәлелденген жоқ. Бұл зерттеуде теңіз аэробты бактериясы Pseudomonas aeruginosa тудыратын MIC 2707 HDSS әрекеті зерттелді. Электрохимиялық талдау 2216E ортасында Pseudomonas aeruginosa биоүлбірінің болған кезде коррозия потенциалының оң өзгерісі және коррозия ток тығыздығының артуы байқалатынын көрсетті. Рентгендік фотоэлектрондық спектроскопияны (XPS) талдау биоүлбір астындағы үлгінің бетіндегі Cr мөлшерінің төмендегенін көрсетті. Шұңқырларды визуалды талдау P. aeruginosa биоүлбірінің 14 күндік инкубация кезінде максималды шұңқыр тереңдігі 0,69 мкм құрағанын көрсетті. Бұл аз болғанымен, 2707 HDSS P. aeruginosa биоүлбірлерінің MIC-іне толықтай иммунитетке ие емес екенін көрсетеді.
Дуплексті тот баспайтын болаттар (DSS) әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады, себебі олар тамаша механикалық қасиеттер мен коррозияға төзімділіктің тамаша үйлесімі1,2. Дегенмен, жергілікті шұңқырлардың пайда болуы әлі де орын алады және бұл болаттың тұтастығына әсер етеді3,4. DSS микробтық коррозияға (MIC) төзімді емес5,6. DSS қолданудың кең ауқымына қарамастан, DSS коррозияға төзімділігі ұзақ мерзімді пайдалану үшін жеткіліксіз болатын орталар әлі де бар. Бұл коррозияға төзімділігі жоғары қымбат материалдар қажет екенін білдіреді. Jeon және т.б.7 тіпті супердуплексті тот баспайтын болаттардың (SDSS) коррозияға төзімділігі тұрғысынан кейбір шектеулері бар екенін анықтады. Сондықтан, кейбір жағдайларда коррозияға төзімділігі жоғары супердуплексті тот баспайтын болаттар (HDSS) қажет. Бұл жоғары легирленген HDSS-тің дамуына әкелді.
Коррозияға төзімділік DSS альфа және гамма фазаларының арақатынасына байланысты және екінші фазаға іргелес Cr, Mo және W аймақтарында 8, 9, 10 төмендейді. HDSS құрамында Cr, Mo және N11 көп мөлшерде болады, сондықтан ол коррозияға төзімділікке және салмақтық% Cr + 3,3 (салмақтық% Mo + 0,5 салмақтық%W) + 16% салмақтық N12 арқылы анықталатын эквивалентті шұңқырлауға төзімділік санының (PREN) жоғары мәніне (45-50) ие. Оның тамаша коррозияға төзімділігі шамамен 50% ферриттік (α) және 50% аустениттік (γ) фазаларды қамтитын теңдестірілген құрамға байланысты. HDSS механикалық қасиеттері жақсырақ және хлоридтік коррозияға төзімділігі жоғары. Коррозияға төзімділіктің жоғарылауы HDSS-ті теңіз ортасы сияқты агрессивті хлоридті орталарда қолдануды кеңейтеді.
MIC мұнай-газ және су өнеркәсібі сияқты көптеген салаларда үлкен мәселе болып табылады14. MIC барлық коррозия зақымдануының 20%-ын құрайды15. MIC - көптеген ортада байқалуы мүмкін биоэлектрохимиялық коррозия. Металл беттерінде пайда болатын биоүлбірлер электрохимиялық жағдайларды өзгертеді, осылайша коррозия процесіне әсер етеді. MIC коррозиясы биоүлбірлерден туындайды деген пікір кең таралған. Электрогенді микроорганизмдер тіршілік ету үшін қажетті энергияны алу үшін металдарды жейді17. Жақында MIC зерттеулері EET (жасушадан тыс электрон тасымалы) электрогенді микроорганизмдер тудыратын MIC жылдамдығын шектейтін фактор екенін көрсетті. Zhang және т.б. 18 электронды делдалдардың Desulfovibrio sessificans жасушалары мен 304 тот баспайтын болат арасындағы электрондардың тасымалын жеделдететінін, бұл MIC шабуылының күшеюіне әкелетінін көрсетті. Anning және т.б. 19 және Wenzlaff және т.б. 20 коррозиялық сульфатты тотықсыздандыратын бактериялардың (SRB) биоүлбірлері металл субстраттардан электрондарды тікелей сіңіре алатынын, нәтижесінде қатты шұңқырлардың пайда болуына әкелетінін көрсетті.
DSS құрамында SRB, темірді қалпына келтіретін бактериялар (IRB) және т.б. бар орталарда MIC-ке сезімтал екені белгілі. 21 Бұл бактериялар биоүлбірлердің астында DSS бетінде локализацияланған шұңқырлардың пайда болуына себеп болады. 22,23 DSS-тен айырмашылығы, HDSS24 MIC жақсы белгілі емес.
Pseudomonas aeruginosa - табиғатта кең таралған грамтеріс, қозғалмалы, таяқша тәрізді бактерия25. Pseudomonas aeruginosa сонымен қатар теңіз ортасындағы негізгі микробтық топ болып табылады, бұл MIC концентрациясының жоғарылауына әкеледі. Pseudomonas коррозия процесіне белсенді қатысады және биоқабаттың пайда болуы кезінде алғашқы колонизатор ретінде танылады. Махат және т.б. 28 және Юань және т.б. 29 Pseudomonas aeruginosa су ортасында жұмсақ болат пен қорытпалардың коррозия жылдамдығын арттыратынын көрсетті.
Бұл жұмыстың негізгі мақсаты электрохимиялық әдістерді, беттік талдау әдістерін және коррозия өнімдерін талдауды қолдана отырып, теңіз аэробты Pseudomonas aeruginosa бактериясынан туындаған MIC 2707 HDSS қасиеттерін зерттеу болды. MIC 2707 HDSS мінез-құлқын зерттеу үшін ашық тізбек потенциалын (OCP), сызықтық поляризацияға төзімділікті (LPR), электрохимиялық импеданс спектроскопиясын (EIS) және потенциалды динамикалық поляризацияны қамтитын электрохимиялық зерттеулер жүргізілді. Коррозияланған беттегі химиялық элементтерді анықтау үшін энергия дисперсиялық спектрометриялық талдау (EDS) жүргізілді. Сонымен қатар, Pseudomonas aeruginosa бар теңіз ортасының әсерінен оксид қабықшасының пассивациясының тұрақтылығын анықтау үшін рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (XPS) қолданылды. Шұңқырлардың тереңдігі конфокальды лазерлік сканерлеу микроскопымен (CLSM) өлшенді.
1-кестеде 2707 HDSS химиялық құрамы көрсетілген. 2-кестеде 2707 HDSS тамаша механикалық қасиеттерге ие екені, беріктігі 650 МПа екені көрсетілген. 1-суретте термиялық өңделген 2707 HDSS ерітіндісінің оптикалық микроқұрылымы көрсетілген. Шамамен 50% аустенит және 50% феррит фазалары бар микроқұрылымда екіншілік фазасыз аустенит және феррит фазаларының созылған жолақтары көрінеді.
2a-суретте 2707 HDSS үшін 2216E абиотикалық ортасында және P. aeruginosa сорпасында 37°C температурада 14 күн бойы ашық тізбек потенциалы (Eocp) экспозиция уақытына қатысты көрсетілген. Бұл Eocp-дегі ең үлкен және ең маңызды өзгеріс алғашқы 24 сағат ішінде болатынын көрсетеді. Екі жағдайда да Eocp мәндері шамамен 16 сағат ішінде -145 мВ-қа (SCE-мен салыстырғанда) жетті, содан кейін күрт төмендеп, абиотикалық үлгі үшін -477 мВ (SCE-мен салыстырғанда) және -236 мВ (SCE-мен салыстырғанда) жетті. 24 сағаттан кейін P. aeruginosa үшін Eocp 2707 HDSS мәні -228 мВ-та (SCE-мен салыстырғанда) салыстырмалы түрде тұрақты болды, ал биологиялық емес үлгілер үшін сәйкес мән шамамен -442 мВ (SCE-мен салыстырғанда) болды. P. aeruginosa қатысуымен Eocp өте төмен болды.
Абиотикалық ортадағы және Pseudomonas aeruginosa сорпасындағы 2707 HDSS үлгісін 37 °C температурада электрохимиялық зерттеу:
(a) Eocp экспозиция уақытының функциясы ретінде, (b) 14-ші күндегі поляризация қисықтары, (c) Rp экспозиция уақытының функциясы ретінде және (d) icorr экспозиция уақытының функциясы ретінде.
3-кестеде 14 күн ішінде абиотикалық және Pseudomonas aeruginosa егілген ортаға ұшыраған 2707 HDSS үлгілерінің электрохимиялық коррозия параметрлері көрсетілген. Анод пен катод қисықтарының жанамалары стандартты әдістерге сәйкес коррозия тогының тығыздығын (icorr), коррозия потенциалын (Ecorr) және Тафель көлбеуін (βα және βc) беретін қиылыстарды алу үшін экстраполяцияланды30,31.
2b-суретте көрсетілгендей, P. aeruginosa қисығының жоғары қарай ығысуы абиотикалық қисықпен салыстырғанда Ecorr мәнін арттырды. Коррозия жылдамдығына пропорционалды icorr мәні Pseudomonas aeruginosa үлгісінде 0,328 мкА см-2 дейін өсті, бұл биологиялық емес үлгіге қарағанда төрт есе көп (0,087 мкА см-2).
LPR - коррозияны жылдам талдауға арналған классикалық бұзбайтын электрохимиялық әдіс. Ол сондай-ақ MIC32 зерттеу үшін де қолданылған. 2c-суретте поляризацияға төзімділік (Rp) экспозиция уақытының функциясы ретінде көрсетілген. Rp мәні жоғары болған сайын коррозия азаяды. Алғашқы 24 сағат ішінде Rp 2707 HDSS абиотикалық үлгілер үшін 1955 кΩ см2 және Pseudomonas aeruginosa үлгілері үшін 1429 кΩ см2 шыңына жетті. 2c-суретте Rp мәні бір күннен кейін тез төмендеп, содан кейін келесі 13 күн ішінде салыстырмалы түрде өзгеріссіз қалғаны көрсетілген. Pseudomonas aeruginosa үлгісінің Rp мәні шамамен 40 кΩ см2 құрайды, бұл биологиялық емес үлгінің 450 кΩ см2 мәнінен әлдеқайда төмен.
icorr мәні біркелкі коррозия жылдамдығына пропорционал. Оның мәнін келесі Штерн-Гири теңдеуінен есептеуге болады:
Зои және т.б. 33 мәліметтері бойынша, бұл жұмыста Тафель көлбеуінің B типтік мәні 26 мВ/дк деп алынды. 2d-суретте биологиялық емес үлгінің 2707 икорр мәні салыстырмалы түрде тұрақты болып қалғаны, ал P. aeruginosa үлгісі алғашқы 24 сағаттан кейін айтарлықтай ауытқығаны көрсетілген. P. aeruginosa үлгілерінің икорр мәндері биологиялық емес бақылау үлгілеріне қарағанда бірнеше есе жоғары болды. Бұл үрдіс поляризацияға төзімділіктің нәтижелерімен сәйкес келеді.
EIS - коррозияланған беттердегі электрохимиялық реакцияларды сипаттау үшін қолданылатын тағы бір бұзбайтын әдіс. Абиотикалық ортаға және Pseudomonas aeruginosa ерітіндісіне ұшыраған үлгілердің импеданс спектрлері және есептелген сыйымдылық мәндері, үлгі бетінде пайда болған пассивті пленка/биопленка кедергісі Rb, зарядтың берілуіне кедергі Rct, қос қабатты электрлік сыйымдылық Cdl (EDL) және тұрақты QCPE фазалық элемент параметрлері (CPE). Бұл параметрлер эквивалентті тізбек (EEC) моделін пайдаланып деректерді сәйкестендіру арқылы одан әрі талданды.
3-суретте абиотикалық ортадағы және P. aeruginosa сорпасындағы 2707 HDSS үлгілері үшін әртүрлі инкубация уақыттары үшін типтік Найквист графиктері (a және b) және Боде графиктері (a' және b') көрсетілген. Найквист сақинасының диаметрі Pseudomonas aeruginosa қатысуымен азаяды. Боде графикінде (3b' сурет) жалпы кедергінің артуы көрсетілген. Релаксация уақытының тұрақтысы туралы ақпаратты фазалық максимумдардан алуға болады. 4-суретте моноқабат (a) және қосқабат (b) және сәйкес EEC-терге негізделген физикалық құрылымдар көрсетілген. CPE EEC моделіне енгізілген. Оның кіруі мен кедергісі келесідей өрнектеледі:
2707 HDSS үлгісінің импеданс спектрін сәйкестендіруге арналған екі физикалық модель және сәйкес баламалы тізбектер:
мұндағы Y0 - KPI мәні, j - жорамал сан немесе (-1)1/2, ω - бұрыштық жиілік, n - KPI қуат индексі, бірден 35-тен аз. Зарядтың берілуіне кедергі инверсиясы (яғни 1/Rct) коррозия жылдамдығына сәйкес келеді. Rct неғұрлым кіші болса, коррозия жылдамдығы соғұрлым жоғары болады27. 14 күндік инкубациядан кейін Pseudomonas aeruginosa үлгілерінің Rct мөлшері 32 кΩ см2-ге жетті, бұл биологиялық емес үлгілердің 489 кΩ см2-інен әлдеқайда аз (4-кесте).
5-суреттегі CLSM және SEM кескіндері HDSS үлгісі 2707 бетіндегі биоүлбір жабынының 7 күннен кейін тығыз екенін анық көрсетеді. Дегенмен, 14 күннен кейін биоүлбір жабыны нашар болды және кейбір өлі жасушалар пайда болды. 5-кестеде P. aeruginosa-ға 7 және 14 күн әсер еткеннен кейінгі 2707 HDSS үлгілеріндегі биоүлбір қалыңдығы көрсетілген. Биопленканың максималды қалыңдығы 7 күннен кейін 23,4 мкм-ден 14 күннен кейін 18,9 мкм-ге дейін өзгерді. Биопленканың орташа қалыңдығы да бұл үрдісті растады. Ол 7 күннен кейін 22,2 ± 0,7 мкм-ден 14 күннен кейін 17,8 ± 1,0 мкм-ге дейін төмендеді.
(a) 7 күндегі 3D CLSM кескіні, (b) 14 күндегі 3D CLSM кескіні, (c) 7 күндегі SEM кескіні және (d) 14 күндегі SEM кескіні.
ЭҚК P. aeruginosa-ға 14 күн бойы әсер еткен үлгілерде биоүлбірлер мен коррозия өнімдерінде химиялық элементтерді анықтады. 6-суретте биоүлбірлер мен коррозия өнімдеріндегі C, N, O және P мөлшері таза металдарға қарағанда айтарлықтай жоғары екені көрсетілген, себебі бұл элементтер биоүлбірлермен және олардың метаболиттерімен байланысты. Микробтарға тек хром мен темірдің іздік мөлшері қажет. Үлгілер бетіндегі биоүлбірлер мен коррозия өнімдеріндегі Cr және Fe деңгейінің жоғары болуы металл матрицасының коррозияға байланысты элементтерін жоғалтқанын көрсетеді.
14 күннен кейін 2216E ортасында P. aeruginosa бар және жоқ шұңқырлар байқалды. Инкубация алдында үлгілердің беті тегіс және ақаусыз болды (7a сурет). Инкубациядан және биоүлбір мен коррозия өнімдерін алып тастағаннан кейін, үлгілер бетіндегі ең терең шұңқырлар 7b және c суреттерінде көрсетілгендей CLSM көмегімен тексерілді. Биологиялық емес бақылау бетінде айқын шұңқырлар табылған жоқ (шұңқырдың максималды тереңдігі 0,02 мкм). P. aeruginosa тудырған шұңқырдың максималды тереңдігі 7 күнде 0,52 мкм және 14 күнде 0,69 мкм болды, бұл 3 үлгіден алынған орташа максималды шұңқыр тереңдігіне негізделген (әр үлгі үшін 10 максималды шұңқыр тереңдігі таңдалды). Сәйкесінше 0,42 ± 0,12 мкм және 0,52 ± 0,15 мкм-ге қол жеткізілді (5-кесте). Бұл шұңқыр тереңдігінің мәндері аз, бірақ маңызды.
(a) әсер ету алдында, (b) абиотикалық ортада 14 күн және (c) Pseudomonas aeruginosa сорпасында 14 күн.
8-суретте әртүрлі үлгі беттерінің XPS спектрлері көрсетілген, ал әрбір бет үшін талданған химиялық құрамы 6-кестеде қорытындыланған. 6-кестеде P. aeruginosa қатысуындағы Fe және Cr атомдық пайыздары (А және В үлгілері) биологиялық емес бақылау үлгілеріне қарағанда әлдеқайда төмен болды (C және D үлгілері). P. aeruginosa үлгісі үшін Cr2p ядросы деңгейіндегі спектрлік қисық Cr, Cr2O3, CrO3 және Cr(OH)3 сәйкесінше 574,4, 576,6, 578,3 және 586,8 эВ байланыс энергиялары (BE) бар төрт шың компонентіне сәйкестендірілді (9a және b суреттер). Биологиялық емес үлгілер үшін негізгі Cr 2p деңгейінің спектрінде 9c және d суреттерінде сәйкесінше Cr (BE үшін 573,80 эВ) және Cr2O3 (BE үшін 575,90 эВ) үшін екі негізгі шың бар. Абиотикалық үлгілер мен P. aeruginosa үлгілері арасындағы ең айқын айырмашылық Cr6+ болуы және биоүлбір астында Cr(OH)3 (BE 586,8 эВ) салыстырмалы үлесінің жоғары болуы болды.
2707 HDSS үлгісінің бетінің екі ортадағы кең XPS спектрлері сәйкесінше 7 және 14 күнді құрайды.
(a) P. aeruginosa-мен 7 күн байланыста болу, (b) P. aeruginosa-мен 14 күн байланыста болу, (c) абиотикалық ортада 7 күн және (d) абиотикалық ортада 14 күн болу.
HDSS көптеген орталарда коррозияға төзімділіктің жоғары деңгейін көрсетеді. Ким және т.б.2 HDSS UNS S32707 PREN мәні 45-тен жоғары жоғары легирленген DSS ретінде анықталғанын хабарлады. Бұл жұмыстағы 2707 HDSS үлгісінің PREN мәні 49 болды. Бұл хромның жоғары құрамына және қышқыл ортада және хлорид мөлшері жоғары ортада пайдалы молибден мен никельдің жоғары құрамына байланысты. Сонымен қатар, жақсы теңдестірілген құрам және ақаусыз микроқұрылым құрылымдық тұрақтылық пен коррозияға төзімділік үшін пайдалы. Дегенмен, оның тамаша химиялық төзімділігіне қарамастан, осы жұмыстағы эксперименттік деректер 2707 HDSS P. aeruginosa биофильмінің MIC-теріне толықтай иммунитетке ие емес екенін көрсетеді.
Электрохимиялық нәтижелер P. aeruginosa сорпасындағы 2707 HDSS коррозия жылдамдығының 14 күннен кейін биологиялық емес ортамен салыстырғанда айтарлықтай өскенін көрсетті. 2a-суретте алғашқы 24 сағат ішінде абиотикалық ортада да, P. aeruginosa сорпасында да Eocp төмендеуі байқалды. Осыдан кейін биоүлбір үлгінің бетін толығымен жабады, ал Eocp салыстырмалы түрде тұрақты болады36. Дегенмен, биологиялық Eocp деңгейі биологиялық емес Eocp деңгейінен әлдеқайда жоғары болды. Бұл айырмашылық P. aeruginosa биоүлбірлерінің пайда болуымен байланысты деп санауға негіз бар. 2d-суретте P. aeruginosa қатысуымен icorr 2707 HDSS мәні 0,627 мкА см-2-ге жетті, бұл абиотикалық бақылаудағыдан (0,063 мкА см-2) бірнеше есе жоғары, бұл EIS арқылы өлшенген Rct мәніне сәйкес келді. Алғашқы бірнеше күнде P. aeruginosa сорпасындағы импеданс мәндері P. aeruginosa жасушаларының жабысуы және биоүлбірлердің пайда болуына байланысты артты. Дегенмен, биоүлбір үлгі бетін толығымен жапқанда, импеданс төмендейді. Қорғаныш қабаты негізінен биоүлбірлер мен биоүлбір метаболиттерінің пайда болуына байланысты бұзылады. Нәтижесінде, коррозияға төзімділік уақыт өте келе төмендеді және P. aeruginosa жабысуы жергілікті коррозияны тудырды. Абиотикалық ортадағы үрдістер әртүрлі болды. Биологиялық емес бақылаудың коррозияға төзімділігі P. aeruginosa сорпасына ұшыраған үлгілердің сәйкес мәнінен әлдеқайда жоғары болды. Сонымен қатар, абиотикалық үлгілер үшін Rct 2707 HDSS мәні 14-ші күні 489 кΩ см2-ге жетті, бұл P. aeruginosa қатысуындағы Rct мәнінен (32 кΩ см2) 15 есе жоғары. Осылайша, 2707 HDSS стерильді ортада коррозияға тамаша төзімділікке ие, бірақ P. aeruginosa биоүлбірлерінен шығатын MIC-терге төзімді емес.
Бұл нәтижелерді 2b-суреттердегі поляризация қисықтарынан да байқауға болады. Анодтық тармақталу Pseudomonas aeruginosa биоқабатының түзілуімен және металл тотығу реакцияларымен байланысты болды. Бұл жағдайда катодтық реакция оттегінің тотықсыздануы болып табылады. P. aeruginosa-ның болуы коррозия тогының тығыздығын айтарлықтай арттырды, бұл абиотикалық бақылауға қарағанда шамамен бір есе жоғары. Бұл P. aeruginosa биоқабатының 2707 HDSS локализацияланған коррозиясын күшейтетінін көрсетеді. Yuan және т.б.29 Cu-Ni 70/30 қорытпасының коррозия тогының тығыздығы P. aeruginosa биоқабатының әсерінен артқанын анықтады. Бұл Pseudomonas aeruginosa биоқабаттарының оттегінің тотықсыздануының биокатализіне байланысты болуы мүмкін. Бұл бақылау осы жұмыстағы MIC 2707 HDSS-ті де түсіндіруі мүмкін. Аэробты биоқабаттардың астында оттегі аз болуы мүмкін. Сондықтан металл бетін оттегімен қайта пассивтеуден бас тарту осы жұмыстағы MIC-ке ықпал ететін фактор болуы мүмкін.
Дикинсон және т.б. 38 химиялық және электрохимиялық реакциялардың жылдамдығына үлгі бетіндегі отырықшы бактериялардың метаболикалық белсенділігі және коррозия өнімдерінің табиғаты тікелей әсер етуі мүмкін деп болжады. 5-суретте және 5-кестеде көрсетілгендей, жасушалар саны мен биоүлбір қалыңдығы 14 күннен кейін азайды. Мұны 14 күннен кейін 2707 HDSS бетіндегі отырықшы жасушалардың көпшілігі 2216E ортасындағы қоректік заттардың сарқылуына немесе 2707 HDSS матрицасынан улы металл иондарының бөлінуіне байланысты өлгенімен түсіндіруге болады. Бұл топтық эксперименттердің шектеуі.
Бұл жұмыста P. aeruginosa биоүлбірі 2707 HDSS бетіндегі биоүлбір астындағы Cr және Fe жергілікті азаюына ықпал етті (6-сурет). 6-кестеде C үлгісімен салыстырғанда D үлгісіндегі Fe және Cr мөлшерінің азаюы көрсетілген, бұл P. aeruginosa биоүлбірінен туындаған еріген Fe және Cr алғашқы 7 күн бойы сақталғанын көрсетеді. 2216E ортасы теңіз ортасын модельдеу үшін қолданылады. Оның құрамында 17700 ppm Cl- бар, бұл оның табиғи теңіз суындағы мөлшерімен салыстыруға болады. 17700 ppm Cl- болуы XPS арқылы талданған 7 және 14 күндік абиотикалық үлгілерде Cr мөлшерінің төмендеуінің негізгі себебі болды. P. aeruginosa үлгілерімен салыстырғанда, абиотикалық үлгілердегі Cr мөлшерінің еруі 2707 HDSS-тің абиотикалық жағдайларда хлорға күшті төзімділігіне байланысты әлдеқайда аз болды. 9-суретте пассивтейтін пленкада Cr6+ болуы көрсетілген. Чен мен Клейтон ұсынғандай, ол P. aeruginosa биоүлбірлері арқылы болат беттерінен хромды кетіруге қатысуы мүмкін.
Бактериялардың өсуіне байланысты, өсіру алдындағы және кейінгі ортаның рН мәндері сәйкесінше 7,4 және 8,2 болды. Осылайша, P. aeruginosa биоүлбірінен төмен, органикалық қышқыл коррозиясы бұл жұмысқа үлес қосуы екіталай, себебі көлемді ортадағы рН салыстырмалы түрде жоғары. Биологиялық емес бақылау ортасының рН мәні 14 күндік сынақ кезеңінде айтарлықтай өзгерген жоқ (бастапқы 7,4-тен соңғы 7,5-ке дейін). Инкубациядан кейінгі тұқымдық ортадағы рН-ның жоғарылауы P. aeruginosa метаболикалық белсенділігіне байланысты болды және сынақ жолақтары болмаған кезде рН-ға дәл осындай әсер ететіні анықталды.
7-суретте көрсетілгендей, P. aeruginosa биоүлбірінің әсерінен пайда болған шұңқырдың максималды тереңдігі 0,69 мкм болды, бұл абиотикалық ортаның тереңдігінен (0,02 мкм) әлдеқайда көп. Бұл жоғарыда сипатталған электрохимиялық деректерге сәйкес келеді. 0,69 мкм шұңқыр тереңдігі 2205 DSS үшін дәл осындай жағдайларда хабарланған 9,5 мкм мәнінен он еседен астам аз. Бұл деректер 2707 HDSS 2205 DSS-ке қарағанда MIC-ке жақсы төзімділік көрсететінін көрсетеді. Бұл таңқаларлық емес, себебі 2707 HDSS ұзақ пассивацияны қамтамасыз ететін, P. aeruginosa-ны пассивтендірілу қиынырақ және зиянды екіншілік тұнбасыз теңгерімді фазалық құрылымына байланысты шұңқырлардың пайда болуына әкеледі.
Қорытындылай келе, абиотикалық ортадағы елеусіз шұңқырлармен салыстырғанда, P. aeruginosa сорпасындағы 2707 HDSS бетінде MIC шұңқырлары табылды. Бұл жұмыс 2707 HDSS-тің 2205 DSS-ке қарағанда MIC-ке төзімділігі жақсы екенін, бірақ P. aeruginosa биоүлбірінің арқасында MIC-ке толықтай иммунитеті жоқ екенін көрсетеді. Бұл нәтижелер теңіз ортасы үшін қолайлы тот баспайтын болаттарды таңдауға және қызмет ету мерзімін ұзартуға көмектеседі.
Қытайдың Шэньян қаласындағы Солтүстік-шығыс университетінің (NEU) металлургия мектебі ұсынған 2707 HDSS талоны. 2707 HDSS элементтік құрамы NEU материалдарын талдау және сынау бөлімі талдаған 1-кестеде көрсетілген. Барлық үлгілер 1180°C температурада 1 сағат бойы қатты ерітіндіге өңделді. Коррозияға қарсы сынақтан өткізбес бұрын, үстіңгі ашық беті 1 см2 болатын тиын тәрізді 2707 HDSS кремний карбиді зімпарамен 2000 ұнтаққа дейін жылтыратылып, содан кейін 0,05 мкм Al2O3 ұнтақ суспензиясымен жылтыратылды. Бүйірлері мен түбі инертті бояумен қорғалған. Кептіруден кейін үлгілер стерильді деиондалған сумен жуылып, 75% (көлем/көлем) этанолмен 0,5 сағат бойы зарарсыздандырылды. Содан кейін олар қолданар алдында ультракүлгін (УК) сәуле астында 0,5 сағат бойы ауада кептірілді.
Теңіз Pseudomonas aeruginosa штамы MCCC 1A00099 Қытайдың Сямынь теңіз мәдениетін жинау орталығынан (MCCC) сатып алынды. Pseudomonas aeruginosa 37°C температурада аэробты жағдайда 250 мл колбаларда және 500 мл шыны электрохимиялық жасушаларда Marine 2216E сұйық ортасын (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Циндао, Қытай) пайдаланып өсірілді. Ортаның құрамында (г/л): 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 пептон, 1,0 ашытқы сығындысы және 0,1 темір цитраты бар. Егу алдында 20 минут бойы 121°C температурада автоклавтаңыз. Отыратын және планктонды жасушаларды гемоцитометрмен жарық микроскопымен 400 есе үлкейтумен санаңыз. Планктондық Pseudomonas aeruginosa бастапқы концентрациясы инокуляциядан кейін бірден шамамен 106 жасуша/мл болды.
Электрохимиялық сынақтар орташа көлемі 500 мл болатын классикалық үш электродты шыны ұяшықта жүргізілді. Платина парағы және қаныққан каломель электроды (SAE) реакторға тұз көпірлерімен толтырылған Луггин капиллярлары арқылы қосылды, олар сәйкесінше қарсы және эталондық электродтар ретінде қызмет етті. Жұмыс электродтарын жасау үшін әрбір үлгіге резеңкеленген мыс сым бекітіліп, эпоксидті шайырмен жабылды, бір жағында жұмыс электроды үшін шамамен 1 см2 қорғалмаған аймақ қалды. Электрохимиялық өлшеулер кезінде үлгілер 2216E ортасына орналастырылды және су моншасында тұрақты инкубация температурасында (37°C) сақталды. OCP, LPR, EIS және потенциалды динамикалық поляризация деректері Autolab потенциостатын (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., АҚШ) пайдаланып өлшенді. LPR сынақтары -5-тен 5 мВ-қа дейінгі диапазонда Eocp және 1 Гц дискретизация жиілігімен 0,125 мВ с-1 сканерлеу жылдамдығымен жазылды. EIS тұрақты күйдегі Eocp кезінде 5 мВ кернеуді қолдана отырып, 0,01-ден 10 000 Гц-ке дейінгі жиілік диапазонында синусоидалық толқынмен орындалды. Потенциалды сыпырудың алдында электродтар бос коррозия потенциалының тұрақты мәніне жеткенше бос режимде болды. Содан кейін поляризация қисықтары Eocp функциясы ретінде -0,2-ден 1,5 В-қа дейін 0,166 мВ/с сканерлеу жылдамдығында өлшенді. Әрбір сынақ P. aeruginosa-мен және онсыз 3 рет қайталанды.
Металлографиялық талдауға арналған үлгілер 2000 ұнтақты ылғалды SiC қағазымен механикалық түрде жылтыратылды, содан кейін оптикалық бақылау үшін 0,05 мкм Al2O3 ұнтақ суспензиясымен жылтыратылды. Металлографиялық талдау оптикалық микроскопты қолдану арқылы жүргізілді. Үлгілер 10 салмақтық % калий гидроксиді 43 ерітіндісімен ойылды.
Инкубациядан кейін үлгілер фосфатты буферлі тұзды ерітіндімен (PBS) (рН 7,4 ± 0,2) 3 рет жуылып, биоүлбірлерді бекіту үшін 10 сағат бойы 2,5% (көлем/көлем) глутаральдегидпен бекітілді. Содан кейін ауада кептірмес бұрын ол аралас этанолмен (көлемі бойынша 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% және 100%) кептірілді. Соңында, SEM бақылауы үшін өткізгіштікті қамтамасыз ету үшін үлгінің бетіне алтын үлбір жағылады. SEM кескіндері әр үлгінің бетінде ең отырықшы P. aeruginosa жасушалары бар нүктелерге бағытталды. Химиялық элементтерді табу үшін EDS талдауын жүргізіңіз. Шұңқыр тереңдігін өлшеу үшін Zeiss конфокальды лазерлік сканерлеу микроскопы (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Германия) пайдаланылды. Биопленка астындағы коррозия шұңқырларын бақылау үшін алдымен сынақ үлгісі Қытайдың ұлттық стандарты (CNS) GB/T4334.4-2000 бойынша тазартылып, сынақ үлгісінің бетінен коррозия өнімдері мен биопленканы алып тастады.
Рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (XPS, ESCALAB250 беттік талдау жүйесі, Thermo VG, АҚШ) талдауы монохроматикалық рентген көзін (энергиясы 1500 эВ және қуаты 150 Вт алюминий Kα желісі) пайдаланып, –1350 эВ стандартты шарттарында 0 байланыс энергияларының кең диапазонында жүргізілді. Жоғары ажыратымдылықтағы спектрлер 50 эВ өткізу энергиясын және 0,2 эВ қадамын пайдаланып жазылды.
Инкубацияланған үлгілер алынып, PBS (рН 7,4 ± 0,2) көмегімен 15 с45 бойы ақырын жуылды. Үлгілердегі биоүлдірлердің бактериялық тіршілік қабілетін бақылау үшін биоүлдірлер LIVE/DEAD Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Юджин, Орегон, АҚШ) көмегімен боялды. Жиынтықта екі флуоресцентті бояғыш бар: SYTO-9 жасыл флуоресцентті бояғыш және пропидий йодидінің (PI) қызыл флуоресцентті бояғыш. CLSM-де флуоресцентті жасыл және қызыл нүктелер сәйкесінше тірі және өлі жасушаларды білдіреді. Бояу үшін 3 мкл SYTO-9 және 3 мкл PI ерітіндісі бар қоспаның 1 мл-і бөлме температурасында (23°C) қараңғыда 20 минут бойы инкубацияланды. Осыдан кейін боялған үлгілер Nikon CLSM аппаратын (C2 Plus, Nikon, Жапония) пайдаланып екі толқын ұзындығында (тірі жасушалар үшін 488 нм және өлі жасушалар үшін 559 нм) тексерілді. Биопленканың қалыңдығы 3D сканерлеу режимінде өлшенді.
Бұл мақаланы қалай дәйексөз ретінде келтіруге болады: Li, H. және т.б. Pseudomonas aeruginosa теңіз биофильмімен жасалған 2707 супердуплексті тот баспайтын болаттың микробтық коррозиясы. ғылым. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Тиосульфат қатысында хлорид ерітінділеріндегі LDX 2101 дуплексті тот баспайтын болаттың кернеулі коррозиялық крекингі. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Тиосульфат қатысында хлорид ерітінділеріндегі LDX 2101 дуплексті тот баспайтын болаттың кернеулі коррозиялық крекингі. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Тиосульфат қатысында хлорид ерітінділеріндегі LDX 2101 дуплексті тот баспайтын болаттың кернеулі коррозиялық крекингі. 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тот баспайтын болат在福代sulfate分下下南性性生于中图僅。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворе хлорид в присутственных тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Тиосульфат қатысында хлорид ерітіндісіндегі LDX 2101 дуплексті тот баспайтын болаттың кернеулі коррозиялық жарылысы.coros Science 80, 205–212 (2014).
Ким, СТ, Джанг, ШХ, Ли, И.С. және Парк, Ю.С. Гипердуплексті тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеулердің шұңқырлы коррозияға төзімділігіне ерітіндіні термиялық өңдеудің және қорғаныш газындағы азоттың әсері. Ким, СТ, Джанг, ШХ, Ли, И.С. және Парк, Ю.С. Гипердуплексті тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеулердің шұңқырлы коррозияға төзімділігіне ерітіндіні термиялық өңдеудің және қорғаныш газындағы азоттың әсері.Ким, СТ, Джанг, ШХ, Ли, И.С. және Парк, Ю.С. Гипердуплексті тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеулердің коррозияға төзімділігіне ерітіндіні термиялық өңдеудің және қорғаныш газындағы азоттың әсері. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Ким, ST, Jang, SH, Lee, IS және Park, YSКим, С.Т., Джанг, Ш.Х., Ли, И.С. және Парк, Ю.С. Ерітіндіні термиялық өңдеудің және қорғаныш газындағы азоттың супердуплексті тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеулердің шұңқырлардың коррозияға төзімділігіне әсері.Корос. ғылым. 53, 1939–1947 (2011).
Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. және Левандовски, З. 316L тот баспайтын болаттан жасалған микробтық және электрохимиялық жолмен пайда болған шұңқырлардың химиясын салыстырмалы зерттеу. Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. және Левандовски, З. 316L тот баспайтын болаттан жасалған микробтық және электрохимиялық жолмен пайда болған шұңқырлардың химиясын салыстырмалы зерттеу.Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. және Левандовски, З. 316L тот баспайтын болаттың микробиологиялық және электрохимиялық шұңқырлануын салыстырмалы химиялық зерттеу. 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 Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. және Левандовски, З.Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. және Левандовски, З. 316L тот баспайтын болаттағы микробиологиялық және электрохимиялық индукцияланған шұңқыр түзілуінің салыстырмалы химиялық зерттеуі.Корос. ғылым. 45, 2577–2595 (2003).
Луо, Х., Донг, КФ, Ли, XG және Сяо, К. Хлорид қатысында әртүрлі рН бар сілтілік ерітінділердегі 2205 дуплексті тот баспайтын болаттың электрохимиялық әрекеті. Луо, Х., Донг, КФ, Ли, XG және Сяо, К. Хлорид қатысында әртүрлі рН бар сілтілік ерітінділердегі 2205 дуплексті тот баспайтын болаттың электрохимиялық әрекеті.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. және Сяо К. Хлорид қатысында әртүрлі рН мәні бар сілтілі ерітінділердегі дуплексті тот баспайтын болат 2205-тің электрохимиялық әрекеті. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的甀唀匂 Луо, Х., Донг, КФ, Ли, XG және Сяо, К. 2205 Сілтілік ерітіндіде әртүрлі рН кезінде хлорид болған кезде тот баспайтын болаттың электрохимиялық әрекеті.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. және Сяо К. Хлорид қатысында әртүрлі рН мәні бар сілтілі ерітінділердегі дуплексті тот баспайтын болат 2205-тің электрохимиялық әрекеті.Электрохимиялық журнал. 64, 211–220 (2012).
Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. және Рэй, РИ Теңіз биоүлдірлерінің коррозияға әсері: Қысқаша шолу. Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. және Рэй, РИ Теңіз биоүлдірлерінің коррозияға әсері: Қысқаша шолу.Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. және Рэй, РИ Теңіз биоүлдірлерінің коррозияға әсері: қысқаша шолу. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响:简明综述。 Литтл, Би Джей, Ли, Джейс және Рей, РИЛиттл, Б.Дж., Ли, Дж.С. және Рэй, РИ Теңіз биоүлдірлерінің коррозияға әсері: қысқаша шолу.Электрохимиялық журнал. 54, 2-7 (2008).