Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS. За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го исклучите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја прикажеме страницата без стилови и JavaScript.
Микробната корозија (MIC) е сериозен проблем во многу индустрии бидејќи може да предизвика огромни економски загуби. 2707 супер дуплекс не'рѓосувачки челик (2707 HDSS) се користи во морски средини поради неговата одлична хемиска отпорност. Сепак, неговата отпорност на MIC не е експериментално демонстрирана. Во оваа студија, беше испитано однесувањето на MIC на 2707 HDSS предизвикано од морската аеробна бактерија Pseudomonas aeruginosa. Електрохемиската анализа покажа дека во присуство на биофилм Pseudomonas aeruginosa во медиум 2216E, имаше позитивна промена во потенцијалот на корозија и зголемување на густината на струјата на корозија. Анализата со рендгенска фотоелектронска спектроскопија (XPS) покажа намалување на содржината на Cr на површината на примерокот под биофилмот. Анализата на сликите на јамите покажа дека биофилмот на P. aeruginosa произведе максимална длабочина на јамата од 0,69 μm во текот на 14 дена инкубација. Иако ова е мало, тоа укажува дека 2707 HDSS не е целосно имун на MIC на P. биофилмови на aeruginosa.
Дуплекс нерѓосувачките челици (DSS) се широко користени во различни индустрии поради нивната идеална комбинација на одлични механички својства и отпорност на корозија1,2. Сепак, сè уште се јавуваат локализирани вдлабнатини и тоа влијае на интегритетот на овој челик3,4. DSS не е отпорен на микробна корозија (MIC)5,6. И покрај широкиот опсег на примена на DSS, сè уште постојат средини каде што отпорноста на корозија на DSS не е доволна за долготрајна употреба. Ова значи дека се потребни поскапи материјали со поголема отпорност на корозија. Џеон и сор.7 откриле дека дури и супердуплекс нерѓосувачките челици (SDSS) имаат некои ограничувања во однос на отпорноста на корозија. Затоа, супердуплекс нерѓосувачките челици (HDSS) со поголема отпорност на корозија се потребни во некои апликации. Ова доведе до развој на високо легиран HDSS.
Отпорноста на корозија на DSS зависи од односот на алфа и гама фазите и регионите 8, 9, 10 со намалени Cr, Mo и W во непосредна близина на втората фаза. HDSS содржи висока содржина на Cr, Mo и N11, па затоа има одлична отпорност на корозија и висока вредност (45-50) на еквивалентен број на отпорност на дупки (PREN), определен од wt.% Cr + 3,3 (wt.% Mo + 0,5 wt% W) + 16 wt% N12. Неговата одлична отпорност на корозија се потпира на избалансиран состав што содржи приближно 50% феритни (α) и 50% аустенит (γ) фази, HDSS има подобри механички својства и поголема отпорност од конвенционалниот DSS13. Својства на корозија на хлорид. Подобрената отпорност на корозија ја проширува употребата на HDSS во покорозивни хлоридни средини, како што се морските средини.
MIC се голем проблем во многу индустрии како што се нафтените и гасните и водоводните претпријатија14. MIC учествува со 20% во сите штети од корозија15. MIC е биоелектрохемиска корозија што може да се забележи во многу средини. Биофилмовите што се формираат на метални површини ги менуваат електрохемиските услови, со што влијаат на процесот на корозија. Општо е прифатено дека MIC корозијата е предизвикана од биофилмови. Електрогените микроорганизми ги кородираат металите за да добијат одржлива енергија за да преживеат17. Неодамнешните MIC студии покажаа дека EET (екстрацелуларен електронски трансфер) е фактор што ја ограничува брзината кај MIC предизвикан од електрогени микроорганизми. Zhang et al. 18 покажаа дека електронските медијатори го забрзуваат електронскиот трансфер помеѓу клетките Desulfovibrio sessificans и нерѓосувачкиот челик 304, што доведува до потежок MIC напад. Enning et al. 19 и Venzlaff et al. 20 покажаа дека биофилмовите на корозивните бактерии што редуцираат сулфати (SRB) можат директно да апсорбираат електрони од метални подлоги, што резултира со сериозна корозија со јамки.
Познато е дека DSS е подложен на MIC во средини што содржат SRB, бактерии што го намалуваат железото (IRB) итн.21. Овие бактерии предизвикуваат локализирани вдлабнатини на површините на DSS под биофилмовите22,23. За разлика од DSS, MIC на HDSS24 е слабо познат.
Pseudomonas aeruginosa е грам-негативна подвижна бактерија во облик на прачка која е широко распространета во природата25. Pseudomonas aeruginosa е исто така главна микробна група во морската средина, предизвикувајќи MIC кај челикот. Pseudomonas е тесно вклучен во процесите на корозија и е признат како пионерски колонизатор за време на формирањето на биофилм. Mahat et al. 28 и Yuan et al. 29 покажаа дека Pseudomonas aeruginosa има тенденција да ја зголеми стапката на корозија на мек челик и легури во водена средина.
Главната цел на оваа работа беше да се испитаат својствата на MIC на 2707 HDSS предизвикани од морската аеробна бактерија Pseudomonas aeruginosa користејќи електрохемиски методи, техники на површинска аналитика и анализа на производи од корозија. За да се проучи однесувањето на MIC на 2707 HDSS, беа извршени електрохемиски студии, вклучувајќи потенцијал на отворено коло (OCP), линеарен отпор на поларизација (LPR), спектроскопија на електрохемиска импеданса (EIS) и потенцијална динамичка поларизација. Беше извршена анализа на енергетски дисперзивен спектрометар (EDS) за да се пронајдат хемиски елементи на кородираната површина. Покрај тоа, беше користена анализа на рендгенска фотоелектронска спектроскопија (XPS) за да се утврди стабилноста на пасивацијата на оксидниот филм под влијание на морска средина што содржи Pseudomonas aeruginosa. Длабочината на јамата беше измерена под конфокален ласерски скенирачки микроскоп (CLSM).
Табела 1 го прикажува хемискиот состав на 2707 HDSS. Табела 2 покажува дека 2707 HDSS има одлични механички својства со граница на истегнување од 650 MPa. Слика 1 ја прикажува оптичката микроструктура на термички обработен во раствор 2707 HDSS. Издолжени ленти од аустенит и феритни фази без секундарни фази може да се видат во микроструктурата што содржи околу 50% аустенит и 50% феритни фази.
Слика 2а ги прикажува податоците за потенцијалот на отворено коло (Eocp) во однос на времето на изложеност за 2707 HDSS во абиотска 2216E средина и P. aeruginosa супа во тек на 14 дена на 37 °C. Таа покажува дека најголемата и значајна промена во Eocp се јавува во рамките на првите 24 часа. Вредностите на Eocp во двата случаи достигнаа врв од -145 mV (во споредба со SCE) околу 16 часа, а потоа нагло паднаа, достигнувајќи -477 mV (во споредба со SCE) и -236 mV (во споредба со SCE) за абиотскиот примерок и P, соодветно. Купони за Pseudomonas aeruginosa, соодветно. По 24 часа, вредноста Eocp од 2707 HDSS за P. aeruginosa беше релативно стабилна на -228 mV (во споредба со SCE), додека соодветната вредност за небиолошки примероци беше приближно -442 mV (во споредба со SCE). Eocp во присуство на P. aeruginosa беше прилично ниска.
Електрохемиско тестирање на 2707 HDSS примероци во абиотска средина и Pseudomonas aeruginosa супа на 37 °C:
(а) Eocp како функција од времето на експозиција, (б) криви на поларизација на 14-тиот ден, (в) Rp како функција од времето на експозиција и (г) icorr како функција од времето на експозиција.
Табела 3 ги прикажува вредностите на параметрите за електрохемиска корозија на 2707 HDSS примероци изложени на абиотска средина и инокулирана средина со Pseudomonas aeruginosa во тек на 14 дена. Тангентите на анодните и катодните криви беа екстраполирани за да се добијат пресеците, што дава густина на струјата на корозија (icorr), потенцијал на корозија (Ecorr) и Тафелови наклони (βα и βc) според стандардни методи30,31.
Како што е прикажано на Слика 2б, поместувањето на кривата на P. aeruginosa нагоре резултираше со зголемување на Ecorr во споредба со абиотската крива. Вредноста на icorr, која е пропорционална на стапката на корозија, се зголеми на 0,328 μA cm-2 во примерокот од Pseudomonas aeruginosa, четири пати поголема од онаа на небиолошкиот примерок (0,087 μA cm-2).
LPR е класичен недеструктивен електрохемиски метод за брза анализа на корозија. Исто така, беше користен за проучување на MIC32. Слика 2c ја покажува отпорноста на поларизација (Rp) како функција на времето на изложеност. Повисока вредност на Rp значи помала корозија. Во првите 24 часа, Rp на 2707 HDSS достигна максимална вредност од 1955 kΩ cm2 за абиотски примероци и 1429 kΩ cm2 за примероци од Pseudomonas aeruginosa. Слика 2c исто така покажува дека вредноста на Rp брзо се намалила по еден ден, а потоа останала релативно непроменета во следните 13 дена. Вредноста на Rp на примерокот од Pseudomonas aeruginosa е околу 40 kΩ cm2, што е многу пониско од вредноста од 450 kΩ cm2 на небиолошкиот примерок.
Вредноста на icorr е пропорционална на униформната стапка на корозија. Нејзината вредност може да се пресмета од следната равенка на Стерн-Гери,
Следејќи го Zou et al. 33, типичната вредност на наклонот на Тафел B во оваа работа се претпоставува дека е 26 mV/dec. Слика 2d покажува дека icorr на небиолошкиот примерок 2707 останал релативно стабилен, додека примерокот од P. aeruginosa значително флуктуирал по првите 24 часа. Вредностите на icorr на примероците од P. aeruginosa биле за еден ред на големина повисоки од небиолошките контроли. Овој тренд е во согласност со резултатите од отпорноста на поларизација.
EIS е друга недеструктивна техника што се користи за карактеризирање на електрохемиските реакции на кородирани површини. Спектри на импеданса и пресметани вредности на капацитивност на примероци изложени на абиотски медиуми и раствор од Pseudomonas aeruginosa, отпорност на Rb на пасивниот филм/биофилм формиран на површината на примерокот, отпорност на пренос на полнеж Rct, параметри на двослоен електричен Cdl капацитивност (EDL) и параметри на QCPE константен фазен елемент (CPE). Овие параметри беа дополнително анализирани со прилагодување на податоците со користење на модел на еквивалентно коло (EEC).
Слика 3 прикажува типични Најквистови дијаграми (a и b) и Бодеови дијаграми (a' и b') на 2707 HDSS примероци во абиотска средина и супа од P. aeruginosa за различни времиња на инкубација. Дијаметарот на Најквистовиот прстен се намалува во присуство на Pseudomonas aeruginosa. Бодеовиот дијаграм (сл. 3b') покажува зголемување на големината на вкупната импеданса. Информации за временската константа на релаксација може да се добијат од фазните максимуми. Слика 4 ги прикажува физичките структури базирани на еден слој (a) и два слоја (b) и нивните соодветни EEC. CPE е воведен во EEC моделот. Неговата адмитанса и импеданса се изразени на следниов начин:
Два физички модели и соодветни еквивалентни кола за вклопување на спектарот на импедансата на примерокот од 2707 HDSS:
каде што Y0 е големината на CPE, j е имагинарниот број или (-1)1/2, ω е аголната фреквенција, а n е индексот на моќност на CPE помал од единица35. Инверзната вредност на отпорот на пренос на полнеж (т.е. 1/Rct) одговара на брзината на корозија. Помал Rct значи побрза брзина на корозија27. По 14 дена инкубација, Rct на примероците од Pseudomonas aeruginosa достигна 32 kΩ cm2, многу помала од 489 kΩ cm2 на небиолошките примероци (Табела 4).
Сликите од CLSM и SEM сликите на Слика 5 јасно покажуваат дека покриеноста со биофилм на површината на примерокот 2707 HDSS по 7 дена е густа. Сепак, по 14 дена, покриеноста со биофилм беше ретка и се појавија некои мртви клетки. Табела 5 ја прикажува дебелината на биофилмот на примероците 2707 HDSS по изложеност на P. aeruginosa во тек на 7 и 14 дена. Максималната дебелина на биофилмот се промени од 23,4 μm по 7 дена на 18,9 μm по 14 дена. Просечната дебелина на биофилмот, исто така, го потврди овој тренд. Таа се намали од 22,2 ± 0,7 μm по 7 дена на 17,8 ± 1,0 μm по 14 дена.
(а) 3-D CLSM слика по 7 дена, (б) 3-D CLSM слика по 14 дена, (в) SEM слика по 7 дена и (г) SEM слика по 14 дена.
EDS откри хемиски елементи во биофилмови и производи од корозија на примероци изложени на P. aeruginosa во тек на 14 дена. Слика 6 покажува дека содржината на C, N, O и P во биофилмовите и производите од корозија е многу поголема од онаа кај голите метали, бидејќи овие елементи се поврзани со биофилмови и нивните метаболити. На микробите им се потребни само траги од хром и железо. Високите нивоа на Cr и Fe во биофилмот и производите од корозија на површината на примероците укажуваат дека металната матрица изгубила елементи поради корозија.
По 14 дена, во 2216E медиумот беше забележано вдлабнување со и без P. aeruginosa. Пред инкубацијата, површината на примерокот беше мазна и без дефекти (Сл. 7a). По инкубацијата и отстранувањето на биофилмот и производите од корозија, најдлабоките вдлабнатини на површината на примероците беа испитани под CLSM, како што е прикажано на Слика 7b и c. Не беа пронајдени очигледни вдлабнатини на површината на небиолошките контролни примероци (максимална длабочина на вдлабнатината 0,02 μm). Максималната длабочина на вдлабнатината предизвикана од Pseudomonas aeruginosa беше 0,52 μm по 7 дена и 0,69 μm по 14 дена, врз основа на просечната максимална длабочина на вдлабнатината од 3 примероци (за секој примерок беа избрани 10 максимални вредности на длабочина на вдлабнатината) достигна 0,42 ± 0,12 μm и 0,52 ± 0,15 μm, соодветно (Табела 5). Овие вредности на длабочина на вдлабнатината се мали, но важни.
(а) Пред изложеност, (б) 14 дена во абиотска средина и (в) 14 дена во супа од Pseudomonas aeruginosa.
Слика 8 ги прикажува XPS спектрите на различни површини на примероците, а хемиските состави анализирани за секоја површина се сумирани во Табела 6. Во Табела 6, атомските проценти на Fe и Cr во присуство на P. aeruginosa (примероци A и B) беа многу пониски од оние на небиолошките контролни примероци (примероци C и D). За примерокот од P. aeruginosa, спектралната крива на Cr 2p на ниво на јадро беше прилагодена на четири компоненти на врвовите со вредности на енергијата на врзување (BE) од 574,4, 576,6, 578,3 и 586,8 eV, што може да се припише на Cr, Cr2O3, CrO3 и Cr(OH)3, соодветно (Сл. 9a и b). За небиолошки примероци, спектарот на Cr 2p на ниво на јадро содржи два главни врва за Cr (573,80 eV за BE) и Cr2O3 (575,90 eV за BE) на Сл. 9c и d, соодветно. Највпечатливата разлика помеѓу абиотските и примероците од P. aeruginosa беше присуството на Cr6+ и поголема релативна фракција на Cr(OH)3 (BE од 586,8 eV) под биофилмот.
Широките XPS спектри на површината на примерокот 2707 HDSS во двата медиума се 7 дена и 14 дена, соодветно.
(а) 7 дена изложеност на P. aeruginosa, (б) 14 дена изложеност на P. aeruginosa, (в) 7 дена во абиотска средина и (г) 14 дена во абиотска средина.
HDSS покажува високо ниво на отпорност на корозија во повеќето средини. Ким и сор. 2 објавија дека UNS S32707 HDSS е дефиниран како високо легиран DSS со PREN од повеќе од 45. Вредноста PREN на примерокот 2707 HDSS во оваа работа беше 49. Ова се должи на неговата висока содржина на хром и високите нивоа на молибден и Ni, кои се корисни во кисели и средини со висока содржина на хлорид. Покрај тоа, добро избалансираниот состав и микроструктурата без дефекти се корисни за структурна стабилност и отпорност на корозија. Сепак, и покрај неговата одлична хемиска отпорност, експерименталните податоци во оваа работа сугерираат дека 2707 HDSS не е целосно имун на MIC на биофилмовите на P. aeruginosa.
Електрохемиските резултати покажаа дека стапката на корозија на 2707 HDSS во супа од P. aeruginosa е значително зголемена по 14 дена во споредба со небиолошката средина. На Слика 2а, намалување на Eocp е забележано и во абиотската средина и во супата од P. aeruginosa во текот на првите 24 часа. Потоа, биофилмот ја завршил покривката на површината на примерокот и Eocp станува релативно стабилен36. Сепак, нивото на биолошка Eocp било многу повисоко од она на небиолошката Eocp. Постои причина да се верува дека оваа разлика се должи на формирањето на биофилм од P. aeruginosa. На Слика 2d, во присуство на P. aeruginosa, вредноста на icorr на 2707 HDSS достигнала 0,627 μA cm-2, што е ред на големина повисок од оној на абиотската контрола (0,063 μA cm-2), што е во согласност со вредноста Rct измерена со EIS. Во текот на првите неколку дена, вредностите на импедансата во P. aeruginosa супа се зголемила поради прицврстувањето на клетките на P. aeruginosa и формирањето на биофилмови. Меѓутоа, кога биофилмот целосно ја покрива површината на примерокот, импедансата се намалува. Заштитниот слој е прв нападнат поради формирањето на биофилмови и метаболити на биофилмот. Затоа, отпорноста на корозија се намалила со текот на времето, а прицврстувањето на P. aeruginosa предизвикало локализирана корозија. Трендовите во абиотските медиуми биле различни. Отпорноста на корозија на небиолошката контрола била многу повисока од соодветната вредност на примероците изложени на P. aeruginosa супа. Понатаму, за абиотските примероци, вредноста Rct на 2707 HDSS достигнала 489 kΩ cm2 на 14-тиот ден, што е 15 пати поголема од вредноста Rct (32 kΩ cm2) во присуство на P. aeruginosa. Затоа, 2707 HDSS има одлична отпорност на корозија во стерилна средина, но не е отпорен на MIC напад од биофилмови на P. aeruginosa.
Овие резултати може да се забележат и од кривите на поларизација на Сл. 2б. Анодното разгранување се припишува на формирањето на биофилм кај Pseudomonas aeruginosa и реакциите на оксидација на метали. Во исто време, катодната реакција е редукција на кислород. Присуството на P. aeruginosa значително ја зголеми густината на струјата на корозија, приближно еден ред на големина повисока од абиотската контрола. Ова укажува дека биофилмот на P. aeruginosa ја зголемува локализираната корозија на 2707 HDSS. Јуан и сор.29 откриле дека густината на струјата на корозија на легурата 70/30 Cu-Ni се зголемила под влијание на биофилмот на P. aeruginosa. Ова може да се должи на биокатализата на редукцијата на кислородот од биофилмовите на Pseudomonas aeruginosa. Ова набљудување може да го објасни и MIC на 2707 HDSS во оваа работа. Аеробните биофилмови може да имаат и помалку кислород под нив. Затоа, неуспехот повторно да се пасивира металната површина со кислород може да биде фактор што придонесува за MIC во оваа работа.
Дикинсон и сор. 38 сугерираа дека стапките на хемиски и електрохемиски реакции можат директно да бидат засегнати од метаболичката активност на сесилните бактерии на површината на примерокот и природата на производите на корозија. Како што е прикажано на Слика 5 и Табела 5, и бројот на клетки и дебелината на биофилмот се намалиле по 14 дена. Ова може разумно да се објасни дека по 14 дена, повеќето од сесилните клетки на површината на 2707 HDSS умреле поради намалување на хранливите материи во медиумот 2216E или ослободување на токсични метални јони од матрицата 2707 HDSS. Ова е ограничување на експериментите во серии.
Во оваа работа, биофилмот на P. aeruginosa го поттикна локалното намалување на Cr и Fe под биофилмот на површината на 2707 HDSS (сл. 6). Во Табела 6, намалувањето на Fe и Cr во примерокот D во споредба со примерокот C, што укажува дека растворените Fe и Cr предизвикани од биофилмот на P. aeruginosa опстојувале и по првите 7 дена. Медиумот 2216E се користи за симулирање на морските средини. Содржи 17700 ppm Cl-, што е споредливо со она што се наоѓа во природната морска вода. Присуството на 17700 ppm Cl- беше главната причина за намалувањето на Cr во 7- и 14-дневните абиотски примероци анализирани со XPS. Во споредба со примероците од P. aeruginosa, растворањето на Cr во абиотските примероци беше многу помало поради силната отпорност на Cl− на 2707 HDSS во абиотски средини. Слика 9 го покажува присуството на Cr6+ во филмот за пасивација. Може да биде вклучен во отстранувањето на Cr од челични површини со биофилмови од P. aeruginosa, како што сугерираат Чен и Клејтон.
Поради растот на бактериите, pH вредностите на медиумот пред и по култивацијата беа 7,4 и 8,2, соодветно. Затоа, под биофилмот на P. aeruginosa, корозијата од органска киселина веројатно нема да биде фактор што придонесува за оваа работа поради релативно високата pH вредност во медиумот. pH вредноста на небиолошкиот контролен медиум не се промени значително (од почетните 7,4 до конечните 7,5) во текот на 14-дневниот тест период. Зголемувањето на pH вредноста во медиумот за инокулација по инкубацијата се должеше на метаболичката активност на P. aeruginosa и беше утврдено дека има ист ефект врз pH вредноста во отсуство на тест ленти.
Како што е прикажано на Слика 7, максималната длабочина на јамата предизвикана од биофилмот на P. aeruginosa беше 0,69 μm, што беше многу поголемо од она на абиотската средина (0,02 μm). Ова е во согласност со електрохемиските податоци опишани погоре. Длабочината на јамата од 0,69 μm е повеќе од десет пати помала од вредноста од 9,5 μm пријавена за 2205 DSS под истите услови. Овие податоци покажуваат дека 2707 HDSS покажува подобар отпор на MIC во споредба со 2205 DSS. Ова не треба да биде изненадување, бидејќи 2707 HDSS има поголема содржина на хром, обезбедувајќи подолготрајна пасивација, поради избалансираната фазна структура без штетни секундарни талог, што го отежнува депасивирањето на P. aeruginosa и затемнувањето на почетните точки.
Како заклучок, на површината на 2707 HDSS во супата од P. aeruginosa се пронајдени вдлабнатини на MIC во споредба со занемарливото вдлабнување во абиотските медиуми. Оваа работа покажува дека 2707 HDSS има подобра отпорност на MIC од 2205 DSS, но не е целосно имун на MIC поради биофилмот на P. aeruginosa. Овие наоди помагаат во изборот на соодветни не'рѓосувачки челици и проценетиот век на траење за морската средина.
Купонот за 2707 HDSS е обезбеден од Факултетот за металургија на Североисточниот универзитет (NEU) во Шенјанг, Кина. Елементарниот состав на 2707 HDSS е прикажан во Табела 1, која е анализирана од Одделот за анализа и тестирање на материјали на NEU. Сите примероци се третирани во раствор на 1180 °C во текот на 1 час. Пред тестирањето на корозија, 2707 HDSS во облик на монета со горна изложена површина од 1 cm2 е полиран до зрнеста густина од 2000 со силициум карбидна хартија и дополнително полиран со суспензија од прав Al2O3 од 0,05 μm. Страните и дното се заштитени со инертна боја. По сушењето, примероците се исплакнуваат со стерилна дејонизирана вода и се стерилизираат со 75% (v/v) етанол во текот на 0,5 часа. Потоа се сушат на воздух под ултравиолетова (UV) светлина во текот на 0,5 часа пред употреба.
Сојот на морска Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 е купен од Центарот за собирање морски култури во Сјамен (MCCC), Кина. Pseudomonas aeruginosa е одгледуван аеробно на 37°C во колби од 250 ml и електрохемиски стаклени ќелии од 500 ml со употреба на течна подлога Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Кина). Подлога (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 NH3, 0,016 NH3, 0,016 NaH2PO4. , 5,0 пептон, 1,0 екстракт од квасец и 0,1 железен цитрат. Автоклавирајте на 121°C 20 минути пред инокулацијата. Броете ги сесилните и планктонските клетки со помош на хемоцитометр под светлосен микроскоп со зголемување од 400X. Почетната клеточна концентрација на планктонска Pseudomonas aeruginosa веднаш по инокулацијата беше приближно 106 клетки/мл.
Електрохемиските тестови беа извршени во класична стаклена ќелија со три електроди со среден волумен од 500 ml. Платински лист и заситена каломелна електрода (SCE) беа поврзани со реакторот преку Luggin капилари исполнети со солени мостови, кои служеа како контра и референтни електроди, соодветно. За да се направат работните електроди, на секој примерок беше прикачена гумена бакарна жица и покриена со епоксидна смола, оставајќи околу 1 cm2 изложена еднострана површина за работната електрода. За време на електрохемиските мерења, примероците беа поставени во 2216E медиум и одржувани на константна температура на инкубација (37 °C) во водена бања. Податоците за OCP, LPR, EIS и потенцијална динамичка поларизација беа измерени со помош на Autolab потенциостат (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., САД). LPR тестовите беа снимени со брзина на скенирање од 0,125 mV s-1 во опсег од -5 и 5 mV со Eocp и фреквенција на земање примероци од 1 Hz. EIS беше извршен со синусоиден бран во фреквентниот опсег 0,01 до 10.000 Hz користејќи применет напон од 5 mV при стационарна состојба Eocp. Пред мерењето на потенцијалот, електродите беа во режим на отворено коло сè додека не се достигне стабилна вредност на потенцијалот за слободна корозија. Потоа беа изведени криви на поларизација од -0,2 до 1,5 V во однос на Eocp со брзина на скенирање од 0,166 mV/s. Секој тест беше повторен 3 пати со и без P. aeruginosa.
Примероците за металографска анализа беа механички полирани со влажна SiC хартија со густина на зрно од 2000, а потоа дополнително полирани со суспензија од прав Al2O3 од 0,05 μm за оптичко набљудување. Металографската анализа беше извршена со употреба на оптички микроскоп. Примероците беа гравирани со раствор од калиум хидроксид 43 од 10 тежински%.
По инкубацијата, примероците беа измиени 3 пати со раствор од фосфатно-пуфериран физиолошки раствор (PBS) (pH 7,4 ± 0,2), а потоа фиксирани со 2,5% (v/v) глутаралдехид во тек на 10 часа за да се фиксираат биофилмовите. Потоа беа дехидрирани со постепена серија (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% и 100% v/v) етанол пред сушење на воздух. Конечно, површината на примерокот е испрскана со златен филм за да се обезбеди спроводливост за SEM набљудување. SEM сликите беа фокусирани на точките со најнеподвижни клетки на P. aeruginosa на површината на секој примерок. Извршете EDS анализа за да пронајдете хемиски елементи. За мерење на длабочината на јамата беше користен конфокален ласерски скенирачки микроскоп Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Германија). За да се набљудуваат корозивните јами под биофилмот, тест парчето прво беше исчистено според кинескиот национален стандард. (CNS) GB/T4334.4-2000 за отстранување на производите од корозија и биофилмот на површината на испитното парче.
Анализата со рендгенска фотоелектронска спектроскопија (XPS, систем за површинска анализа ESCALAB250, Thermo VG, САД) беше извршена со користење на монохроматски извор на рендгенски зраци (алуминиумска Kα линија со енергија од 1500 eV и моќност од 150 W) во широк опсег на енергија на врзување 0 под стандардни услови –1350 eV. Спектрите со висока резолуција беа снимени со користење на енергија на премин од 50 eV и големина на чекор од 0,2 eV.
Инкубираните примероци беа отстранети и нежно исплакнати со PBS (pH 7,4 ± 0,2) во текот на 15 секунди и 45 секунди. За да се набљудува бактериската одржливост на биофилмовите на примероците, биофилмовите беа обоени со помош на комплетот за бактериска одржливост LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Јуџин, Орегон, САД). Комплетот има две флуоресцентни бои, зелена флуоресцентна боја SYTO-9 и црвена флуоресцентна боја пропидиум јодид (PI). Под CLSM, точките со флуоресцентна зелена и црвена боја претставуваат живи и мртви клетки, соодветно. За боење, смеса од 1 ml што содржи 3 μl раствор од SYTO-9 и 3 μl раствор од PI беше инкубирана 20 минути на собна температура (23 °C) во темница. Потоа, обоените примероци беа набљудувани на две бранови должини (488 nm за живи клетки и 559 nm за мртви клетки) со помош на машина Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Јапонија). Дебелината на биофилмот беше измерена во режим на 3-D скенирање.
Како да се цитира оваа статија: Li, H. et al. Микробна корозија на 2707 супер дуплекс не'рѓосувачки челик од морски Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Заното, Ф., Граси, В., Балбо, А., Монтичели, К. и Зуки, Ф. Пукање од корозија на дуплекс не'рѓосувачки челик LDX 2101 во раствор на хлорид во присуство на тиосулфат.coros.science.80, 205–212 (2014).
Ким, СТ, Јанг, СХ, Ли, ИС и Парк, ЈС. Ефект на термичка обработка во раствор и азот во заштитен гас врз отпорноста на корозија при јамки на заварени супердуплекс нерѓосувачки челик.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Ши, Х., Авчи, Р., Гајзер, М. и Левандовски, З. Компаративна хемиска студија за микробна и електрохемиски индуцирана корозија со вдлабнатини кај не'рѓосувачки челик 316L.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Луо, Х., Донг, ЦФ, Ли, ХГ и Сјао, К. Електрохемиско однесување на дуплекс не'рѓосувачки челик 2205 во алкални раствори со различна pH вредност во присуство на хлорид. Електрохим.Журнал.64, 211–220 (2012).
Литл, БЈ, Ли, ЈС и Реј, РИ Ефектот на морските биофилмови врз корозијата: концизен преглед. Електрохим.Журнал.54, 2-7 (2008).