Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Olyan böngészőverziót használ, amely korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Ezenkívül a folyamatos támogatás érdekében stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
Egyszerre három diából álló körhinta jeleníti meg.Az Előző és a Következő gombokkal egyszerre három dián lépkedhet, vagy a végén lévő csúszkagombokkal egyszerre három dián.
A mikrobiális korrózió (MIC) számos iparágban komoly probléma, mert hatalmas gazdasági veszteségekhez vezethet.A szuper duplex rozsdamentes acél 2707 (2707 HDSS) kiváló vegyszerállósága miatt tengeri környezetben használatos.A MIC-vel szembeni rezisztenciáját azonban kísérletileg nem igazolták.Ez a tanulmány a Pseudomonas aeruginosa tengeri aerob baktérium által okozott MIC 2707 HDSS viselkedését vizsgálta.Az elektrokémiai elemzés kimutatta, hogy a Pseudomonas aeruginosa biofilm jelenlétében a 2216E közegben a korróziós potenciál pozitívan változott, és a korróziós áramsűrűség nőtt.A röntgen fotoelektron spektroszkópia (XPS) analízis eredményei a biofilm alatti minta felületén a Cr-tartalom csökkenését mutatták ki.A gödörképek elemzése azt mutatta, hogy a Pseudomonas aeruginosa biofilmek 0,69 µm maximális gödörmélységet produkáltak 14 napos tenyésztés után.Bár ez kicsi, ez arra utal, hogy a 2707 HDSS nem teljesen immunis a P. aeruginosa biofilmek MIC-re gyakorolt hatásaival szemben.
A duplex rozsdamentes acélt (DSS) széles körben használják különféle iparágakban a kiváló mechanikai tulajdonságok és a korrózióállóság tökéletes kombinációja miatt1,2.Helyi lyukfoltosság azonban továbbra is előfordulhat, ami befolyásolhatja az acél integritását 3, 4 .A DSS nem védett a mikrobiális korrózió ellen (MIC)5,6.Bár a DSS alkalmazási köre nagyon széles, még mindig vannak olyan környezetek, ahol a DSS korrózióállósága nem elegendő a hosszú távú használathoz.Ez azt jelenti, hogy drágább, nagyobb korrózióállóságú anyagokra van szükség.Jeon és munkatársai 7 azt találták, hogy még a szuperduplex rozsdamentes acélnak (SDSS) is vannak korlátai a korrózióállóság tekintetében.Ezért bizonyos alkalmazásokban nagyobb korrózióállóságú szuperduplex rozsdamentes acélokra (HDSS) van szükség.Ez az erősen ötvözött HDSS kifejlesztéséhez vezetett.
A DSS korrózióállóságát az α-fázis és a γ-fázis aránya, valamint a másodlagos fázisokkal szomszédos Cr, Mo és W kimerült területek határozzák meg8,9,10.A HDSS magas Cr-, Mo- és N11-tartalmat tartalmaz, ami kiváló korrózióállóságot és magas értékű (45-50) ekvivalens pitting ellenállási értéket (PREN) biztosít, amelyet a Cr + 3,3 (tömeg% Mo) ad meg. + 0,5 tömegszázalék) + 16 tömegszázalék.N12.Kiváló korrózióállósága egy körülbelül 50% ferrites (α) és 50% ausztenites (γ) fázist tartalmazó kiegyensúlyozott összetételtől függ.A HDSS jobb mechanikai tulajdonságokkal és nagyobb klórállósággal rendelkezik, mint a hagyományos DSS13.A kémiai korrózió jellemzői.A javított korrózióállóság kiterjeszti a HDSS használatát agresszívebb kloridos környezetben, például tengeri környezetben.
A MIC jelentős probléma számos iparágban, beleértve az olaj- és gázellátást, valamint a vízellátást14.A MIC az összes korróziós kár 20%-át teszi ki15.A MIC egy bioelektrokémiai korrózió, amely számos környezetben megfigyelhető16.A fémfelületeken a biofilmek kialakulása megváltoztatja az elektrokémiai feltételeket, így befolyásolja a korróziós folyamatot.Általánosan elfogadott, hogy a MIC korróziót biofilmek okozzák14.Az elektrogén mikroorganizmusok felfalják a fémeket, hogy energiát nyerjenek a túléléshez17.A legújabb MIC-vizsgálatok kimutatták, hogy az EET (extracelluláris elektrontranszfer) az elektrogén mikroorganizmusok által kiváltott MIC korlátozó tényezője.Zhang és munkatársai 18 kimutatták, hogy az elektronközvetítők felgyorsítják az elektrontranszfert a Desulfovibrio vulgaris ülő sejtek és a 304 rozsdamentes acél között, ami súlyosabb MIC támadást eredményez.Anning et al.19. és Wenzlaff et al.20 kimutatták, hogy a korrozív szulfátredukáló baktériumok (SRB-k) biofilmjei közvetlenül képesek elnyelni az elektronokat a fémhordozókról, ami súlyos lyukképződést eredményez.
A DSS-ről ismert, hogy érzékeny a MIC-re az SRB-ket, vasredukáló baktériumokat (IRB) stb. tartalmazó tápközegben.Ezek a baktériumok helyi lyukképződést okoznak a DSS felszínén a biofilm alatt22,23.A DSS-sel ellentétben keveset tudunk a MIC HDSS24-ről.
A Pseudomonas aeruginosa egy Gram-negatív, mozgékony, rúd alakú baktérium, amely széles körben elterjedt a természetben25.A Pseudomonas aeruginosa a tengeri környezetben az acél MIC-jéért felelős fő mikrobióta is26.A Pseudomonas fajok közvetlenül részt vesznek a korróziós folyamatokban, és a biofilm képződése során az első kolonizátorokként ismerik fel őket27.Mahat et al.28 és Yuan et al.29 kimutatták, hogy a Pseudomonas aeruginosa hajlamos növelni a lágy acélok és ötvözetek korróziós sebességét vízi környezetben.
A munka fő célja a Pseudomonas aeruginosa tengeri aerob baktérium által okozott 2707 HDSS MIC tulajdonságainak tanulmányozása elektrokémiai módszerekkel, felületelemzési módszerekkel és korróziós termékanalízissel.A MIC 2707 HDSS viselkedésének tanulmányozására elektrokémiai vizsgálatokat végeztek, beleértve a nyitott áramköri potenciált (OCP), a lineáris polarizációs ellenállást (LPR), az elektrokémiai impedancia spektroszkópiát (EIS) és a dinamikus potenciálpolarizációt.Energiadiszperzív spektroszkópiai (EDS) elemzést végeznek a korrodált felületeken lévő kémiai elemek kimutatására.Ezen túlmenően a Pseudomonas aeruginosa-t tartalmazó tengeri környezet hatására bekövetkező oxidfilm passziváció stabilitását röntgen-fotoelektron-spektroszkópiával (XPS) határoztuk meg.A gödrök mélységét konfokális lézer pásztázó mikroszkóp (CLSM) segítségével mérték.
Az 1. táblázat a 2707 HDSS kémiai összetételét mutatja.A 2. táblázat azt mutatja, hogy a 2707 HDSS kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, 650 MPa folyáshatárral.ábrán.Az 1. ábra az oldatos hőkezelt 2707 HDSS optikai mikrostruktúráját mutatja.Körülbelül 50% ausztenites és 50% ferrites fázist tartalmazó mikroszerkezetben másodlagos fázisok nélküli ausztenites és ferrites fázisok megnyúlt sávjai láthatók.
ábrán.A 2a. ábra a nyitott áramköri potenciált (Eocp) mutatja az expozíciós idő függvényében a 2707 HDSS 2216E abiotikus tápközegben és a Pseudomonas aeruginosa táptalajban 14 napig 37 °C-on.Azt találták, hogy az Eocp legkifejezettebb változásai az első 24 órában következtek be.Az Eocp-értékek mindkét esetben körülbelül -145 mV-nál (SCE-vel szemben) tetőztek körülbelül 16 órán belül, majd meredeken csökkentek -477 mV-ra (SCE-vel szemben) és -236 mV-ra (SCE-vel szemben) a nem biológiai minták és P-re a relatív minták esetében. SCE) patina levelek, ill.24 óra elteltével a Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS Eocp értéke -228 mV-on (SCE-hez képest) viszonylag stabil maradt, míg a nem biológiai minta megfelelő értéke körülbelül -442 mV volt (az SCE-hez képest).Az Eocp Pseudomonas aeruginosa jelenlétében meglehetősen alacsony volt.
2707 HDSS minta elektrokémiai vizsgálata abiotikus tápközegben és Pseudomonas aeruginosa táptalajban 37 °C-on:
(a) Eocp változása az expozíciós idővel, (b) polarizációs görbe a 14. napon, (c) Rp változása az expozíciós idővel, (d) változás az expozíciós idő függvényében.
A 3. táblázat 2707 HDSS-minta elektrokémiai korróziós paramétereit mutatja, amelyeket 14 napon keresztül 14 napon keresztül oltottak ki abiotikus és P. aeruginosa-val oltott táptalajnak.Az anódos és katódos görbék tangenciális extrapolációja a metszéspontra lehetővé tette a korróziós áramsűrűség (icorr), a korróziós potenciál (Ecorr) és a Tafel-lejtés (βα és βc) meghatározását szabványos módszerek szerint30,31.
A 2b. ábrán látható módon a P. aeruginosa görbe felfelé tolódása az Ecorr növekedését eredményezte az abiotikus görbéhez képest.A Pseudomonas aeruginosát tartalmazó minta korróziós sebességével arányos icorr értéke 0,328 µA cm-2-re nőtt, ami négyszerese a nem biológiai mintáénak (0,087 µA cm-2).
Az LPR egy klasszikus elektrokémiai módszer a korrózió roncsolásmentes expressz elemzésére.A MIC32 tanulmányozására is használták.ábrán.A 2c. ábra a polarizációs ellenállás (Rp) változását mutatja az expozíciós idő függvényében.A magasabb Rp érték kisebb korróziót jelent.Az első 24 órában az Rp 2707 HDSS 1955 kΩ cm2-nél érte el a csúcsot a nem biológiai mintáknál és 1429 kΩ cm2-nél a Pseudomonas aeruginosa mintáknál.A 2c. ábra azt is mutatja, hogy az Rp-érték gyorsan csökkent egy nap után, majd viszonylag változatlan maradt a következő 13 nap során.A Pseudomonas aeruginosa tesztminta Rp értéke körülbelül 40 kΩ cm2, ami jóval alacsonyabb, mint a nem biológiai vizsgálati minta 450 kΩ cm2 értéke.
Az icorr értéke arányos az egyenletes korróziós sebességgel.Értéke a következő Stern-Giri egyenletből számítható ki:
Zoe et al.33 A Tafel B meredekségét 26 mV/dec tipikus értéknek vettük ebben a munkában.ábrán.A 2d. ábra azt mutatja, hogy a 2707 abiotikus törzs icorrja viszonylag stabil maradt, míg a Pseudomonas aeruginosa sáv icorrja erősen ingadozott, nagy ugrással az első 24 óra után.A Pseudomonas aeruginosa tesztminta icorr értéke egy nagyságrenddel magasabb volt, mint a nem biológiai kontrollé.Ez a tendencia összhangban van a polarizációs ellenállás eredményeivel.
Az EIS egy másik roncsolásmentes módszer, amelyet a korróziós határfelületen zajló elektrokémiai reakciók jellemzésére használnak34.Abiotikus közegnek és Pseudomonas aeruginosa oldatainak kitett csíkok impedancia spektruma és kapacitás számítása, Rb a szalag felületén kialakuló passzív/biofilm ellenállása, Rct a töltésátviteli ellenállás, Cdl az elektromos kettős réteg.) és a QCPE állandó fázisú elem (CPE) paraméterei.Ezeket a paramétereket tovább elemezték az adatok egy ekvivalens elektromos áramköri (EGK) modellel való összehasonlításával.
ábrán.A 3. ábrán 2707 HDSS-minta tipikus Nyquist-diagramja (a és b) és Bode-diagramja (a' és b') látható abiotikus tápközegben és Pseudomonas aeruginosa táptalajban, különböző inkubációs időkben.Pseudomonas aeruginosa jelenlétében a Nyquist hurok átmérője csökken.A Bode-diagram (3b' ábra) a teljes impedancia növekedését mutatja.A relaxációs időállandóra vonatkozó információ a fázismaximumokból nyerhető.ábrán.A 4. ábra a fizikai struktúrákat és a megfelelő EGK-t mutatja egyrétegű (a) és kétrétegű (b) alapján.A CPE bekerült az EGK modellbe.Bebocsátását és impedanciáját a következőképpen fejezzük ki:
Két fizikai modell és megfelelő egyenértékű áramkörök a 2707 HDSS kupon impedancia spektrumához:
Ahol Y0 a CPE nagysága, j a képzeletbeli szám vagy (-1)1/2, ω a szögfrekvencia, és n a CPE teljesítménytényezője kisebb, mint egy35.A töltésátviteli ellenállás inverziója (azaz 1/Rct) megfelel a korróziós sebességnek.Az alacsonyabb Rct érték nagyobb korróziós sebességet jelent27.14 napos inkubáció után a Pseudomonas aeruginosa vizsgálati mintájának Rct értéke elérte a 32 kΩ cm2-t, ami jóval kevesebb, mint a nem biológiai vizsgálati minta 489 kΩ cm2 (4. táblázat).
ábrán látható CLSM képek és SEM képek.Az 5. ábra egyértelműen mutatja, hogy a 2707-es HDSS-minta felületén a biofilm-fedettség 7 nap után nagyon sűrű volt.14 nap elteltével azonban a biofilm bevonat megritkult, és megjelent néhány elhalt sejt.Az 5. táblázat 2707 HDSS minta biofilm vastagságát mutatja 7 és 14 napos Pseudomonas aeruginosa expozíció után.A maximális biofilm vastagság 23,4 µm-ről 7 nap után 18,9 µm-re változott 14 nap után.Az átlagos biofilm vastagság is megerősítette ezt a tendenciát.22,2 ± 0,7 μm-ről 7 nap után 17,8 ± 1,0 μm-re csökkent 14 nap után.
(a) 3-D CLSM kép 7 nap után, (b) 3D CLSM kép 14 nap után, (c) SEM kép 7 nap után és (d) SEM kép 14 nap után.
Az EMF kémiai elemeket tárt fel biofilmben és korróziós termékeket a Pseudomonas aeruginosa fertőzésnek kitett mintákon 14 napon keresztül.ábrán.A 6. ábrán látható, hogy a biofilm és a korróziós termékek C, N, O, P tartalma jóval magasabb, mint a tiszta fémben, mivel ezek az elemek a biofilmhez és metabolitjaihoz kapcsolódnak.A mikroorganizmusok csak nyomokban igényelnek Cr-t és Fe-t.A biofilm magas Cr- és Fe-tartalma, valamint a minta felületén a korróziós termékek a fémmátrixban a korrózió következtében bekövetkező elemvesztésre utalnak.
14 nap elteltével a 2216E táptalajban P. aeruginosa-val és anélkül gödröket figyeltünk meg.Az inkubálás előtt a minták felülete sima és hibamentes volt (7a. ábra).Inkubálás és a biofilm és a korróziós termékek eltávolítása után a minta felszínén lévő legmélyebb gödröket CLSM segítségével vizsgáltuk, amint az a 7b. és c. ábrán látható.A nem biológiai kontroll (maximális gödörmélység 0,02 µm) felületén nem találtunk nyilvánvaló gödrösödést.A Pseudomonas aeruginosa által okozott maximális gödörmélység 7 nap után 0,52 µm, 14 nap után 0,69 µm volt, 3 minta átlagos maximális gödörmélysége alapján (minden mintához 10 maximális gödörmélységet választottunk), és elérte a 0,42 ± 0,12 µm-t. .0,52 ± 0,15 µm (5. táblázat).Ezek a gödörmélység értékek kicsik, de fontosak.
a) expozíció előtt;b) 14 nap abiotikus környezetben;c) 14 nap P. aeruginosa táplevesben.
ábrán.A 8. táblázat a különböző mintafelületek XPS-spektrumait mutatja, az egyes felületekre elemzett kémiát pedig a 6. táblázat foglalja össze. A 6. táblázatban a Fe és a Cr atomszázaléka sokkal alacsonyabb volt P. aeruginosa jelenlétében (A és B minták). ), mint a nem biológiai kontrollcsíkokban.(C és D minta).A Pseudomonas aeruginosa mintájánál a Cr 2p mag szintű spektrális görbét négy csúcskomponensre illesztettük 574,4, 576,6, 578,3 és 586,8 eV kötési energiákkal, amelyeket a Cr, Cr2O3, CrO3 és Cr(OH) értékekhez rendeltünk. 3. ábra (9a. és b. ábra).A nem biológiai minták esetében a magszint Cr 2p spektrumait a 1-1.A 9c és d a Cr (BE 573,80 eV) és a Cr2O3 (BE 575,90 eV) két fő csúcsát tartalmazza.A legszembetűnőbb különbség az abiotikus kupon és a P. aeruginosa kupon között a Cr6+ és a Cr(OH)3 viszonylag nagy hányada (BE 586,8 eV) jelenléte volt a biofilm alatt.
2707 HDSS minta széles felületű XPS-spektruma két közegben 7, illetve 14 napig.
(a) 7 napos P. aeruginosa expozíció, (b) 14 nap P. aeruginosa expozíció, (c) 7 nap abiotikus expozíció, (d) 14 nap abiotikus expozíció.
A HDSS a legtöbb környezetben magas szintű korrózióállóságot mutat.Kim és munkatársai 2 arról számoltak be, hogy a HDSS UNS S32707-et erősen adalékolt DSS-ként azonosították, amelynek PREN-értéke nagyobb, mint 45. A 2707-es HDSS-minta PREN-értéke ebben a munkában 49 volt. Ez a magas Cr-tartalomnak és a magas Mo-, ill. Ni, amelyek hasznosak savas környezetben és magas kloridtartalmú környezetben.Ezenkívül a kiegyensúlyozott összetétel és a hibamentes mikrostruktúra szerkezeti stabilitást és korrózióállóságot biztosít.A kiváló vegyszerállóság ellenére a munka kísérleti adatai azt mutatják, hogy a 2707 HDSS nem teljesen immunis a Pseudomonas aeruginosa biofilm MIC-ekkel szemben.
Az elektrokémiai eredmények azt mutatták, hogy a 2707 HDSS korróziós sebessége a Pseudomonas aeruginosa táplevesben 14 nap után jelentősen megnőtt a nem biológiai környezethez képest.A 2a. ábrán az Eocp csökkenését figyelték meg mind az abiotikus táptalajban, mind a P. aeruginosa táptalajban az első 24 órában.Ezt követően a biofilm lefedi a minta felületét, és az Eocp viszonylag stabillá válik.A biotikus Eocp szint azonban sokkal magasabb volt, mint az abiotikus Eocp szint.Okunk van azt hinni, hogy ez a különbség a P. aeruginosa biofilmek kialakulásához kapcsolódik.ábrán.A 2g. ábrán a 2707 HDSS icorr értéke elérte a 0,627 µA cm-2-t Pseudomonas aeruginosa jelenlétében, ami egy nagyságrenddel magasabb, mint a nem biológiai kontrollé (0,063 µA cm-2), ami összhangban van az Rct-vel. EIS által mért érték.Az első napokban a P. aeruginosa táptalajban az impedancia értékek emelkedtek a P. aeruginosa sejtek kötődése és a biofilm képződés miatt.Az impedancia azonban csökken, ha a biofilm teljesen befedi a minta felületét.A védőréteget elsősorban a biofilm és a biofilm metabolitok képződése támadja meg.Ezért a korrózióállóság idővel csökken, és a Pseudomonas aeruginosa lerakódásai helyi korróziót okoznak.Az abiotikus környezet trendjei eltérőek.A nem biológiai kontroll korrózióállósága jóval magasabb volt, mint a Pseudomonas aeruginosa táptalajnak kitett minták megfelelő értéke.Ezenkívül az abiotikus minták esetében az Rct 2707 HDSS értéke elérte a 489 kΩ cm2-t a 14. napon, ami 15-ször magasabb, mint a Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2) jelenlétében.Így a 2707 HDSS kiváló korrózióállósággal rendelkezik steril környezetben, de nem védi a Pseudomonas aeruginosa biofilm MIC-támadásától.
Ezek az eredmények a 1-1. ábrán látható polarizációs görbékből is megfigyelhetők.2b.Az anódos elágazás a Pseudomonas aeruginosa biofilmképződéséhez és a fémoxidációs reakciókhoz kapcsolódik.Ugyanakkor a katódos reakció az oxigén redukciója.A P. aeruginosa jelenléte szignifikánsan növelte a korróziós áramsűrűséget, amely körülbelül egy nagyságrenddel magasabb volt, mint az abiotikus kontrollban.Ez azt jelezte, hogy a Pseudomonas aeruginosa biofilm fokozta a 2707 HDSS lokalizált korrózióját.Yuan és munkatársai29 azt találták, hogy egy 70/30 Cu-Ni ötvözet korróziós áramsűrűségét megnövelte a Pseudomonas aeruginosa biofilm.Ennek oka lehet a Pseudomonas aeruginosa biofilm általi oxigénredukció biokatalízise.Ez a megfigyelés magyarázatot adhat a MIC 2707 HDSS-re is ebben a munkában.Az aerob biofilmek az alattuk lévő oxigéntartalmat is csökkenthetik.Így a fémfelület oxigénnel történő repassziválásának megtagadása hozzájárulhat a MIC-hez ebben a munkában.
Dickinson és mtsai.38 azt javasolta, hogy a kémiai és elektrokémiai reakciók sebessége közvetlenül függ a minta felületéhez kötődő baktériumok metabolikus aktivitásától és a korróziós termékek természetétől.Amint az 5. ábrán és 5. táblázaton látható, a sejtek száma és a biofilm vastagsága 14 nap után csökkent.Ez ésszerűen azzal magyarázható, hogy 14 nap elteltével a 2707 HDSS felszínén a lehorgonyzott sejtek többsége elpusztult a 2216E tápközegben történő tápanyag-kimerülés vagy a 2707 HDSS mátrixból származó toxikus fémionok felszabadulása miatt.Ez a kötegelt kísérletek korlátozása.
Ebben a munkában egy Pseudomonas aeruginosa biofilm elősegítette a Cr és a Fe lokális kiürülését a biofilm alatt a 2707 HDSS felszínén (6. ábra).A 6. táblázatban a Fe és a Cr csökkent a D mintában a C mintához képest, ami azt jelzi, hogy a P. aeruginosa biofilm által okozott Fe és Cr kioldódás az első 7 nap után is megmaradt.A 2216E környezetet a tengeri környezet szimulálására használják.17700 ppm Cl-t tartalmaz, ami összemérhető a természetes tengervíz tartalmával.Az 17700 ppm Cl- jelenléte volt a fő oka a Cr csökkenésének az XPS-sel vizsgált 7 és 14 napos nem biológiai mintákban.A Pseudomonas aeruginosa vizsgálati mintájához képest az abiotikus vizsgálati mintában a Cr oldódása jóval kisebb a 2707 HDSS erős klórellenállása miatt az abiotikus környezetben.ábrán.A 9. ábra Cr6+ jelenlétét mutatja a passziváló filmben.Ez összefüggésben lehet a Cr eltávolításával az acélfelületekről a P. aeruginosa biofilmek által, ahogy azt Chen és Clayton javasolta39.
A baktériumok szaporodása miatt a táptalaj pH-értéke az inkubáció előtt és után 7,4, illetve 8,2 volt.Így a szerves savak korróziója valószínűleg nem járul hozzá ehhez a munkához a P. aeruginosa biofilmek alatt, mivel az ömlesztett közeg viszonylag magas pH-értéke.A nem biológiai kontroll tápközeg pH-ja nem változott szignifikánsan (a kezdeti 7,4-ről a végső 7,5-re) a 14 napos tesztperiódus alatt.Az oltóközegben az inkubálás utáni pH-növekedés összefüggésbe hozható a Pseudomonas aeruginosa metabolikus aktivitásával, és ugyanezt a pH-értéket tapasztaltuk a tesztcsík hiányában is.
ábrán látható módon.A 7. ábrán a Pseudomonas aeruginosa biofilm által okozott maximális gödörmélység 0,69 µm volt, ami szignifikánsan nagyobb, mint az abiotikus közegben (0,02 µm).Ez megegyezik a fenti elektrokémiai adatokkal.Ugyanezen körülmények között a 0,69 µm-es gödörmélység több mint tízszer kisebb, mint a 2205 DSS40-hez megadott 9,5 µm-es érték.Ezek az adatok azt mutatják, hogy a 2707 HDSS jobb ellenállást mutat a MIC-ekkel szemben, mint a 2205 DSS.Ez nem meglepő, hiszen a 2707 HDSS magasabb Cr-szinttel rendelkezik, ami hosszabb passziválást tesz lehetővé, nehezebbé teszi a Pseudomonas aeruginosa passziválását, és káros másodlagos kicsapódás nélkül indítja el a folyamatot Pitting41.
Összefoglalva, a Pseudomonas aeruginosa táptalajban 2707 HDSS felületen találtunk MIC-pontosodást, míg abiotikus közegben elhanyagolható volt a gödrösödés.Ez a munka azt mutatja, hogy a 2707 HDSS jobban ellenáll a MIC-nek, mint a 2205 DSS, de a Pseudomonas aeruginosa biofilm miatt nem teljesen immunis a MIC-re.Ezek az eredmények segítik a megfelelő rozsdamentes acél kiválasztását és a tengeri környezet számára várható élettartamot.
A 2707 HDSS-mintát a Kínai Shenyang-i Northeastern University (NEU) Metallurgy Iskolája biztosította.A 2707 HDSS elemi összetételét az 1. táblázat mutatja, amelyet a Northeastern University Anyagelemzési és Vizsgálati Tanszéke elemzett.Minden mintát 1 órán át 1180 °C-on kezeltünk szilárd oldattá.A korrózióvizsgálat előtt az 1 cm2 szabad felületű 2707 HDSS érmeacélt szilícium-karbid csiszolópapírral 2000-es szemcséjűre polírozták, majd 0,05 µm-es Al2O3 porszuszpenzióval tovább polírozták.Oldala és alja inert festékkel védett.Szárítás után a mintákat steril ionmentes vízzel mostuk és 75 térfogat%-os etanollal 0,5 órán át sterilizáltuk.Használat előtt 0,5 órán át levegőn szárítottuk ultraibolya (UV) fényben.
A Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 tengeri törzset a kínai Xiamen Marine Culture Collection-től (MCCC) vásároltuk.Marine 2216E folyékony tápközeget (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kína) használtunk Pseudomonas aeruginosa tenyésztésére 250 ml-es lombikokban és 500 ml elektrokémiai üvegsejtekben aerob körülmények között 37 °C-on.A tápközeg (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, 0,034 SrCl2, 0,08 SrB00.202i , 0,008, 0,008 Na4F0H20PO.1,0 élesztőkivonat és 0,1 vas-citrát.Autoklávozzuk 121 °C-on 20 percig az oltás előtt.A ülő és plankton sejteket fénymikroszkóp alatt számoltuk meg hemocitométerrel, 400-szoros nagyítással.A plankton P. aeruginosa sejtek kezdeti koncentrációja közvetlenül az inokuláció után körülbelül 106 sejt/ml volt.
Az elektrokémiai vizsgálatokat klasszikus háromelektródos üvegcellában végeztük, közepes térfogatú 500 ml-es.Egy platinalemezt és egy telített kalomelelektródát (SCE) csatlakoztattak a reaktorhoz egy sóhíddal töltött Luggin-kapillárison keresztül, és ellen-, illetve referenciaelektródként szolgáltak.A munkaelektróda létrehozásához minden mintához gumival bevont rézhuzalt erősítettek, és epoxival vonták be, így az egyik oldalon körülbelül 1 cm2 felületet hagytak a munkaelektródának.Az elektrokémiai mérések során a mintákat a 2216E táptalajba helyeztük és állandó inkubációs hőmérsékleten (37°C) vízfürdőben tartottuk.Az OCP, LPR, EIS és a potenciális dinamikus polarizációs adatokat Autolab potenciosztáttal (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) mértük.Az LPR teszteket 0,125 mV s-1 pásztázási frekvenciával a -5 és 5 mV tartományban, valamint Eocp-t 1 Hz-es mintavételi frekvenciával rögzítettük.Az EIS-t steady state Eocp mellett hajtottuk végre, 5 mV-os feszültséggel, szinuszos 0,01 és 10 000 Hz közötti frekvenciatartományban.A potenciálsöprés előtt az elektródák nyitott áramkörű üzemmódban voltak, amíg el nem érték a 42-es stabil szabad korróziós potenciált.Val vel.Mindegyik tesztet háromszor megismételtük Pseudomonas aeruginosa-val és anélkül.
A metallográfiai analízishez használt mintákat mechanikusan políroztuk 2000-es szemcseméretű nedves SiC papírral, majd 0,05 µm-es Al2O3 porszuszpenzióval políroztuk optikai megfigyelés céljából.A metallográfiai elemzést optikai mikroszkóppal végeztük.A mintát 10 tömeg%-os kálium-hidroxid-oldattal marattuk43.
Inkubálás után 3-szor mossuk foszfáttal pufferolt sóoldattal (PBS) (pH 7,4 ± 0,2), majd rögzítsük 2,5%-os (v/v) glutáraldehiddel 10 órán keresztül a biofilm rögzítéséhez.Utólagos dehidratálás etanollal lépcsőzetes sorozatban (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% és 100 térfogat%) levegőn történő szárítás előtt.Végül egy arany filmet porlasztottunk a minta felületére, hogy vezetőképességet biztosítsunk a SEM44 megfigyeléshez.A SEM-képek arra a helyre fókuszálnak, ahol a P. aeruginosa sejtek a legmegbízhatóbbak az egyes minták felületén.A kémiai elemek kimutatására EMF analízist végeztek.A gödör mélységének mérésére Zeiss konfokális lézer pásztázó mikroszkópot (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Németország) használtak.A biofilm alatti korróziós gödrök megfigyeléséhez a vizsgálati mintát először megtisztították a GB/T4334.4-2000 kínai nemzeti szabvány (CNS) szerint, hogy eltávolítsák a korróziós termékeket és a biofilmet a vizsgálati minta felületéről.
Röntgen fotoelektron spektroszkópia (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, USA) elemzés monokromatikus röntgenforrással (1500 eV energiájú és 150 W teljesítményű Al Ka-vonal) a kötési energiák széles tartományában 0-val a –1350 eV-os standard feltételek alatt.Rögzítsen nagy felbontású spektrumokat 50 eV áthaladási energiával és 0,2 eV lépésmérettel.
Távolítsuk el az inkubált mintát, és óvatosan mossuk le PBS-sel (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45-ig.A mintán lévő biofilm bakteriális életképességének megfigyelésére a biofilmet a LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA) segítségével megfestettük.A készlet két fluoreszcens festéket tartalmaz: SYTO-9 zöld fluoreszcens festéket és propidium-jodid (PI) vörös fluoreszcens festéket.A CLSM-ben a fluoreszkáló zöld és piros pontok az élő és az elhalt sejteket jelzik.A festéshez 1 ml 3 µl SYTO-9-et és 3 µl PI-oldatot tartalmazó keveréket inkubáljunk szobahőmérsékleten (23°C) sötétben 20 percig.Ezt követően a megfestett mintákat két hullámhosszon (488 nm élő sejtek és 559 nm elhalt sejtek esetén) Nikon CLSM készülékkel (C2 Plus, Nikon, Japán) figyeltük meg.Mérje meg a biofilm vastagságát 3D szkennelési módban.
Hogyan idézzük ezt a cikket: Li, H. et al.A Pseudomonas aeruginosa tengeri biofilm hatása a 2707 szuperduplex rozsdamentes acél mikrobiális korróziójára.tudomány.6. ház, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking of LDX 2101 duplex rozsdamentes acél klorid oldatokban tioszulfát jelenlétében.korrózió.a tudomány.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS és Park, YS Az oldatos hőkezelés és a védőgázban lévő nitrogén hatása a szuperduplex rozsdamentes acél varratok lyukkorrózióállóságára.korrózió.a tudomány.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. és Lewandowski, Z. A mikrobiális és elektrokémiai pitting kémiai összehasonlító vizsgálata 316 literes rozsdamentes acélban.korrózió.a tudomány.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG és Xiao K. 2205 duplex rozsdamentes acél elektrokémiai viselkedése lúgos oldatokban különböző pH-értékeken klorid jelenlétében.elektrokémia.Folyóirat.64, 211–220 (2012).
Feladás időpontja: 2023.01.09