Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com.Kasutate piiratud CSS-i toega brauseri versiooni.Parima kasutuskogemuse saamiseks soovitame kasutada uuendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Lisaks näitame pideva toe tagamiseks saiti ilma stiilide ja JavaScriptita.
Kuvab korraga kolmest slaidist koosneva karusselli.Korraga kolme slaidi vahel liikumiseks kasutage nuppe Eelmine ja Järgmine või kolme slaidi vahel liikumiseks kasutage lõpus olevaid liugurinuppe.
Mikroobne korrosioon (MIC) on paljudes tööstusharudes suur probleem, kuna see võib kaasa tuua suuri majanduslikke kahjusid.Super duplex roostevaba teras 2707 (2707 HDSS) kasutatakse merekeskkonnas tänu selle suurepärasele keemilisele vastupidavusele.Kuid selle resistentsust MIC suhtes ei ole eksperimentaalselt tõestatud.Selles uuringus uuriti mere aeroobse bakteri Pseudomonas aeruginosa põhjustatud MIC 2707 HDSS käitumist.Elektrokeemiline analüüs näitas, et Pseudomonas aeruginosa biokile olemasolul 2216E söötmes muutus korrosioonipotentsiaal positiivselt ja korrosioonivoolu tihedus suurenes.Röntgenfotoelektronspektroskoopia (XPS) analüüsi tulemused näitasid Cr-sisalduse vähenemist proovipinnal biokile all.Kaevupiltide analüüs näitas, et Pseudomonas aeruginosa biofilmid tekitasid pärast 14-päevast kultiveerimist maksimaalse süvendi sügavuse 0,69 µm.Kuigi see on väike, viitab see sellele, et 2707 HDSS ei ole täielikult immuunsed P. aeruginosa biofilmide mõju suhtes MIC-le.
Roostevaba dupleksteras (DSS) on laialdaselt kasutusel erinevates tööstusharudes tänu suurepäraste mehaaniliste omaduste ja korrosioonikindluse täiuslikule kombinatsioonile1,2.Siiski võib siiski esineda lokaalseid auke, mis võib mõjutada selle terase terviklikkust 3, 4 .DSS ei ole kaitstud mikroobse korrosiooni (MIC) eest5,6.Kuigi DSS-i kasutusala on väga lai, on siiski keskkondi, kus DSS-i korrosioonikindlus ei ole pikaajaliseks kasutamiseks piisav.See tähendab, et on vaja kallimaid ja suurema korrosioonikindlusega materjale.Jeon et al.7 leidsid, et isegi superduplekssel roostevaba terasel (SDSS) on korrosioonikindluse osas teatud piirangud.Seetõttu on teatud rakendustes vajadus kõrgema korrosioonikindlusega superdupleksse roostevaba terase (HDSS) järele.See viis kõrge legeeritud HDSS-i väljatöötamiseni.
DSS-i korrosioonikindlus määratakse α-faasi ja γ-faasi suhtega ning sekundaarsete faasidega külgnevate Cr-, Mo- ja W-i ammendunud aladega8,9,10.HDSS sisaldab kõrget Cr-, Mo- ja N11-sisaldust, mis annab sellele suurepärase korrosioonikindluse ja kõrge väärtusega (45–50) ekvivalendina täppide tekkekindluse väärtuse (PREN), mis on defineeritud massiprotsentides Cr + 3,3 (massiprotsent Mo). + 0, 5 massiprotsenti + 16 massiprotsenti.N12.Selle suurepärane korrosioonikindlus sõltub tasakaalustatud koostisest, mis sisaldab ligikaudu 50% ferriiti (α) ja 50% austeniitset (γ) faasi.HDSS-il on paremad mehaanilised omadused ja suurem kloorikindlus võrreldes tavapärase DSS13-ga.Keemilise korrosiooni tunnused.Täiustatud korrosioonikindlus laiendab HDSS-i kasutamist agressiivsemates kloriidikeskkondades, näiteks merekeskkonnas.
MIC on oluline probleem paljudes tööstusharudes, sealhulgas nafta-, gaasi- ja veevarustuses14.MIC moodustab 20% kõigist korrosioonikahjustustest15.MIC on bioelektrokeemiline korrosioon, mida võib täheldada paljudes keskkondades16.Biokilede teke metallpindadele muudab elektrokeemilisi tingimusi ja mõjutab seega korrosiooniprotsessi.On üldtunnustatud, et MIC-i korrosiooni põhjustavad biokiled14.Elektrogeensed mikroorganismid söövad ära metallid, et saada ellujäämiseks energiat17.Hiljutised MIC-uuringud on näidanud, et EET (rakuväline elektronide ülekanne) on elektrogeensete mikroorganismide poolt indutseeritud MIC-i piirav tegur.Zhang et al.18 näitasid, et elektronide vahendajad kiirendavad elektronide ülekannet Desulfovibrio vulgaris'e sessiilsete rakkude ja 304 roostevaba terase vahel, mille tulemuseks on raskem MIC-rünnak.Anning et al.19 ja Wenzlaff et al.20 on näidanud, et söövitavate sulfaate redutseerivate bakterite (SRB) biokiled võivad neelata elektrone otse metallsubstraatidelt, mille tulemuseks on tõsine süvendite teke.
DSS on teadaolevalt vastuvõtlik MIC-le söötmes, mis sisaldab SRB-sid, rauda redutseerivaid baktereid (IRB) jne. 21 .Need bakterid põhjustavad DSS-i pinnal biokile all lokaalseid süvendeid22, 23.Erinevalt DSS-ist on MIC HDSS24 kohta vähe teada.
Pseudomonas aeruginosa on gramnegatiivne, liikuv, pulgakujuline bakter, mis on looduses laialt levinud25.Pseudomonas aeruginosa on ka peamine mikrobioota, mis vastutab terase MIC eest merekeskkonnas26.Pseudomonase liigid on otseselt seotud korrosiooniprotsessidega ja neid tunnustatakse esimeste kolonisaatoritena biokile moodustumise ajal27.Mahat et al.28 ja Yuan et al.29 näitas, et Pseudomonas aeruginosa kaldub suurendama pehme terase ja sulamite korrosioonikiirust veekeskkonnas.
Käesoleva töö põhieesmärk on uurida mere aeroobse bakteri Pseudomonas aeruginosa poolt põhjustatud 2707 HDSS MIC omadusi, kasutades elektrokeemilisi meetodeid, pinnaanalüüsi meetodeid ja korrosiooniproduktide analüüsi.MIC 2707 HDSS käitumise uurimiseks viidi läbi elektrokeemilised uuringud, sealhulgas avatud vooluahela potentsiaali (OCP), lineaarse polarisatsioonitakistuse (LPR), elektrokeemilise impedantsi spektroskoopia (EIS) ja dünaamilise potentsiaali polarisatsiooni uuringud.Korrodeerunud pindade keemiliste elementide tuvastamiseks tehakse energia hajutav spektroskoopia (EDS) analüüs.Lisaks määrati röntgenkiirte fotoelektronspektroskoopia (XPS) abil oksiidkile passiveerimise stabiilsus Pseudomonas aeruginosa sisaldava merekeskkonna mõjul.Süvendite sügavust mõõdeti konfokaalse laserskaneeriva mikroskoobi (CLSM) all.
Tabelis 1 on näidatud 2707 HDSS keemiline koostis.Tabel 2 näitab, et 2707 HDSS-il on suurepärased mehaanilised omadused ja voolavuspiir on 650 MPa.Joonisel fig.1 näitab lahuse kuumtöödeldud 2707 HDSS optilist mikrostruktuuri.Mikrostruktuuris, mis sisaldab ligikaudu 50% austeniitset ja 50% ferriitilist faasi, võib näha sekundaarsete faasideta austeniitsete ja ferriitfaaside piklikke ribasid.
Joonisel fig.Joonisel 2a on näidatud avatud ahela potentsiaal (Eocp) võrreldes kokkupuuteajaga 2707 HDSS-i puhul 2216E abiootilises söötmes ja Pseudomonas aeruginosa puljongis 14 päeva temperatuuril 37 °C.Leiti, et kõige märgatavamad muutused Eocp-s toimusid esimese 24 tunni jooksul.Eocp väärtused saavutasid mõlemal juhul haripunkti umbes -145 mV (võrreldes SCEga) umbes 16 tunni pärast ja langesid seejärel järsult väärtuseni -477 mV (võrreldes SCE) ja -236 mV-ni (võrreldes SCEga) mittebioloogiliste proovide puhul ning P-ni suhteliste proovide puhul. SCE) patina lehed vastavalt.24 tunni pärast jäi Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS Eocp väärtus suhteliselt stabiilseks -228 mV juures (võrreldes SCE-ga), samas kui mittebioloogilise proovi vastav väärtus oli ligikaudu -442 mV (võrreldes SCE-ga).Eocp Pseudomonas aeruginosa juuresolekul oli üsna madal.
2707 HDSS-proovi elektrokeemiline testimine abiootilises keskkonnas ja Pseudomonas aeruginosa puljongis temperatuuril 37 °C:
(a) Eocp muutus koos kokkupuuteajaga, (b) polarisatsioonikõver 14. päeval, (c) Rp muutus kokkupuuteajaga, (d) muutus kooskõlas kokkupuuteajaga.
Tabelis 3 on näidatud 2707 HDSS-proovi elektrokeemilised korrosiooniparameetrid, mis olid kokku puutunud abiootilise ja P. aeruginosa inokuleeritud söötmega 14 päeva jooksul.Anood- ja katoodkõverate tangentsiaalne ekstrapoleerimine lõikepunktini võimaldas standardmeetodite järgi määrata korrosioonivoolutiheduse (icorr), korrosioonipotentsiaali (Ecorr) ja Tafeli kalde (βα ja βc)30,31.
Nagu on näidatud joonisel fig 2b, põhjustas P. aeruginosa kõvera nihe ülespoole Ecorr'i tõusu võrreldes abiootilise kõveraga.Pseudomonas aeruginosa sisaldava proovi icorr väärtus võrdeline korrosioonikiirusega tõusis 0,328 µA cm-2-ni, mis on neli korda suurem kui mittebioloogilise proovi (0,087 µA cm-2) väärtus.
LPR on klassikaline elektrokeemiline meetod korrosiooni mittepurustavaks kiiranalüüsiks.Seda on kasutatud ka MIC32 uurimiseks.Joonisel fig.2c näitab polarisatsioonitakistuse (Rp) muutust sõltuvalt säriajast.Kõrgem Rp väärtus tähendab vähem korrosiooni.Esimese 24 tunni jooksul saavutas Rp 2707 HDSS haripunkti mittebioloogiliste proovide puhul 1955 kΩ cm2 ja Pseudomonas aeruginosa proovide puhul 1429 kΩ cm2.Joonis 2c näitab ka, et Rp väärtus langes kiiresti ühe päeva pärast ja jäi seejärel järgmise 13 päeva jooksul suhteliselt muutumatuks.Pseudomonas aeruginosa katsekeha Rp väärtus on umbes 40 kΩ cm2, mis on palju madalam kui mittebioloogilise katsekeha 450 kΩ cm2 väärtus.
Icorr väärtus on võrdeline ühtlase korrosioonikiirusega.Selle väärtuse saab arvutada järgmise Stern-Giri võrrandi abil:
Vastavalt Zoe jt.33 Tafeli kalle B võeti selles töös tüüpiliseks väärtuseks 26 mV/dec.Joonisel fig.2d näitab, et abiootilise tüve 2707 icorr jäi suhteliselt stabiilseks, samas kui Pseudomonas aeruginosa riba icorr kõikus tugevalt suure hüppega pärast esimest 24 tundi.Pseudomonas aeruginosa testproovi icorr väärtus oli suurusjärgu võrra kõrgem kui mittebioloogilisel kontrollil.See suundumus on kooskõlas polarisatsioonitakistuse tulemustega.
EIS on veel üks mittepurustav meetod, mida kasutatakse elektrokeemiliste reaktsioonide iseloomustamiseks korrosiooniliideses34.Abiootilise keskkonna ja Pseudomonas aeruginosa lahustega eksponeeritud ribade impedantsi spektrid ja mahtuvuse arvutused, Rb on riba pinnale moodustunud passiivse/biokile takistus, Rct laengu ülekandetakistus, Cdl elektriline kaksikkiht.) ja QCPE konstantse faasielemendi (CPE) parameetrid.Neid parameetreid analüüsiti täiendavalt, võrreldes andmeid samaväärse elektriahela (EMÜ) mudeliga.
Joonisel fig.3 on kujutatud tüüpilised Nyquisti graafikud (a ja b) ja Bode graafikud (a' ja b') 2707 HDSS proovist abiootilises söötmes ja Pseudomonas aeruginosa puljongis erinevatel inkubatsiooniaegadel.Pseudomonas aeruginosa olemasolul väheneb Nyquisti silmuse läbimõõt.Bode'i graafik (joonis 3b') näitab kogutakistuse suurenemist.Teavet relaksatsiooniaja konstandi kohta saab faasimaksimumistest.Joonisel fig.Joonisel 4 on kujutatud ühekihilise (a) ja kahekihilise (b) baasil põhinev füüsiline struktuur ja vastav EMÜ.CPE on lisatud EMÜ mudelisse.Selle sisselaskevõime ja impedants on väljendatud järgmiselt:
Kaks füüsilist mudelit ja vastavad samaväärsed ahelad 2707 HDSS kupongi impedantsi spektri paigaldamiseks:
Kus Y0 on CPE suurusjärk, j on imaginaarne arv või (-1)1/2, ω on nurksagedus ja n on CPE võimsustegur, mis on väiksem kui üks35.Laengu ülekandetakistuse inversioon (st 1/Rct) vastab korrosioonikiirusele.Madalam Rct väärtus tähendab suuremat korrosioonikiirust27.Pärast 14-päevast inkubeerimist saavutas Pseudomonas aeruginosa uuritava proovi Rct 32 kΩ cm2, mis on palju väiksem kui mittebioloogilise katseproovi 489 kΩ cm2 (tabel 4).
CLSM-kujutised ja SEM-kujutised joonisel fig.5 näitab selgelt, et HDSS proovi 2707 pinnal oli biokile katvus 7 päeva pärast väga tihe.Kuid 14 päeva pärast muutus biokile kate hõredaks ja ilmusid mõned surnud rakud.Tabelis 5 on näidatud 2707 HDSS proovi biokile paksus pärast 7 ja 14 päeva pikkust kokkupuudet Pseudomonas aeruginosaga.Maksimaalne biokile paksus muutus 23,4 µm-lt 7 päeva pärast 18,9 µm-ni 14 päeva pärast.Seda suundumust kinnitas ka biokile keskmine paksus.See vähenes 22,2 ± 0,7 μm-lt 7 päeva pärast 17,8 ± 1,0 μm-ni 14 päeva pärast.
(a) 3-D CLSM-pilt 7 päeva pärast, (b) 3-D CLSM-pilt 14 päeva pärast, (c) SEM-pilt 7 päeva pärast ja (d) SEM-pilt 14 päeva pärast.
EMF avastas 14 päeva jooksul Pseudomonas aeruginosaga kokku puutunud proovides biokile ja korrosioonitoodete keemilisi elemente.Joonisel fig.Jooniselt 6 on näha, et C, N, O, P sisaldus biokiledes ja korrosiooniproduktides on palju suurem kui puhtas metallis, kuna need elemendid on seotud biokile ja selle metaboliitidega.Mikroorganismid vajavad ainult väikeses koguses Cr ja Fe.Biokile kõrge Cr ja Fe sisaldus ning korrosiooniproduktid proovi pinnal viitavad elementide kadumisele metallmaatriksis korrosiooni tagajärjel.
14 päeva pärast täheldati söötmes 2216E süvendeid P. aeruginosaga ja ilma.Enne inkubeerimist oli proovide pind sile ja defektideta (joonis 7a).Pärast inkubeerimist ning biokile ja korrosiooniproduktide eemaldamist uuriti proovi pinnal olevaid sügavaimaid süvendeid CLSM-i abil, nagu on näidatud joonistel 7b ja c.Mittebioloogilise kontrolli pinnal (maksimaalne süvendi sügavus 0,02 µm) ei leitud ühtegi selget auku.Pseudomonas aeruginosa põhjustatud süvendi maksimaalne sügavus oli 7 päeva pärast 0,52 µm ja 14 päeva pärast 0,69 µm, võttes aluseks 3 proovi keskmise maksimaalse süvendi sügavuse (iga proovi jaoks valiti 10 maksimaalset süvendi sügavust) ja jõudis 0, 42 ± 0,12 µm. .ja vastavalt 0,52 ± 0,15 µm (tabel 5).Need süvendi sügavuse väärtused on väikesed, kuid olulised.
a) enne kokkupuudet;b) 14 päeva abiootilises keskkonnas;c) 14 päeva P. aeruginosa puljongis.
Joonisel fig.Tabelis 8 on näidatud erinevate proovipindade XPS-spektrid ja iga pinna puhul analüüsitud keemia on kokku võetud tabelis 6. Tabelis 6 olid Fe ja Cr aatomiprotsendid P. aeruginosa juuresolekul palju madalamad (proovid A ja B ) kui mittebioloogilistes kontrollribades.(proovid C ja D).Pseudomonas aeruginosa proovi jaoks sobitati Cr 2p tuuma taseme spektraalkõver neljale piigikomponendile sidumisenergiaga (BE) 574,4, 576,6, 578,3 ja 586,8 eV, mis määrati Cr, Cr2O3, CrO3 ja Cr(OH) jaoks. 3, vastavalt (joonis 9a ja b).Mittebioloogiliste proovide puhul on tuuma taseme Cr 2p spektrid joonistel fig.9c ja d sisaldavad kahte peamist piiki vastavalt Cr (BE 573,80 eV) ja Cr2O3 (BE 575,90 eV).Kõige silmatorkavam erinevus abiootilise kupongi ja P. aeruginosa kupongi vahel oli Cr6+ ja suhteliselt suure osa Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) olemasolu biokile all.
2707 HDSS proovi laia pinnaga XPS-spektrid kahes kandjas vastavalt 7 ja 14 päeva.
(a) 7-päevane kokkupuude P. aeruginosaga, (b) 14-päevane kokkupuude P. aeruginosaga, (c) 7-päevane abiootiline kokkupuude, (d) 14-päevane ekspositsioon.
HDSS-il on enamikus keskkondades kõrge korrosioonikindlus.Kim jt 2 teatasid, et HDSS UNS S32707 tuvastati kui tugevalt legeeritud DSS, mille PREN oli suurem kui 45. HDSS-i proovi 2707 PREN väärtus selles töös oli 49. Selle põhjuseks on kõrge Cr-sisaldus ning kõrge Mo- ja Ni, mis on kasulikud happelises keskkonnas ja kõrge kloriidisisaldusega keskkondades.Lisaks tagavad hästi tasakaalustatud koostis ja defektideta mikrostruktuur struktuurse stabiilsuse ja korrosioonikindluse.Vaatamata suurepärasele keemilisele vastupidavusele näitavad selle töö eksperimentaalsed andmed, et 2707 HDSS ei ole Pseudomonas aeruginosa biokile MIC-ide suhtes täielikult immuunne.
Elektrokeemilised tulemused näitasid, et 2707 HDSS korrosioonikiirus Pseudomonas aeruginosa puljongis suurenes 14 päeva pärast oluliselt võrreldes mittebioloogilise keskkonnaga.Joonisel 2a täheldati Eocp vähenemist nii abiootilises söötmes kui ka P. aeruginosa puljongis esimese 24 tunni jooksul.Pärast seda katab biokile proovi pinna ja Eocp muutub suhteliselt stabiilseks.Biootiline Eocp tase oli aga palju kõrgem kui abiootiline Eocp tase.On põhjust arvata, et see erinevus on seotud P. aeruginosa biokilede tekkega.Joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel 2g, saavutas 2707 HDSS icorr väärtus Pseudomonas aeruginosa juuresolekul 0,627 µA cm-2, mis on suurusjärgu võrra kõrgem kui mittebioloogilisel kontrollil (0,063 µA cm-2), mis on kooskõlas Rct-ga. EIS-i abil mõõdetud väärtus.Esimestel päevadel tõusid P. aeruginosa puljongi impedantsi väärtused P. aeruginosa rakkude kinnitumise ja biokile moodustumise tõttu.Impedants aga väheneb, kui biokile katab täielikult proovi pinna.Kaitsekihti rünnatakse eelkõige biokile ja biokile metaboliitide moodustumise tõttu.Seetõttu korrosioonikindlus aja jooksul väheneb ja Pseudomonas aeruginosa ladestused põhjustavad lokaalset korrosiooni.Abiootiliste keskkondade suundumused on erinevad.Mittebioloogilise kontrolli korrosioonikindlus oli palju suurem kui Pseudomonas aeruginosa puljongiga kokku puutunud proovide vastav väärtus.Lisaks saavutas abiootiliste proovide puhul Rct 2707 HDSS väärtus 14. päeval 489 kΩ cm2, mis on 15 korda kõrgem kui Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2) juuresolekul.Seega on 2707 HDSS-l suurepärane korrosioonikindlus steriilses keskkonnas, kuid see ei ole kaitstud Pseudomonas aeruginosa biokile MIC rünnaku eest.
Neid tulemusi saab jälgida ka polarisatsioonikõveratelt joonistel fig.2b.Anoodne hargnemine on seotud Pseudomonas aeruginosa biokile moodustumise ja metallide oksüdatsioonireaktsioonidega.Samal ajal on katoodreaktsioon hapniku redutseerimine.P. aeruginosa esinemine suurendas oluliselt korrosioonivoolu tihedust, mis oli ligikaudu suurusjärgu võrra suurem kui abiootilises kontrollis.See näitas, et Pseudomonas aeruginosa biokile suurendas 2707 HDSS-i lokaliseeritud korrosiooni.Yuan et al.29 leidsid, et 70/30 Cu-Ni sulami korrosioonivoolu tihedust suurendas Pseudomonas aeruginosa biokile.See võib olla tingitud hapniku redutseerimise biokatalüüsist Pseudomonas aeruginosa biokile poolt.See tähelepanek võib selles töös selgitada ka MIC 2707 HDSS-i.Aeroobsed biokiled võivad samuti vähendada hapnikusisaldust nende all.Seega võib selles töös MIC-i soodustavaks teguriks olla metallpinna hapnikuga taaspassiveerimisest keeldumine.
Dickinson et al.38 viitas, et keemiliste ja elektrokeemiliste reaktsioonide kiirus sõltub otseselt proovipinnale kinnitatud bakterite metaboolsest aktiivsusest ja korrosiooniproduktide olemusest.Nagu on näidatud joonisel 5 ja tabelis 5, vähenes rakkude arv ja biokile paksus 14 päeva pärast.Seda saab põhjendatult seletada asjaoluga, et 14 päeva pärast suri enamik 2707 HDSS-i pinnal olevatest ankurdatud rakkudest toitainete ammendumise tõttu söötmes 2216E või toksiliste metalliioonide vabanemise tõttu 2707 HDSS-maatriksist.See on partiikatsete piirang.
Selles töös soodustas Pseudomonas aeruginosa biokile Cr ja Fe lokaalset ammendumist biokile all 2707 HDSS pinnal (joonis 6).Tabelis 6 vähenesid Fe ja Cr proovis D võrreldes prooviga C, mis näitab, et P. aeruginosa biokile põhjustatud Fe ja Cr lahustumine püsis pärast esimest 7 päeva.2216E keskkonda kasutatakse merekeskkonna simuleerimiseks.See sisaldab 17700 ppm Cl-, mis on võrreldav selle sisaldusega looduslikus merevees.17700 ppm Cl- esinemine oli Cr vähenemise peamiseks põhjuseks XPS-iga analüüsitud 7- ja 14-päevastes mittebioloogilistes proovides.Võrreldes Pseudomonas aeruginosa uuritava prooviga, on Cr lahustumine abiootilises uuritavas proovis palju väiksem tänu 2707 HDSS tugevale resistentsusele abiootilises keskkonnas kloori suhtes.Joonisel fig.9 näitab Cr6+ olemasolu passiveerivas kiles.See võib olla seotud Cr eemaldamisega teraspindadelt P. aeruginosa biokiledega, nagu soovitasid Chen ja Clayton39.
Bakterite kasvu tõttu olid söötme pH väärtused enne ja pärast inkubeerimist vastavalt 7,4 ja 8,2.Seega ei aita orgaaniliste hapete korrosioon tõenäoliselt kaasa sellele tööle P. aeruginosa biokilede all, kuna puistekeskkonnas on suhteliselt kõrge pH.Mittebioloogilise kontrollsöötme pH ei muutunud oluliselt (algselt 7,4-lt lõplikule 7,5-le) 14-päevase testiperioodi jooksul.PH tõus inokulaadisöötmes pärast inkubeerimist seostati Pseudomonas aeruginosa metaboolse aktiivsusega ja sama mõju pH-le leiti testriba puudumisel.
Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel 7, oli Pseudomonas aeruginosa biokile põhjustatud süvendi maksimaalne sügavus 0, 69 µm, mis on oluliselt suurem kui abiootilises keskkonnas (0, 02 µm).See on kooskõlas ülaltoodud elektrokeemiliste andmetega.Samadel tingimustel on süvendi sügavus 0,69 µm rohkem kui kümme korda väiksem kui 2205 DSS40 jaoks määratud 9,5 µm väärtus.Need andmed näitavad, et 2707 HDSS on MIC-ide suhtes paremini vastupidav kui 2205 DSS.See pole üllatav, kuna 2707 HDSS-i Cr-tase on kõrgem, mis võimaldab pikemat passiveerimist, muudab Pseudomonas aeruginosa passiivseks muutmise raskemaks ja käivitab protsessi ilma kahjulike sekundaarsete sademeteta Pitting41.
Kokkuvõttes leiti Pseudomonas aeruginosa puljongis 2707 HDSS-i pinnal MIC-i auke, samas kui abiootilises keskkonnas oli täppide moodustumine tühine.See töö näitab, et 2707 HDSS-il on parem resistentsus MIC-i suhtes kui 2205 DSS-il, kuid see ei ole Pseudomonas aeruginosa biokile tõttu MIC-i suhtes täielikult immuunne.Need tulemused aitavad valida merekeskkonna jaoks sobiva roostevaba terase ja eeldatava eluea.
2707 HDSS-i proovi andis Hiina Shenyangi Kirdeülikooli (NEU) metallurgiakool.2707 HDSS-i elementaarne koostis on näidatud tabelis 1, mida analüüsis Northeastern University materjalide analüüsi ja testimise osakond.Kõiki proove töödeldi tahke lahuse saamiseks temperatuuril 1180 °C 1 tund.Enne korrosioonikatsetamist poleeriti 2707 HDSS münditeras, mille avatud pindala oli 1 cm2, ränikarbiidist liivapaberiga 2000-ni ja seejärel poleeriti 0,05 µm Al2O3 pulberlogaga.Küljed ja põhi on kaitstud inertse värviga.Pärast kuivatamist pesti proove steriilse deioniseeritud veega ja steriliseeriti 75% (maht/maht) etanooliga 0,5 tundi.Seejärel kuivatati neid enne kasutamist õhu käes ultraviolettvalguses (UV) 0,5 tundi.
Meretüvi Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 osteti Hiinast Xiamen Marine Culture Collectionist (MCCC).Marine 2216E vedelat söödet (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Hiina) kasutati Pseudomonas aeruginosa kasvatamiseks 250 ml kolbides ja 500 ml elektrokeemilistes klaasrakkudes aeroobsetes tingimustes temperatuuril 37 °C.Sööde sisaldab (g/l): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2SO4, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2CO3, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,034 SrCl2, 0,08 SrB0302i , 0,008, 0,008 Na4F0H20PO.1,0 pärmiekstrakti ja 0,1 raudtsitraati.Autoklaavige enne inokuleerimist 20 minutit temperatuuril 121 °C.Sessiilsed ja planktonirakud loendati valgusmikroskoobi all, kasutades hemotsütomeetrit 400-kordse suurendusega.Planktoni P. aeruginosa rakkude esialgne kontsentratsioon vahetult pärast inokuleerimist oli ligikaudu 106 rakku/ml.
Elektrokeemilised testid viidi läbi klassikalises kolmeelektroodilises klaaselemendis keskmise mahuga 500 ml.Plaatinaleht ja küllastunud kalomelelektrood (SCE) ühendati reaktoriga läbi soolasillaga täidetud Luggini kapillaari ning toimisid vastavalt vastu- ja võrdluselektroodidena.Tööelektroodi loomiseks kinnitati iga proovi külge kummiga kaetud vasktraat ja kaeti epoksiidiga, jättes tööelektroodi jaoks ühele küljele umbes 1 cm2 pinda.Elektrokeemiliste mõõtmiste käigus asetati proovid 2216E söötmesse ja hoiti konstantsel inkubatsioonitemperatuuril (37 °C) veevannis.OCP, LPR, EIS ja potentsiaalse dünaamilise polarisatsiooni andmeid mõõdeti Autolabi potentsiostaati (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) kasutades.LPR testid registreeriti skaneerimissagedusega 0,125 mV s-1 vahemikus -5 ja 5 mV ning Eocp proovivõtusagedusega 1 Hz.EIS viidi läbi Eocp püsiolekus, kasutades 5 mV pinget sinusoidiga sagedusvahemikus 0,01 kuni 10 000 Hz.Enne potentsiaali eemaldamist olid elektroodid avatud vooluahela režiimis, kuni saavutati stabiilne vaba korrosioonipotentsiaal 42.Koos.Iga testi korrati kolm korda Pseudomonas aeruginosaga ja ilma.
Metallograafiliseks analüüsiks mõeldud proovid poleeriti mehaaniliselt 2000-meetrise märja SiC paberiga ja seejärel poleeriti optiliseks vaatluseks 0,05 µm Al2O3 pulbrilise lobriga.Metallograafiline analüüs viidi läbi optilise mikroskoobi abil.Proov söövitati 10 massiprotsendilise kaaliumhüdroksiidi lahusega43.
Pärast inkubeerimist peske 3 korda fosfaatpuhverdatud soolalahusega (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) ja seejärel fikseerige biokile fikseerimiseks 2,5% (maht/maht) glutaaraldehüüdiga 10 tundi.Järgnev dehüdratsioon etanooliga astmelise seeriana (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ja 100% mahust) enne õhu käes kuivatamist.Lõpuks pihustati proovi pinnale kuldkile, et tagada SEM44 vaatluse juhtivus.SEM-kujutised on fokuseeritud asukohale, kus iga proovi pinnal on kõige enam väljakujunenud P. aeruginosa rakud.Keemiliste elementide tuvastamiseks viidi läbi EMF-analüüs.Kaevu sügavuse mõõtmiseks kasutati Zeissi konfokaalset laserskaneerivat mikroskoopi (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Saksamaa).Biokile all olevate korrosioonisüvendite jälgimiseks puhastati katseproov esmalt Hiina riikliku standardi (CNS) GB/T4334.4-2000 järgi, et eemaldada korrosiooniproduktid ja biokile uuritava proovi pinnalt.
Röntgeni fotoelektronspektroskoopia (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, USA) analüüs, kasutades monokromaatilist röntgenikiirgust (Al Ka liin energiaga 1500 eV ja võimsusega 150 W) laias sidumisenergia vahemikus 0 alla standardtingimuste –1350 eV.Salvestage kõrge eraldusvõimega spektrid, kasutades 50 eV läbipääsuenergiat ja 0,2 eV sammu suurust.
Eemaldage inkubeeritud proov ja peske seda õrnalt PBS-ga (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45.Proovil oleva biokile bakteriaalse elujõulisuse jälgimiseks värviti biokile LIVE / DEAD BacLight bakteriaalse elujõulisuse komplekti (Invitrogen, Eugene, OR, USA) abil.Komplekt sisaldab kahte fluorestseeruvat värvainet: SYTO-9 rohelist fluorestseeruvat värvi ja propiidiumjodiidi (PI) punast fluorestseeruvat värvi.CLSM-is tähistavad fluorestseeruvad rohelised ja punased punktid vastavalt elavaid ja surnud rakke.Värvimiseks inkubeerige 1 ml segu, mis sisaldab 3 µl SYTO-9 ja 3 µl PI lahust, toatemperatuuril (23 °C) pimedas 20 minutit.Pärast seda vaadeldi värvitud proove kahel lainepikkusel (elusrakkude puhul 488 nm ja surnud rakkude puhul 559 nm), kasutades Nikoni CLSM aparaati (C2 Plus, Nikon, Jaapan).Mõõtke biokile paksust 3-D skannimisrežiimis.
Kuidas seda artiklit tsiteerida: Li, H. et al.Pseudomonas aeruginosa mere biokile mõju 2707 superdupleksse roostevaba terase mikroobsele korrosioonile.teadus.Maja 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking of LDX 2101 duplex roostevaba teras kloriidlahustes tiosulfaadi juuresolekul.korrosioon.teadus.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ja Park, YS Lahuse kuumtöötluse ja kaitsegaasi lämmastiku mõju superdupleksroostevabast terasest keevisõmbluste punktkorrosioonikindlusele.korrosioon.teadus.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ja Lewandowski, Z. 316L roostevaba terase mikroobide ja elektrokeemiliste täppide keemiline võrdlev uuring.korrosioon.teadus.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG ja Xiao K. 2205 dupleksse roostevaba terase elektrokeemiline käitumine leeliselistes lahustes erinevatel pH väärtustel kloriidi juuresolekul.elektrokeemia.Ajakiri.64, 211–220 (2012).
Postitusaeg: jaan-09-2023