Hvala vam što ste posjetili Nature.com.Verzija pretraživača koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani pretraživač (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Mikrobna korozija (MIC) je ozbiljan problem u mnogim industrijama, jer može dovesti do velikih ekonomskih gubitaka.Super duplex nerđajući čelik 2707 (2707 HDSS) koristi se u morskim okruženjima zbog svoje odlične hemijske otpornosti.Međutim, njegova otpornost na MIC nije eksperimentalno dokazana.Ova studija je ispitivala ponašanje MIC 2707 HDSS uzrokovanog morskom aerobnom bakterijom Pseudomonas aeruginosa.Elektrohemijska analiza je pokazala da u prisustvu biofilma Pseudomonas aeruginosa u mediju 2216E dolazi do pozitivne promjene u potencijalu korozije i povećanja gustoće struje korozije.Analiza rendgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS) pokazala je smanjenje sadržaja Cr na površini uzorka ispod biofilma.Vizuelna analiza jamica je pokazala da je biofilm P. aeruginosa proizveo maksimalnu dubinu jame od 0,69 µm tokom 14 dana inkubacije.Iako je ovo malo, to ukazuje da 2707 HDSS nije potpuno imun na MIC biofilma P. aeruginosa.
Dupleks nerđajući čelici (DSS) se široko koriste u raznim industrijama zbog savršene kombinacije odličnih mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju1,2.Međutim, i dalje se javlja lokalizirana rupica koja utječe na integritet ovog čelika3,4.DSS nije otporan na mikrobnu koroziju (MIC)5,6.Uprkos širokom spektru primjena DSS-a, još uvijek postoje okruženja u kojima otpornost na koroziju DSS-a nije dovoljna za dugotrajnu upotrebu.To znači da su potrebni skuplji materijali sa većom otpornošću na koroziju.Jeon i ostali7 su otkrili da čak i super dupleks nehrđajući čelici (SDSS) imaju neka ograničenja u pogledu otpornosti na koroziju.Stoga su u nekim slučajevima potrebni super dupleks nehrđajući čelici (HDSS) s većom otpornošću na koroziju.To je dovelo do razvoja visoko legiranog HDSS-a.
Otpornost na koroziju DSS zavisi od odnosa alfa i gama faza i osiromašena je u Cr, Mo i W regionima 8, 9, 10 u blizini druge faze.HDSS sadrži visok sadržaj Cr, Mo i N11, stoga ima odličnu otpornost na koroziju i visoku vrijednost (45-50) ekvivalentnog broja otpornosti na taloženje (PREN) određen mas.% Cr + 3,3 (tež.% Mo + 0,5 tež. % W) + 16 % tež.N12.Njegova odlična otpornost na koroziju zavisi od uravnoteženog sastava koji sadrži približno 50% feritnih (α) i 50% austenitnih (γ) faza.HDSS ima bolja mehanička svojstva i veću otpornost na hloridnu koroziju.Poboljšana otpornost na koroziju proširuje upotrebu HDSS-a u agresivnijim hloridnim okruženjima kao što je morsko okruženje.
MIC su veliki problem u mnogim industrijama kao što su industrija nafte i gasa i vode14.MIC čini 20% svih oštećenja od korozije15.MIC je bioelektrohemijska korozija koja se može uočiti u mnogim sredinama.Biofilmovi koji se formiraju na metalnim površinama menjaju elektrohemijske uslove i na taj način utiču na proces korozije.Rašireno je vjerovanje da je MIC korozija uzrokovana biofilmom.Elektrogeni mikroorganizmi jedu metale kako bi dobili energiju koja im je potrebna za preživljavanje17.Nedavne MIC studije su pokazale da je EET (ekstracelularni prijenos elektrona) faktor koji ograničava brzinu MIC induciranog od strane elektrogenih mikroorganizama.Zhang et al.18 je pokazao da elektronski posrednici ubrzavaju prijenos elektrona između Desulfovibrio sessificans ćelija i 304 nehrđajućeg čelika, što rezultira ozbiljnijim MIC napadom.Anning et al.19 i Wenzlaff et al.20 su pokazali da biofilmi korozivnih sulfat-reducirajućih bakterija (SRBs) mogu direktno apsorbirati elektrone iz metalnih supstrata, što rezultira ozbiljnim pittingom.
Poznato je da je DSS osjetljiv na MIC u medijima koji sadrže SRB, bakterije koje redukuju željezo (IRB) itd. 21 .Ove bakterije uzrokuju lokaliziranu rupicu na površini DSS-a ispod biofilma22,23.Za razliku od DSS-a, HDSS24 MIC nije dobro poznat.
Pseudomonas aeruginosa je gram-negativna, pokretna, štapićasta bakterija koja je široko rasprostranjena u prirodi25.Pseudomonas aeruginosa je također glavna mikrobna grupa u morskom okruženju, uzrokujući povišene koncentracije MIC.Pseudomonas je aktivno uključen u proces korozije i prepoznat je kao pionirski kolonizator tokom formiranja biofilma.Mahat et al.28 i Yuan et al.29 pokazalo je da Pseudomonas aeruginosa ima tendenciju povećanja stope korozije mekog čelika i legura u vodenom okruženju.
Glavni cilj ovog rada bio je ispitivanje svojstava MIC 2707 HDSS uzrokovane morskom aerobnom bakterijom Pseudomonas aeruginosa primjenom elektrohemijskih metoda, metoda površinske analize i analize produkata korozije.Elektrohemijske studije, uključujući potencijal otvorenog kola (OCP), otpor linearne polarizacije (LPR), spektroskopiju elektrohemijske impedanse (EIS) i potencijalnu dinamičku polarizaciju, sprovedene su da bi se proučavalo ponašanje MIC 2707 HDSS.Energetska disperzivna spektrometrijska analiza (EDS) je provedena za detekciju hemijskih elemenata na korodiranoj površini.Osim toga, rendgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) korištena je za određivanje stabilnosti pasivizacije oksidnog filma pod utjecajem morske sredine koja sadrži Pseudomonas aeruginosa.Dubina udubljenja je mjerena pod konfokalnim laserskim skenirajućim mikroskopom (CLSM).
Tabela 1 prikazuje hemijski sastav 2707 HDSS.Tabela 2 pokazuje da 2707 HDSS ima izvrsna mehanička svojstva sa granom tečenja od 650 MPa.Na sl.1 prikazuje optičku mikrostrukturu rastvorom termički obrađenog 2707 HDSS.U mikrostrukturi koja sadrži oko 50% austenitnih i 50% feritnih faza vidljive su izdužene trake austenitnih i feritnih faza bez sekundarnih faza.
Na sl.2a prikazuje potencijal otvorenog kruga (Eocp) u odnosu na vrijeme izlaganja za 2707 HDSS u 2216E abiotskom mediju i P. aeruginosa bujonu tokom 14 dana na 37°C.Pokazuje da se najveća i najznačajnija promjena u Eocp dešava unutar prva 24 sata.Vrijednosti Eocp su u oba slučaja dostigle vrhunac na -145 mV (u poređenju sa SCE) oko 16 h, a zatim su naglo opali, dostižući -477 mV (u poređenju sa SCE) i -236 mV (u poređenju sa SCE) za abiotički uzorak.i P Pseudomonas aeruginosa kuponi, respektivno).Nakon 24 sata, Eocp 2707 HDSS vrijednost za P. aeruginosa bila je relativno stabilna na -228 mV (u poređenju sa SCE), dok je odgovarajuća vrijednost za nebiološke uzorke bila približno -442 mV (u poređenju sa SCE).Eocp u prisustvu P. aeruginosa bio je prilično nizak.
Elektrohemijska studija 2707 HDSS uzoraka u abiotičkom mediju i bujonu Pseudomonas aeruginosa na 37 °C:
(a) Eocp kao funkcija vremena ekspozicije, (b) krive polarizacije 14. dana, (c) Rp kao funkcija vremena ekspozicije i (d) icorr kao funkcija vremena ekspozicije.
U tabeli 3 prikazani su parametri elektrohemijske korozije 2707 HDSS uzoraka izloženih abiotskom i Pseudomonas aeruginosa inokulisanom mediju u periodu od 14 dana.Tangente anodne i katodne krivulje su ekstrapolirane kako bi se dobile sjecišta koja daju gustoću struje korozije (icorr), potencijal korozije (Ecorr) i Tafelov nagib (βα i βc) prema standardnim metodama30,31.
Kao što je prikazano na sl.2b, pomak krivulje P. aeruginosa naviše je rezultirao povećanjem Ecorr u odnosu na abiotičku krivulju.Vrijednost icorr, koja je proporcionalna brzini korozije, porasla je na 0,328 µA cm-2 u uzorku Pseudomonas aeruginosa, što je četiri puta više nego u nebiološkom uzorku (0,087 µA cm-2).
LPR je klasična nedestruktivna elektrohemijska metoda za brzu analizu korozije.Također je korišten za proučavanje MIC32.Na sl.2c prikazuje polarizacijski otpor (Rp) kao funkciju vremena ekspozicije.Viša vrijednost Rp znači manje korozije.U prva 24 sata, Rp 2707 HDSS dostigao je maksimum od 1955 kΩ cm2 za abiotske uzorke i 1429 kΩ cm2 za uzorke Pseudomonas aeruginosa.Slika 2c također pokazuje da se vrijednost Rp brzo smanjila nakon jednog dana, a zatim ostala relativno nepromijenjena u narednih 13 dana.Rp vrijednost uzorka Pseudomonas aeruginosa je oko 40 kΩ cm2, što je mnogo niže od vrijednosti od 450 kΩ cm2 nebiološkog uzorka.
Vrijednost icorr je proporcionalna ravnomjernoj brzini korozije.Njegova vrijednost se može izračunati iz sljedeće Stern-Girijeve jednadžbe:
Prema Zoe et al.33, tipična vrijednost Tafel nagiba B u ovom radu je uzeta na 26 mV/dec.Slika 2d pokazuje da je icorr nebiološkog uzorka 2707 ostao relativno stabilan, dok je uzorak P. aeruginosa jako fluktuirao nakon prva 24 sata.Vrijednosti icorr uzoraka P. aeruginosa bile su za red veličine veće od vrijednosti nebioloških kontrola.Ovaj trend je u skladu sa rezultatima polarizacionog otpora.
EIS je još jedna nedestruktivna metoda koja se koristi za karakterizaciju elektrohemijskih reakcija na korodiranim površinama.Spektri impedancije i izračunate vrijednosti kapacitivnosti uzoraka izloženih abiotskom okruženju i otopini Pseudomonas aeruginosa, otpor pasivnog filma/biofilma Rb formiran na površini uzorka, otpor prijenosa naboja Rct, električni dvoslojni kapacitet Cdl (EDL) i konstantni QCPE parametri faznog elementa (CPE ).Ovi parametri su dalje analizirani prilagođavanjem podataka korišćenjem modela ekvivalentnog kola (EEC).
Na sl.3 prikazuje tipične Nyquistove dijagrame (a i b) i Bodeove (a' i b') za 2707 HDSS uzoraka u abiotskom mediju i P. aeruginosa bujonu za različita vremena inkubacije.Prečnik Nyquistovog prstena se smanjuje u prisustvu Pseudomonas aeruginosa.Bodeov dijagram (slika 3b') pokazuje povećanje ukupne impedanse.Informacije o vremenskoj konstanti relaksacije mogu se dobiti iz faznih maksimuma.Na sl.4 prikazuje fizičke strukture zasnovane na monosloju (a) i dvosloju (b) i odgovarajućim EEC.CPE je uveden u EEC model.Njegova admitansa i impedansa se izražavaju na sljedeći način:
Dva fizička modela i odgovarajuća ekvivalentna kola za uklapanje spektra impedancije uzorka 2707 HDSS:
gdje je Y0 KPI vrijednost, j je imaginarni broj ili (-1)1/2, ω je ugaona frekvencija, n je indeks snage KPI manji od jedan35.Inverzija otpora prijenosa naboja (tj. 1/Rct) odgovara stopi korozije.Što je manji Rct, to je veća stopa korozije27.Nakon 14 dana inkubacije, Rct uzoraka Pseudomonas aeruginosa dostigao je 32 kΩ cm2, što je mnogo manje od 489 kΩ cm2 nebioloških uzoraka (Tabela 4).
CLSM slike i SEM slike na slici 5 jasno pokazuju da je biofilmski premaz na površini HDSS uzorka 2707 nakon 7 dana gust.Međutim, nakon 14 dana pokrivenost biofilmom je bila slaba i pojavile su se neke mrtve ćelije.Tabela 5 prikazuje debljinu biofilma na 2707 HDSS uzoraka nakon izlaganja P. aeruginosa tokom 7 i 14 dana.Maksimalna debljina biofilma se promijenila sa 23,4 µm nakon 7 dana na 18,9 µm nakon 14 dana.Prosječna debljina biofilma također je potvrdila ovaj trend.Smanio se sa 22,2 ± 0,7 μm nakon 7 dana na 17,8 ± 1,0 μm nakon 14 dana.
(a) 3-D CLSM slika za 7 dana, (b) 3-D CLSM slika za 14 dana, (c) SEM slika za 7 dana i (d) SEM slika za 14 dana.
EMF je otkrio hemijske elemente u biofilmovima i produktima korozije na uzorcima izloženim P. aeruginosa tokom 14 dana.Na sl.Slika 6 pokazuje da je sadržaj C, N, O i P u biofilmovima i produktima korozije znatno veći nego u čistim metalima, jer su ovi elementi povezani sa biofilmovima i njihovim metabolitima.Mikrobima je potrebna samo količina hroma i gvožđa u tragovima.Visoki nivoi Cr i Fe u biofilmu i produktima korozije na površini uzoraka ukazuju na to da je metalna matrica izgubila elemente usled korozije.
Nakon 14 dana, u mediju 2216E uočene su jame sa i bez P. aeruginosa.Prije inkubacije, površina uzoraka je bila glatka i bez defekata (slika 7a).Nakon inkubacije i uklanjanja biofilma i produkata korozije, najdublje jame na površini uzoraka ispitane su pomoću CLSM, kao što je prikazano na slikama 7b i c.Na površini nebioloških kontrola (maksimalna dubina rupice 0,02 µm) nije pronađena očigledna rupa.Maksimalna dubina jame uzrokovana P. aeruginosa bila je 0,52 µm za 7 dana i 0,69 µm za 14 dana, na osnovu prosječne maksimalne dubine jame iz 3 uzorka (10 maksimalnih dubina jame je odabrano za svaki uzorak).Postizanje od 0,42 ± 0,12 µm i 0,52 ± 0,15 µm, respektivno (tabela 5).Ove vrijednosti dubine rupe su male, ali važne.
(a) prije izlaganja, (b) 14 dana u abiotskoj sredini i (c) 14 dana u bujonu Pseudomonas aeruginosa.
Na sl.Tabela 8 prikazuje XPS spektre različitih površina uzoraka, a hemijski sastav analiziran za svaku površinu sažet je u tabeli 6. U tabeli 6, atomski procenti Fe i Cr u prisustvu P. aeruginosa (uzorci A i B) su bili mnogo niže od onih kod nebioloških kontrola.(uzorci C i D).Za uzorak P. aeruginosa, spektralna kriva na nivou Cr 2p jezgra je postavljena na četiri vršne komponente sa energijama vezivanja (BE) od 574,4, 576,6, 578,3 i 586,8 eV, što se može pripisati Cr, Cr2O3, CrO3 .i Cr(OH)3, respektivno (sl. 9a i b).Za nebiološke uzorke, spektar glavnog nivoa Cr 2p sadrži dva glavna pika za Cr (573,80 eV za BE) i Cr2O3 (575,90 eV za BE) na sl.9c i d, respektivno.Najupečatljivija razlika između abiotskih uzoraka i uzoraka P. aeruginosa je prisustvo Cr6+ i veći relativni udio Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) ispod biofilma.
Široki XPS spektri površine uzorka 2707 HDSS u dva medija su 7 i 14 dana, respektivno.
(a) 7 dana izloženosti P. aeruginosa, (b) 14 dana izloženosti P. aeruginosa, (c) 7 dana u abiotskoj sredini i (d) 14 dana u abiotskoj sredini.
HDSS pokazuje visok nivo otpornosti na koroziju u većini okruženja.Kim i dr.2 su objavili da je HDSS UNS S32707 identificiran kao visoko legirani DSS sa PREN većim od 45. PREN vrijednost uzorka 2707 HDSS u ovom radu bila je 49. To je zbog visokog sadržaja hroma i visokog sadržaja molibden i nikl, koji su korisni u kiselim sredinama.i okruženja sa visokim sadržajem hlorida.Osim toga, dobro izbalansirana kompozicija i mikrostruktura bez defekata su korisni za strukturnu stabilnost i otpornost na koroziju.Međutim, uprkos odličnoj hemijskoj otpornosti, eksperimentalni podaci u ovom radu sugerišu da 2707 HDSS nije potpuno imun na MIC biofilma P. aeruginosa.
Elektrohemijski rezultati su pokazali da se stopa korozije 2707 HDSS u bujonu P. aeruginosa značajno povećala nakon 14 dana u poređenju sa nebiološkim okruženjem.Na slici 2a uočeno je smanjenje Eocp i u abiotskom mediju iu bujonu P. aeruginosa tokom prva 24 sata.Nakon toga biofilm u potpunosti prekriva površinu uzorka, a Eocp postaje relativno stabilan36.Međutim, biološki nivo Eocp bio je mnogo viši od nebiološkog nivoa Eocp.Postoje razlozi za vjerovanje da je ova razlika povezana s formiranjem biofilma P. aeruginosa.Na sl.2d u prisustvu P. aeruginosa, vrijednost icorr 2707 HDSS dostigla je 0,627 μA cm-2, što je za red veličine više od one u abiotičkoj kontroli (0,063 μA cm-2), što je bilo u skladu s izmjerenom Rct vrijednosti by EIS.Tokom prvih nekoliko dana, vrijednosti impedancije u bujonu P. aeruginosa su se povećale zbog vezivanja stanica P. aeruginosa i stvaranja biofilma.Međutim, kada biofilm u potpunosti pokrije površinu uzorka, impedancija se smanjuje.Zaštitni sloj je napadnut prvenstveno zbog stvaranja biofilma i metabolita biofilma.Posljedično, otpornost na koroziju opadala je s vremenom, a vezanje P. aeruginosa uzrokovalo je lokaliziranu koroziju.Trendovi u abiotičkim sredinama bili su različiti.Otpornost na koroziju nebiološke kontrole bila je mnogo veća od odgovarajuće vrijednosti uzoraka izloženih bujonu P. aeruginosa.Osim toga, za abiotičke akcese, vrijednost Rct 2707 HDSS dostigla je 489 kΩ cm2 14. dana, što je 15 puta više od Rct vrijednosti (32 kΩ cm2) u prisustvu P. aeruginosa.Dakle, 2707 HDSS ima odličnu otpornost na koroziju u sterilnom okruženju, ali nije otporan na MIC iz biofilma P. aeruginosa.
Ovi rezultati se takođe mogu posmatrati iz krivulja polarizacije na Sl.2b.Anodno grananje je povezano sa formiranjem biofilma Pseudomonas aeruginosa i reakcijama oksidacije metala.U ovom slučaju, katodna reakcija je redukcija kisika.Prisustvo P. aeruginosa značajno je povećalo gustinu struje korozije, otprilike za red veličine više nego u abiotičkoj kontroli.Ovo ukazuje da biofilm P. aeruginosa pojačava lokalizovanu koroziju 2707 HDSS.Yuan et al.29 su otkrili da se gustoća struje korozije legure Cu-Ni 70/30 povećava pod djelovanjem biofilma P. aeruginosa.To može biti posljedica biokatalize redukcije kisika biofilmom Pseudomonas aeruginosa.Ovo zapažanje takođe može objasniti MIC 2707 HDSS u ovom radu.Također može biti manje kisika ispod aerobnih biofilmova.Stoga, odbijanje ponovnog pasiviranja metalne površine kisikom može biti faktor koji doprinosi MIC-u u ovom radu.
Dickinson et al.38 sugerira da na brzinu kemijskih i elektrokemijskih reakcija može direktno utjecati metabolička aktivnost sesilnih bakterija na površini uzorka i priroda produkata korozije.Kao što je prikazano na slici 5 i tabeli 5, broj ćelija i debljina biofilma su se smanjili nakon 14 dana.Ovo se razumno može objasniti činjenicom da je nakon 14 dana većina sesilnih ćelija na površini 2707 HDSS umrla zbog iscrpljivanja nutrijenata u mediju 2216E ili oslobađanja toksičnih metalnih jona iz 2707 HDSS matrice.Ovo je ograničenje skupnih eksperimenata.
U ovom radu, biofilm P. aeruginosa je doprinio lokalnom iscrpljivanju Cr i Fe ispod biofilma na površini 2707 HDSS (Sl. 6).Tabela 6 pokazuje smanjenje Fe i Cr u uzorku D u poređenju sa uzorkom C, što ukazuje da su rastvoreni Fe i Cr uzrokovani biofilmom P. aeruginosa postojali prvih 7 dana.Okruženje 2216E se koristi za simulaciju morskog okruženja.Sadrži 17700 ppm Cl-, što je uporedivo sa sadržajem u prirodnoj morskoj vodi.Prisustvo 17700 ppm Cl- bio je glavni razlog za smanjenje Cr u 7- i 14-dnevnim abiotičkim uzorcima analiziranim XPS-om.U poređenju sa uzorcima P. aeruginosa, rastvaranje Cr u abiotičkim uzorcima bilo je mnogo manje zbog jake otpornosti 2707 HDSS na hlor u abiotičkim uslovima.Na sl.9 pokazuje prisustvo Cr6+ u pasivizirajućem filmu.Može biti uključen u uklanjanje hroma sa čeličnih površina putem biofilmova P. aeruginosa, kao što su predložili Chen i Clayton.
Zbog rasta bakterija, pH vrijednosti podloge prije i poslije kultivacije bile su 7,4 odnosno 8,2.Stoga, ispod biofilma P. aeruginosa, malo je vjerovatno da će korozija organske kiseline doprinijeti ovom radu zbog relativno visokog pH u rasutom mediju.pH nebiološke kontrolne podloge nije se značajno promijenio (od početnih 7,4 do konačnih 7,5) tokom 14-dnevnog testnog perioda.Povećanje pH u mediju za inokulaciju nakon inkubacije povezano je s metaboličkom aktivnošću P. aeruginosa i utvrđeno je da ima isti učinak na pH u odsustvu test traka.
Kao što je prikazano na slici 7, maksimalna dubina jame uzrokovana biofilmom P. aeruginosa bila je 0,69 µm, što je mnogo više od dubine abiotičke sredine (0,02 µm).Ovo je u skladu sa gore opisanim elektrohemijskim podacima.Dubina jame od 0,69 µm je više od deset puta manja od vrijednosti od 9,5 µm prijavljene za 2205 DSS pod istim uslovima.Ovi podaci pokazuju da 2707 HDSS pokazuje bolju otpornost na MIC od 2205 DSS.Ovo ne bi trebalo da bude iznenađenje jer 2707 HDSS ima više nivoe Cr koji obezbeđuje dužu pasivizaciju, teže depasivaciju P. aeruginosa, a zbog svoje uravnotežene fazne strukture bez štetnih sekundarnih taloženja izaziva pitting.
Zaključno, MIC jame su pronađene na površini 2707 HDSS u bujonu P. aeruginosa u poređenju sa beznačajnim jamicama u abiotskom okruženju.Ovaj rad pokazuje da 2707 HDSS ima bolju otpornost na MIC od 2205 DSS, ali nije potpuno imun na MIC zbog biofilma P. aeruginosa.Ovi rezultati pomažu u odabiru odgovarajućeg nehrđajućeg čelika i očekivanom životnom vijeku za morsko okruženje.
Kupon za 2707 HDSS koji je obezbijedila Metalurška škola Northeastern University (NEU) u Shenyangu, Kina.Elementarni sastav 2707 HDSS prikazan je u tabeli 1, koju je analiziralo Odjel za analizu i ispitivanje materijala NEU.Svi uzorci su tretirani čvrstim rastvorom na 1180°C tokom 1 sata.Prije testiranja na koroziju, 2707 HDSS u obliku novčića s gornjom otvorenom površinom od 1 cm2 je poliran do granulacije 2000 brusnim papirom od silicijum karbida, a zatim poliran 0,05 µm Al2O3 praha.Stranice i dno su zaštićene inertnom bojom.Nakon sušenja, uzorci su isprani sterilnom dejonizovanom vodom i sterilisani sa 75% (v/v) etanolom 0,5 h.Zatim su sušeni na zraku pod ultraljubičastim (UV) svjetlom 0,5 h prije upotrebe.
Marine Pseudomonas aeruginosa soj MCCC 1A00099 kupljen je od Centra za prikupljanje morske kulture Xiamen (MCCC), Kina.Pseudomonas aeruginosa je uzgajana u aerobnim uslovima na 37°C u tikvicama od 250 ml i staklenim elektrohemijskim ćelijama od 500 ml koristeći Marine 2216E tečni medijum (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kina).Medij sadrži (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 SrCl2, 0,08 SrBO3030,0 6 6NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 ekstrakt kvasca i 0,1 gvožđe citrat.Autoklavirajte na 121°C 20 minuta prije inokulacije.Brojite sjedeće i planktonske ćelije hemocitometrom pod svjetlosnim mikroskopom uz povećanje od 400x.Početna koncentracija planktonske Pseudomonas aeruginosa odmah nakon inokulacije bila je približno 106 ćelija/ml.
Elektrohemijska ispitivanja vršena su u klasičnoj troelektrodnoj staklenoj ćeliji srednje zapremine 500 ml.Platinasti lim i zasićena kalomel elektroda (SAE) spojene su na reaktor kroz Lugginove kapilare ispunjene slanim mostovima, koji su služili kao kontra, odnosno referentna elektroda.Za izradu radnih elektroda, na svaki uzorak je pričvršćena gumirana bakrena žica i prekrivena epoksidnom smolom, ostavljajući oko 1 cm2 nezaštićene površine za radnu elektrodu na jednoj strani.Tokom elektrohemijskih merenja, uzorci su stavljeni u medijum 2216E i držani na konstantnoj temperaturi inkubacije (37°C) u vodenom kupatilu.Podaci o OCP, LPR, EIS i potencijalnoj dinamičkoj polarizaciji mjereni su pomoću potenciostata Autolab (Referenca 600TM, Gamry Instruments, Inc., SAD).LPR testovi su snimljeni pri brzini skeniranja od 0,125 mV s-1 u opsegu od -5 do 5 mV sa Eocp i brzinom uzorkovanja od 1 Hz.EIS je izveden sa sinusnim talasom u frekventnom opsegu od 0,01 do 10,000 Hz koristeći primijenjeni napon od 5 mV u stacionarnom stanju Eocp.Prije pokretanja potencijala, elektrode su bile u stanju mirovanja dok se ne postigne stabilna vrijednost slobodnog potencijala korozije.Polarizacijske krive su zatim izmjerene od -0,2 do 1,5 V kao funkcija Eocp pri brzini skeniranja od 0,166 mV/s.Svaki test je ponovljen 3 puta sa i bez P. aeruginosa.
Uzorci za metalografsku analizu su mehanički polirani vlažnim SiC papirom granulacije 2000, a zatim dodatno polirani suspenzijom praha Al2O3 od 0,05 µm za optičko promatranje.Metalografska analiza je izvršena pomoću optičkog mikroskopa.Uzorci su nagrizani sa 10 tež% rastvora kalijum hidroksida 43.
Nakon inkubacije, uzorci su isprani 3 puta fiziološkim rastvorom fosfatnim puferom (PBS) (pH 7,4 ± 0,2), a zatim fiksirani sa 2,5% (v/v) glutaraldehida tokom 10 sati da bi se fiksirali biofilmi.Zatim je dehidriran etanolom (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% i 100% zapremine) prije sušenja na zraku.Konačno, zlatni film se nanosi na površinu uzorka kako bi se osigurala provodljivost za SEM posmatranje.SEM slike su fokusirane na tačke sa najsesilnijim ćelijama P. aeruginosa na površini svakog uzorka.Izvršite EDS analizu da biste pronašli hemijske elemente.Za mjerenje dubine jame korišten je Zeiss konfokalni laserski skenirajući mikroskop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Njemačka).Da bi se uočile korozijske jame ispod biofilma, testni uzorak je prvo očišćen prema Kineskom nacionalnom standardu (CNS) GB/T4334.4-2000 kako bi se uklonili proizvodi korozije i biofilm sa površine testnog uzorka.
Rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS, ESCALAB250 sistem za analizu površine, Thermo VG, SAD) analiza je izvedena korišćenjem monohromatskog izvora rendgenskih zraka (Aluminijum Kα linija sa energijom od 1500 eV i snagom od 150 W) u širokom opsegu energije veze 0 pod standardnim uslovima od –1350 eV.Spektri visoke rezolucije su snimljeni korišćenjem energije prenosa od 50 eV i koraka od 0,2 eV.
Inkubirani uzorci su uklonjeni i lagano ispirani PBS (pH 7,4 ± 0,2) tokom 15 s45.Da bi se promatrala bakterijska održivost biofilma na uzorcima, biofilmovi su obojeni pomoću LIVE/DEAD BacLight BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, SAD).Komplet sadrži dvije fluorescentne boje: SYTO-9 zelenu fluorescentnu boju i propidijum jodid (PI) crvenu fluorescentnu boju.U CLSM, fluorescentne zelene i crvene tačke predstavljaju žive i mrtve ćelije, respektivno.Za bojenje, 1 ml mješavine koja sadrži 3 µl SYTO-9 i 3 µl otopine PI inkubiran je 20 minuta na sobnoj temperaturi (23°C) u mraku.Nakon toga, obojeni uzorci su ispitani na dvije talasne dužine (488 nm za žive ćelije i 559 nm za mrtve ćelije) koristeći Nikon CLSM aparat (C2 Plus, Nikon, Japan).Debljina biofilma je mjerena u modu 3D skeniranja.
Kako citirati ovaj članak: Li, H. et al.Mikrobna korozija 2707 super duplex nerđajućeg čelika od strane Pseudomonas aeruginosa morskog biofilma.nauku.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pucanje od korozije LDX 2101 dupleks nerđajućeg čelika u rastvorima hlorida u prisustvu tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pucanje od korozije LDX 2101 dupleks nerđajućeg čelika u rastvorima hlorida u prisustvu tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korrozionno rastreskivanje pod naponom dupleksne neržaveujuće stali LDX 2101 u rastvoru hlorida u prisustvu tiolsulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pucanje pod naponom korozije dupleks nerđajućeg čelika LDX 2101 u rastvorima hlorida u prisustvu tiosulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相nerđajući čelik在福代sulfat分下下南性性生于中囉肾像弭四 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korrozionno rastreskivanje pod naponom dupleksne neržavene stali LDX 2101 u rastvoru hlorida u prisustvu tiolsulfata. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Pucanje zbog naprezanja od korozije dupleks nerđajućeg čelika LDX 2101 u rastvoru hlorida u prisustvu tiosulfata.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efekti termičke obrade rastvora i azota u zaštitnom gasu na otpornost na koroziju hiperdupleks nerđajućeg čelika. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efekti termičke obrade rastvora i azota u zaštitnom gasu na otpornost na koroziju hiperdupleks nerđajućeg čelika.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Utjecaj termičke obrade čvrste otopine i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na koroziju na koroziju hiperdupleksnih zavara od nehrđajućeg čelika. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Utjecaj toplinske obrade otopine i dušika u zaštitnom plinu na otpornost na koroziju na koroziju super dupleksnih zavarenih spojeva od nehrđajućeg čelika.koros.nauku.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Komparativna studija u hemiji mikrobno i elektrohemijski indukovanog pitinga nerđajućeg čelika 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Komparativna studija u hemiji mikrobno i elektrohemijski indukovanog pitinga nerđajućeg čelika 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Uporedna hemijska studija mikrobiološkog i elektrohemijskog pitinga nerđajućeg čelika 316L. Ši, X., Avci, R., Geiser, M. i Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. i Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Uporedna hemijska studija mikrobiološkog i elektrohemijski izazvanog pitinga u nerđajućem čeliku 316L.koros.nauku.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrohemijsko ponašanje 2205 duplex nerđajućeg čelika u alkalnim rastvorima sa različitim pH u prisustvu hlorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrohemijsko ponašanje 2205 duplex nerđajućeg čelika u alkalnim rastvorima sa različitim pH u prisustvu hlorida.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Elektrohemijsko ponašanje dupleksnog nerđajućeg čelika 2205 u alkalnim rastvorima sa različitim pH u prisustvu hlorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的甈 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrohemijsko ponašanje 双相nerđajućeg čelika u prisustvu hlorida pri različitim pH u alkalnom rastvoru.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Elektrohemijsko ponašanje dupleksnog nerđajućeg čelika 2205 u alkalnim rastvorima sa različitim pH u prisustvu hlorida.Electrochem.Časopis.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Utjecaj morskih biofilma na koroziju: sažet pregled. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Utjecaj morskih biofilma na koroziju: sažet pregled.Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI Efekat morskih biofilma na koroziju: Kratak pregled. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Little, BJ, Lee, JS & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS i Ray, RI Efekat morskih biofilma na koroziju: Kratak pregled.Electrochem.Časopis.54, 2-7 (2008).