Dankie dat jy Nature.com besoek het.Jy gebruik 'n blaaierweergawe met beperkte CSS-ondersteuning.Vir die beste ervaring, beveel ons aan dat jy 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer).Daarbenewens, om deurlopende ondersteuning te verseker, wys ons die webwerf sonder style en JavaScript.
Vertoon 'n karrousel van drie skyfies gelyktydig.Gebruik die Vorige en Volgende-knoppies om deur drie skyfies op 'n slag te beweeg, of gebruik die skuifknoppies aan die einde om deur drie skyfies op 'n slag te beweeg.
Mikrobiese korrosie (MIC) is 'n groot probleem in baie nywerhede omdat dit tot groot ekonomiese verliese kan lei.Super dupleks vlekvrye staal 2707 (2707 HDSS) word in mariene omgewings gebruik as gevolg van sy uitstekende chemiese weerstand.Die weerstand daarvan teen MIC is egter nie eksperimenteel gedemonstreer nie.Hierdie studie het die gedrag van MIC 2707 HDSS ondersoek wat veroorsaak word deur die mariene aërobiese bakterie Pseudomonas aeruginosa.Elektrochemiese analise het getoon dat in die teenwoordigheid van die Pseudomonas aeruginosa biofilm in die 2216E medium, die korrosiepotensiaal positief verander het, en die korrosiestroomdigtheid het toegeneem.Die resultate van X-straal foto-elektronspektroskopie (XPS) analise het 'n afname in die Cr inhoud op die monster oppervlak onder die biofilm getoon.Ontleding van die putbeelde het getoon dat Pseudomonas aeruginosa biofilms 'n maksimum putdiepte van 0.69 µm na 14 dae van kweek produseer.Alhoewel dit klein is, dui dit daarop dat 2707 HDSS nie heeltemal immuun is teen die effekte van P. aeruginosa biofilms op MIC nie.
Dupleks vlekvrye staal (DSS) word wyd in verskeie industrieë gebruik as gevolg van die perfekte kombinasie van uitstekende meganiese eienskappe en korrosiebestandheid1,2.Gelokaliseerde pitting kan egter steeds voorkom, wat die integriteit van hierdie staal 3, 4 kan beïnvloed.DSS is nie beskerm teen mikrobiese korrosie (MIC)5,6 nie.Alhoewel die toepassingsreeks van DSS baie wyd is, is daar steeds omgewings waar die korrosiebestandheid van DSS nie voldoende is vir langtermyngebruik nie.Dit beteken dat duurder materiale met hoër korrosiebestandheid benodig word.Jeon et al.7 het gevind dat selfs superdupleks vlekvrye staal (SDSS) sekere beperkings het in terme van korrosiebestandheid.Daarom is daar 'n behoefte aan superdupleks vlekvrye staal (HDSS) met hoër korrosiebestandheid in sekere toepassings.Dit het gelei tot die ontwikkeling van hoogs gelegeerde HDSS.
Die korrosieweerstand van DSS word bepaal deur die verhouding van α-fase tot γ-fase en areas wat uitgeput is in Cr, Mo en W aangrensend aan die sekondêre fases8,9,10.HDSS bevat 'n hoë inhoud van Cr, Mo en N11, wat dit uitstekende korrosiebestandheid gee en 'n hoë waarde (45-50) ekwivalente putweerstandwaarde (PREN), wat gedefinieer word deur gew.% Cr + 3.3 (gew.% Mo) + 0, 5 gew. % W) + 16 gew. %.N12.Die uitstekende korrosiebestandheid hang af van 'n gebalanseerde samestelling wat ongeveer 50% ferritiese (α) en 50% austenitiese (γ) fases bevat.HDSS het verbeterde meganiese eienskappe en hoër chloorweerstand in vergelyking met konvensionele DSS13.Kenmerke van chemiese korrosie.Verbeterde korrosiebestandheid verleng die gebruik van HDSS in meer aggressiewe chloried-omgewings soos mariene omgewings.
MIC is 'n beduidende probleem in baie nywerhede, insluitend olie- en gas- en watervoorsiening14.MIC is verantwoordelik vir 20% van alle korrosieskade15.MIC is 'n bio-elektrochemiese korrosie wat in baie omgewings waargeneem kan word16.Die vorming van biofilms op metaaloppervlaktes verander die elektrochemiese toestande en beïnvloed dus die korrosieproses.Dit word algemeen aanvaar dat MIC-korrosie deur biofilms14 veroorsaak word.Elektrogeniese mikroörganismes eet metale weg om energie vir oorlewing te verkry17.Onlangse MIC-studies het getoon dat EET (ekstrasellulêre elektronoordrag) die beperkende faktor is vir MIC wat deur elektrogeniese mikroörganismes geïnduseer word.Zhang et al.18 het gedemonstreer dat elektronbemiddelaars elektronoordrag tussen Desulfovibrio vulgaris sittende selle en 304 vlekvrye staal versnel, wat lei tot meer ernstige MIC-aanval.Anning et al.19 en Wenzlaff et al.20 het getoon dat biofilms van korrosiewe sulfaat-verminderende bakterieë (SRB's) elektrone direk vanaf metaalsubstrate kan absorbeer, wat ernstige putvorming tot gevolg het.
Dit is bekend dat DSS vatbaar is vir MIC in media wat SRB's, ysterverminderende bakterieë (IRB's), ens. 21 bevat.Hierdie bakterieë veroorsaak gelokaliseerde pitting op die oppervlak van die DSS onder die biofilm22,23.Anders as DSS, is min bekend oor die MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa is 'n Gram-negatiewe, beweeglike, staafvormige bakterie wat wydverspreid in die natuur voorkom25.Pseudomonas aeruginosa is ook die hoofmikrobiota wat verantwoordelik is vir die MIC van staal in die mariene omgewing26.Pseudomonas-spesies is direk betrokke by korrosieprosesse en word erken as die eerste koloniseerders tydens biofilmvorming27.Mahat et al.28 en Yuan et al.29 het getoon dat Pseudomonas aeruginosa geneig is om die korrosietempo van sagte staal en legerings in akwatiese omgewings te verhoog.
Die hoofdoel van hierdie werk is om die MIC-eienskappe van 2707 HDSS wat veroorsaak word deur die mariene aërobiese bakterie Pseudomonas aeruginosa te bestudeer deur elektrochemiese metodes, oppervlakontledingsmetodes en korrosieprodukanalise te gebruik.Elektrochemiese studies insluitend oopkringpotensiaal (OCP), lineêre polarisasieweerstand (LPR), elektrochemiese impedansiespektroskopie (EIS) en dinamiese potensiaalpolarisasie is uitgevoer om die gedrag van die MIC 2707 HDSS te bestudeer.Energie dispersiewe spektroskopie (EDS) analise word uitgevoer om chemiese elemente op geroeste oppervlaktes op te spoor.Daarbenewens is die stabiliteit van oksiedfilmpassivering onder die invloed van 'n mariene omgewing wat Pseudomonas aeruginosa bevat, deur X-straalfoto-elektronspektroskopie (XPS) bepaal.Die diepte van die putte is gemeet onder 'n konfokale laserskanderingsmikroskoop (CLSM).
Tabel 1 toon die chemiese samestelling van 2707 HDSS.Tabel 2 toon dat 2707 HDSS uitstekende meganiese eienskappe het met 'n vloeisterkte van 650 MPa.Op fig.1 toon die optiese mikrostruktuur van oplossing hittebehandelde 2707 HDSS.Langwerpige bande van austenitiese en ferritiese fases sonder sekondêre fases kan gesien word in 'n mikrostruktuur wat ongeveer 50% austenitiese en 50% ferritiese fases bevat.
Op fig.2a toon die oopkringpotensiaal (Eocp) teenoor blootstellingstyd vir 2707 HDSS in 2216E abiotiese medium en Pseudomonas aeruginosa sous vir 14 dae by 37°C.Daar is gevind dat die mees uitgesproke veranderinge in Eocp gedurende die eerste 24 uur plaasgevind het.Eocp-waardes het in beide gevalle 'n hoogtepunt bereik op ongeveer -145 mV (teenoor SCE) op ongeveer 16 uur en het toe skerp gedaal tot -477 mV (teenoor SCE) en -236 mV (teenoor SCE) vir nie-biologiese monsters en P vir relatiewe monsters SCE) patina blare, onderskeidelik.Na 24 uur het die Eocp-waarde van Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS relatief stabiel gebly op -228 mV (in vergelyking met SCE), terwyl die ooreenstemmende waarde vir die nie-biologiese monster ongeveer -442 mV was (in vergelyking met SCE).Eocp in die teenwoordigheid van Pseudomonas aeruginosa was redelik laag.
Elektrochemiese toetsing van 2707 HDSS monsters in abiotiese media en Pseudomonas aeruginosa sous by 37°C:
(a) Verandering in Eocp met blootstellingstyd, (b) polarisasiekurwe op dag 14, (c) verandering in Rp met blootstellingstyd, (d) verandering in korr met blootstellingstyd.
Tabel 3 toon die elektrochemiese korrosieparameters van 2707 HDSS-monsters wat oor 'n tydperk van 14 dae aan abiotiese en P. aeruginosa-geïnte media blootgestel is.Tangensiële ekstrapolasie van die anodiese en katodiese krommes na die snypunt het die bepaling van korrosiestroomdigtheid (icorr), korrosiepotensiaal (Ecorr) en Tafelhelling (βα en βc) volgens standaardmetodes moontlik gemaak30,31.
Soos getoon in Figuur 2b, het die opwaartse verskuiwing van die P. aeruginosa-kromme gelei tot 'n toename in Ecorr in vergelyking met die abiotiese kurwe.Die icorr-waarde van die monster wat Pseudomonas aeruginosa bevat, eweredig aan die korrosietempo, het toegeneem tot 0.328 µA cm-2, wat vier keer groter is as dié van die nie-biologiese monster (0.087 µA cm-2).
LPR is 'n klassieke elektrochemiese metode vir nie-vernietigende uitdruklike analise van korrosie.Dit is ook gebruik om MIC32 te bestudeer.Op fig.2c toon die verandering in die polarisasieweerstand (Rp) na gelang van die blootstellingstyd.'n Hoër Rp-waarde beteken minder korrosie.Binne die eerste 24 uur het Rp 2707 HDSS 'n hoogtepunt bereik van 1955 kΩ cm2 vir nie-biologiese monsters en 1429 kΩ cm2 vir Pseudomonas aeruginosa monsters.Figuur 2c toon ook dat die Rp-waarde na een dag vinnig afgeneem het en dan relatief onveranderd gebly het oor die volgende 13 dae.Die Rp-waarde vir die Pseudomonas aeruginosa-toetsmonster is ongeveer 40 kΩ cm2, wat baie laer is as die 450 kΩ cm2-waarde vir die nie-biologiese toetsmonster.
Die waarde van icorr is eweredig aan die eenvormige korrosietempo.Die waarde daarvan kan uit die volgende Stern-Giri-vergelyking bereken word:
Volgens Zoe et al.33 die Tafelhelling B is in hierdie werk as 'n tipiese waarde van 26 mV/dec geneem.Op fig.2d toon dat die icorr van die 2707 abiotiese stam relatief stabiel gebly het, terwyl die icorr van die Pseudomonas aeruginosa band sterk gefluktueer het met 'n groot sprong na die eerste 24 uur.Die icorr-waarde van die Pseudomonas aeruginosa-toetsmonster was 'n orde van grootte hoër as dié van die nie-biologiese kontrole.Hierdie tendens stem ooreen met die resultate van polarisasieweerstand.
EIS is nog 'n nie-vernietigende metode wat gebruik word om elektrochemiese reaksies by 'n korrosie-koppelvlak te karakteriseer34.Impedansiespektra en kapasitansieberekeninge van stroke blootgestel aan abiotiese media en oplossings van Pseudomonas aeruginosa, Rb is die weerstand van die passiewe/biofilm wat op die oppervlak van die strook gevorm word, Rct is die ladingoordragweerstand, Cdl is die elektriese dubbellaag.) en QCPE konstante fase element (CPE) parameters.Hierdie parameters is verder ontleed deur die data met 'n ekwivalente elektriese stroombaan (EEG) model te vergelyk.
Op fig.3 toon tipiese Nyquist persele (a en b) en Bode persele (a' en b') van 2707 HDSS monsters in abiotiese media en Pseudomonas aeruginosa sous by verskillende inkubasie tye.In die teenwoordigheid van Pseudomonas aeruginosa neem die deursnee van die Nyquist-lus af.Die Bode plot (Fig. 3b') toon die toename in totale impedansie.Inligting oor die ontspanningstydkonstante kan van fasemaksima verkry word.Op fig.4 toon die fisiese strukture en die ooreenstemmende EEG gebaseer op 'n enkellaag (a) en tweelaag (b).CPE word in die EEG-model ingestel.Die toelating en impedansie daarvan word soos volg uitgedruk:
Twee fisiese modelle en ooreenstemmende ekwivalente stroombane vir die pas van die 2707 HDSS-koeponimpedansiespektrum:
Waar Y0 die grootte van die CPE is, j die denkbeeldige getal of (−1)1/2 is, ω die hoekfrekwensie is, en n die CPE arbeidsfaktor minder as een35 is.Die ladingoordragweerstandinversie (dws 1/Rct) stem ooreen met die korrosietempo.'n Laer Rct-waarde beteken 'n hoër korrosietempo27.Na 14 dae van inkubasie het die Rct van die toetsmonster van Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2 bereik, wat baie minder is as die 489 kΩ cm2 van die nie-biologiese toetsmonster (Tabel 4).
CLSM beelde en SEM beelde in fig.5 toon duidelik dat die biofilmbedekking op die oppervlak van HDSS monster 2707 baie dig was na 7 dae.Na 14 dae het die biofilmbedekking egter yl geword en sommige dooie selle het verskyn.Tabel 5 toon die biofilmdikte van 2707 HDSS-monsters na 7 en 14 dae se blootstelling aan Pseudomonas aeruginosa.Die maksimum biofilmdikte het verander van 23.4 µm na 7 dae na 18.9 µm na 14 dae.Die gemiddelde biofilmdikte het ook hierdie neiging bevestig.Dit het afgeneem van 22.2 ± 0.7 μm na 7 dae tot 17.8 ± 1.0 μm na 14 dae.
(a) 3-D CLSM-beeld op 7 dae, (b) 3-D CLSM-beeld op 14 dae, (c) SEM-beeld op 7 dae, en (d) SEM-beeld op 14 dae.
EMF het chemiese elemente in biofilm en korrosieprodukte aan die lig gebring op monsters wat vir 14 dae aan Pseudomonas aeruginosa blootgestel is.Op fig.Figuur 6 toon dat die inhoud van C, N, O, P in die biofilm en korrosieprodukte baie hoër is as in suiwer metaal, aangesien hierdie elemente met die biofilm en sy metaboliete geassosieer word.Mikro-organismes benodig slegs spoorhoeveelhede Cr en Fe.Die hoë inhoud van Cr en Fe in die biofilm en korrosieprodukte op die oppervlak van die monster dui op die verlies van elemente in die metaalmatriks as gevolg van korrosie.
Na 14 dae is putte met en sonder P. aeruginosa in medium 2216E waargeneem.Voor inkubasie was die oppervlak van die monsters glad en sonder defekte (Fig. 7a).Na inkubasie en verwydering van biofilm en korrosie produkte, is die diepste putte op die oppervlak van die monster ondersoek met behulp van CLSM, soos getoon in Fig. 7b en c.Geen ooglopende putte is op die oppervlak van die nie-biologiese beheer gevind nie (maksimum putdiepte 0.02 µm).Die maksimum putdiepte veroorsaak deur Pseudomonas aeruginosa was 0.52 µm na 7 dae en 0.69 µm na 14 dae, gebaseer op die gemiddelde maksimum putdiepte van 3 monsters (10 maksimum putdieptes is vir elke monster gekies) en het 0.42 ± 012 bereik. .en 0.52 ± 0.15 µm onderskeidelik (Tabel 5).Hierdie kuiltjie-dieptewaardes is klein maar belangrik.
(a) voor blootstelling;(b) 14 dae in 'n abiotiese omgewing;(c) 14 dae in P. aeruginosa sous.
Op fig.Tabel 8 toon die XPS-spektra van verskeie monsteroppervlaktes, en die chemie wat vir elke oppervlak ontleed is, word in Tabel 6 opgesom. In Tabel 6 was die atoompersentasies van Fe en Cr baie laer in die teenwoordigheid van P. aeruginosa (monsters A en B) ) as in die nie-biologiese beheerstroke.(monsters C en D).Vir 'n monster van Pseudomonas aeruginosa is die Cr 2p-kernvlak-spektrale kurwe gepas op vier piekkomponente met bindingsenergieë (BE) van 574.4, 576.6, 578.3 en 586.8 eV, wat aan Cr, Cr2O3, CrO3 en Cr(OH) toegeken is. 3, onderskeidelik (Fig. 9a en b).Vir niebiologiese monsters, die spektra van die kernvlak Cr 2p in Fig.9c en d bevat die twee hoofpieke van onderskeidelik Cr (BE 573.80 eV) en Cr2O3 (BE 575.90 eV).Die mees opvallende verskil tussen die abiotiese koepon en die P. aeruginosa koepon was die teenwoordigheid van Cr6+ en 'n relatief hoë fraksie Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) onder die biofilm.
Breë oppervlak XPS-spektra van 2707 HDSS-monsters in twee media vir onderskeidelik 7 en 14 dae.
(a) 7 dae P. aeruginosa blootstelling, (b) 14 dae P. aeruginosa blootstelling, (c) 7 dae abiotiese blootstelling, (d) 14 dae abiotiese blootstelling.
HDSS vertoon 'n hoë vlak van korrosiebestandheid in die meeste omgewings.Kim et al.2 het berig dat HDSS UNS S32707 geïdentifiseer is as 'n hoogs gedoteerde DSS met PREN groter as 45. Die PREN waarde van HDSS monster 2707 in hierdie werk was 49. Dit is as gevolg van die hoë Cr inhoud en hoë vlakke van Mo en Ni, wat nuttig is in suur omgewings en omgewings met 'n hoë inhoud van chloriede.Daarbenewens bied die goed gebalanseerde samestelling en defekvrye mikrostruktuur strukturele stabiliteit en weerstand teen korrosie.Ten spyte van uitstekende chemiese weerstand, toon die eksperimentele data in hierdie werk dat 2707 HDSS nie heeltemal immuun is teen Pseudomonas aeruginosa biofilm MICs nie.
Elektrochemiese resultate het getoon dat die korrosietempo van 2707 HDSS in Pseudomonas aeruginosa sous aansienlik toegeneem het na 14 dae in vergelyking met die nie-biologiese omgewing.In Figuur 2a is 'n afname in Eocp waargeneem beide in die abiotiese medium en in P. aeruginosa sous gedurende die eerste 24 uur.Daarna bedek die biofilm die oppervlak van die monster en Eocp word relatief stabiel.Die biotiese Eocp-vlak was egter baie hoër as die abiotiese Eocp-vlak.Daar is redes om te glo dat hierdie verskil geassosieer word met die vorming van P. aeruginosa biofilms.Op fig.2g, het die icorr-waarde van 2707 HDSS 0.627 µA cm-2 bereik in die teenwoordigheid van Pseudomonas aeruginosa, wat 'n orde van grootte hoër is as dié van die nie-biologiese beheer (0.063 µA cm-2), wat ooreenstem met die Rct waarde gemeet deur EIS.Gedurende die eerste paar dae het die impedansiewaardes in die P. aeruginosa-bouillon toegeneem as gevolg van die aanhegting van P. aeruginosa-selle en biofilmvorming.Die impedansie neem egter af wanneer die biofilm die monsteroppervlak heeltemal bedek.Die beskermende laag word hoofsaaklik aangeval as gevolg van die vorming van biofilm en biofilm metaboliete.Daarom neem korrosieweerstand met verloop van tyd af, en afsettings van Pseudomonas aeruginosa veroorsaak gelokaliseerde korrosie.Die neigings in abiotiese omgewings is anders.Die korrosiebestandheid van die nie-biologiese kontrole was baie hoër as die ooreenstemmende waarde van die monsters wat aan Pseudomonas aeruginosa sous blootgestel is.Daarbenewens het die Rct 2707 HDSS-waarde vir abiotiese monsters 489 kΩ cm2 op dag 14 bereik, wat 15 keer hoër is as in die teenwoordigheid van Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Dus, 2707 HDSS het uitstekende weerstand teen korrosie in 'n steriele omgewing, maar word nie beskerm teen MIC aanval deur Pseudomonas aeruginosa biofilm nie.
Hierdie resultate kan ook waargeneem word vanaf die polarisasiekurwes in Fig.2b.Anodiese vertakking word geassosieer met Pseudomonas aeruginosa biofilmvorming en metaaloksidasiereaksies.Terselfdertyd is die katodiese reaksie die vermindering van suurstof.Die teenwoordigheid van P. aeruginosa het die korrosiestroomdigtheid aansienlik verhoog, wat omtrent 'n orde van grootte hoër was as in die abiotiese beheer.Dit het aangedui dat die Pseudomonas aeruginosa biofilm die gelokaliseerde korrosie van 2707 HDSS versterk het.Yuan et al.29 het gevind dat die korrosiestroomdigtheid van 'n 70/30 Cu-Ni-legering verhoog is deur Pseudomonas aeruginosa biofilm.Dit kan wees as gevolg van die biokatalise van suurstofreduksie deur Pseudomonas aeruginosa biofilm.Hierdie waarneming kan ook die MIC 2707 HDSS in hierdie werk verduidelik.Aërobiese biofilms kan ook die suurstofinhoud onder hulle verminder.Dus kan die weiering om die metaaloppervlak met suurstof te herpassiveer 'n faktor wees wat bydra tot MIC in hierdie werk.
Dickinson et al.38 het voorgestel dat die tempo van chemiese en elektrochemiese reaksies direk afhang van die metaboliese aktiwiteit van bakterieë wat aan die monsteroppervlak geheg is en van die aard van die korrosieprodukte.Soos getoon in Figuur 5 en Tabel 5, het die aantal selle en biofilmdikte na 14 dae afgeneem.Dit kan redelikerwys verklaar word deur die feit dat na 14 dae die meeste van die geankerde selle op die 2707 HDSS-oppervlak dood is as gevolg van voedingstofuitputting in die 2216E-medium of vrystelling van giftige metaalione vanaf die 2707 HDSS-matriks.Dit is 'n beperking van bondeleksperimente.
In hierdie werk het 'n Pseudomonas aeruginosa biofilm plaaslike uitputting van Cr en Fe onder die biofilm op die oppervlak van 2707 HDSS bevorder (Fig. 6).In Tabel 6 het Fe en Cr in monster D afgeneem in vergelyking met monster C, wat aandui dat Fe en Cr-oplossing wat veroorsaak word deur die P. aeruginosa-biofilm gehandhaaf is na die eerste 7 dae.Die 2216E-omgewing word gebruik om die mariene omgewing te simuleer.Dit bevat 17700 dpm Cl-, wat vergelykbaar is met die inhoud daarvan in natuurlike seewater.Die teenwoordigheid van 17700 dpm Cl- was die hoofrede vir die afname in Cr in 7-dag en 14-dae nie-biologiese monsters wat deur XPS geanaliseer is.In vergelyking met die toetsmonster van Pseudomonas aeruginosa, is die oplos van Cr in die abiotiese toetsmonster baie minder as gevolg van die sterk weerstand van 2707 HDSS teen chloor in die abiotiese omgewing.Op fig.9 toon die teenwoordigheid van Cr6+ in die passiverende film.Dit kan verband hou met die verwydering van Cr van staaloppervlaktes deur P. aeruginosa biofilms, soos voorgestel deur Chen en Clayton39.
As gevolg van bakteriese groei was die pH-waardes van die medium voor en na inkubasie onderskeidelik 7,4 en 8,2.Dit is dus onwaarskynlik dat korrosie van organiese sure tot hierdie werk sal bydra onder P. aeruginosa biofilms as gevolg van die relatief hoë pH in die grootmaat medium.Die pH van die nie-biologiese beheermedium het nie betekenisvol verander nie (van aanvanklike 7.4 tot finale 7.5) gedurende die 14 dae toetsperiode.Die toename in pH in die inokulummedium na inkubasie was geassosieer met die metaboliese aktiwiteit van Pseudomonas aeruginosa, en dieselfde effek op pH is gevind in die afwesigheid van die toetsstrook.
Soos in fig.7, was die maksimum putdiepte veroorsaak deur die Pseudomonas aeruginosa biofilm 0.69 µm, wat aansienlik groter is as in die abiotiese medium (0.02 µm).Dit stem ooreen met bogenoemde elektrochemiese data.Onder dieselfde toestande is die putdiepte van 0.69 µm meer as tien keer kleiner as die 9.5 µm waarde gespesifiseer vir 2205 DSS40.Hierdie data toon dat 2707 HDSS beter weerstand teen MIC's as 2205 DSS toon.Dit is nie verbasend nie aangesien 2707 HDSS 'n hoër Cr-vlak het, wat langer passivering toelaat, Pseudomonas aeruginosa moeiliker maak om te depassiveer, en die proses begin sonder skadelike sekondêre neerslag Pitting41.
Ter afsluiting, MIC-pitvorming is op 2707 HDSS-oppervlaktes in Pseudomonas aeruginosa-bouillon gevind, terwyl putputting weglaatbaar in abiotiese media was.Hierdie werk toon dat 2707 HDSS beter weerstand teen MIC as 2205 DSS het, maar dit is nie heeltemal immuun teen MIC nie as gevolg van Pseudomonas aeruginosa biofilm.Hierdie resultate help met die keuse van geskikte vlekvrye staal en lewensverwagting vir die mariene omgewing.
Die 2707 HDSS-monsters is verskaf deur die Skool vir Metallurgie, Northeastern University (NEU), Shenyang, China.Die elementêre samestelling van 2707 HDSS word in Tabel 1 getoon, wat deur die Materiaalontleding en Toetsing Departement van die Noordoostelike Universiteit ontleed is.Alle monsters is vir 1 uur by 1180°C vir vaste oplossing behandel.Voor korrosietoetsing is 2707 HDSS muntstaal met 'n blootgestelde oppervlakte van 1 cm2 gepoleer tot 2000 korrel met silikonkarbiedskuurpapier en dan verder gepoleer met 'n 0.05 µm Al2O3 poeier suspensie.Die kante en onderkant word met inerte verf beskerm.Na droog is die monsters gewas met steriele gedeïoniseerde water en gesteriliseer met 75% (v/v) etanol vir 0,5 uur.Hulle is dan lugdroog onder ultraviolet (UV) lig vir 0,5 uur voor gebruik.
Mariene stam Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 is by Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), China, gekoop.Marine 2216E vloeibare medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) is gebruik om Pseudomonas aeruginosa in 250 ml flesse en 500 ml elektrochemiese glasselle onder aërobiese toestande by 37°C te kweek.Medium bevat (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 SrBr02, HBO3002, 030302, 030302, 0,08 SrBr02, 030302 08, 0,008 Na4F0H20PO.1.0 gisekstrak en 0.1 ystersitraat.Outoklaveer by 121 °C vir 20 minute voor inenting.Sittende en planktoniese selle is onder 'n ligmikroskoop getel met 'n hemositometer teen 400x vergroting.Die aanvanklike konsentrasie van planktoniese P. aeruginosa-selle onmiddellik na inenting was ongeveer 106 selle/mL.
Elektrochemiese toetse is uitgevoer in 'n klassieke drie-elektrode glassel met 'n medium volume van 500 ml.'n Platinumplaat en 'n versadigde kalomel-elektrode (SCE) is aan die reaktor gekoppel deur 'n Luggin-kapillêre gevul met 'n soutbrug en het onderskeidelik as teen- en verwysingselektrodes gedien.Om die werkende elektrode te skep, is rubberbedekte koperdraad aan elke monster geheg en met epoksie bedek, wat ongeveer 1 cm2 oppervlakte aan die een kant gelaat het vir die werkende elektrode.Tydens elektrochemiese metings is die monsters in die 2216E medium geplaas en by 'n konstante inkubasietemperatuur (37°C) in 'n waterbad gehou.OCP, LPR, EIS en potensiële dinamiese polarisasie data is gemeet met behulp van 'n Autolab potensiostaat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., VSA).LPR-toetse is aangeteken teen 'n skanderingtempo van 0.125 mV s-1 in die -5 en 5 mV reeks en Eocp met 'n steekproeftempo van 1 Hz.EIS is uitgevoer by bestendige toestand Eocp deur gebruik te maak van 'n toegepaste spanning van 5 mV met 'n sinusoïed oor 'n frekwensiereeks van 0.01 tot 10 000 Hz.Voor die potensiaalveeg was die elektrodes in oopkringmodus totdat 'n stabiele vrye korrosiepotensiaal van 42 bereik is.Met.Elke toets is drie keer herhaal met en sonder Pseudomonas aeruginosa.
Monsters vir metallografiese analise is meganies gepoleer met 2000 korrel nat SiC papier en dan gepoleer met 'n 0.05 µm Al2O3 poeier suspensie vir optiese waarneming.Metallografiese analise is uitgevoer met behulp van 'n optiese mikroskoop.Die monster is geëts met 10 gew.% kaliumhidroksiedoplossing43.
Na inkubasie, was 3 keer met fosfaatgebufferde soutoplossing (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) en maak dan vas met 2.5% (v/v) glutaaraldehied vir 10 uur om die biofilm vas te maak.Daaropvolgende dehidrasie met etanol in 'n getrapte reeks (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% en 100% volgens volume) voor lugdroog.Laastens is 'n goue film op die oppervlak van die monster gesputter om geleidingsvermoë vir SEM44-waarneming te verskaf.Die SEM-beelde is gefokus op die ligging met die mees gevestigde P. aeruginosa-selle op die oppervlak van elke monster.EMF-analise is uitgevoer om chemiese elemente op te spoor.Om die diepte van die put te meet, is 'n Zeiss konfokale laserskanderingsmikroskoop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Duitsland) gebruik.Om korrosiegate onder die biofilm waar te neem, is die toetsmonster eers skoongemaak volgens die Chinese Nasionale Standaard (CNS) GB/T4334.4-2000 om korrosieprodukte en biofilm van die oppervlak van die toetsmonster te verwyder.
X-straalfoto-elektronspektroskopie (XPS, ESCALAB250 Oppervlakteanalisestelsel, Thermo VG, VSA) analise deur 'n monochromatiese X-straalbron (Al Kα-lyn met 'n energie van 1500 eV en 'n krag van 150 W) in 'n wye reeks bindingsenergieë te gebruik 0 onder die standaardtoestande van –1350 eV.Teken hoë resolusie spektra op deur 50 eV deurlaatenergie en 0,2 eV stapgrootte te gebruik.
Verwyder die geïnkubeerde monster en was dit liggies met PBS (pH 7.4 ± 0.2) vir 15 s45.Om die bakteriese lewensvatbaarheid van die biofilm op die monster waar te neem, is die biofilm gekleur met die LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, VSA).Die stel bevat twee fluoresserende kleurstowwe: SYTO-9 groen fluoresserende kleurstof en propidiumjodied (PI) rooi fluoresserende kleurstof.In CLSM verteenwoordig fluoresserende groen en rooi kolletjies onderskeidelik lewende en dooie selle.Vir kleuring, inkubeer 1 ml van 'n mengsel wat 3 µl SYTO-9 en 3 µl PI-oplossing bevat by kamertemperatuur (23°C) in die donker vir 20 minute.Daarna is die gekleurde monsters by twee golflengtes (488 nm vir lewende selle en 559 nm vir dooie selle) waargeneem met 'n Nikon CLSM-apparaat (C2 Plus, Nikon, Japan).Meet die biofilmdikte in 3D-skanderingmodus.
Hoe om hierdie artikel aan te haal: Li, H. et al.Effek van Pseudomonas aeruginosa mariene biofilm op mikrobiese korrosie van 2707 super dupleks vlekvrye staal.wetenskap.Huis 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningskorrosie-krake van LDX 2101 dupleks vlekvrye staal in chloriedoplossings in die teenwoordigheid van tiosulfaat.korrosie.die wetenskap.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS en Park, YS Effek van oplossingshittebehandeling en stikstof in beskermgas op die putkorrosieweerstand van superdupleks vlekvrye staal sweislasse.korrosie.die wetenskap.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. en Lewandowski, Z. 'n Chemiese vergelykende studie van mikrobiese en elektrochemiese putte in 316L vlekvrye staal.korrosie.die wetenskap.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG en Xiao K. Elektrochemiese gedrag van 2205 dupleks vlekvrye staal in alkaliese oplossings by verskillende pH-waardes in die teenwoordigheid van chloried.elektrochemie.Joernaal.64, 211–220 (2012).
Postyd: Jan-09-2023