Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūs izmantojat pārlūkprogrammas versiju ar ierobežotu CSS atbalstu.Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, ieteicams izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Turklāt, lai nodrošinātu pastāvīgu atbalstu, mēs rādām vietni bez stiliem un JavaScript.
Vienlaicīgi parāda trīs slaidu karuseli.Izmantojiet pogas Iepriekšējais un Nākamais, lai pārvietotos pa trim slaidiem vienlaikus, vai izmantojiet slīdņa pogas, kas atrodas beigās, lai pārvietotos pa trim slaidiem vienlaikus.
Mikrobu korozija (MIC) ir liela problēma daudzās nozarēs, jo tā var radīt milzīgus ekonomiskus zaudējumus.Super dupleksais nerūsējošais tērauds 2707 (2707 HDSS) tiek izmantots jūras vidē, jo tam ir lieliska ķīmiskā izturība.Tomēr tā izturība pret MIC nav eksperimentāli pierādīta.Šajā pētījumā tika pārbaudīta MIC 2707 HDSS uzvedība, ko izraisīja jūras aerobā baktērija Pseudomonas aeruginosa.Elektroķīmiskā analīze parādīja, ka Pseudomonas aeruginosa bioplēves klātbūtnē 2216E vidē korozijas potenciāls mainījās pozitīvi, un korozijas strāvas blīvums palielinājās.Rentgenstaru fotoelektronu spektroskopijas (XPS) analīzes rezultāti parādīja Cr satura samazināšanos parauga virsmā zem bioplēves.Bedres attēlu analīze parādīja, ka Pseudomonas aeruginosa bioplēves pēc 14 dienu kultivēšanas radīja maksimālo bedres dziļumu 0,69 µm.Lai gan tas ir mazs, tas liecina, ka 2707 HDSS nav pilnībā imūna pret P. aeruginosa biofilmu ietekmi uz MIC.
Dupleksais nerūsējošais tērauds (DSS) tiek plaši izmantots dažādās nozarēs, pateicoties ideālai izcilu mehānisko īpašību un korozijas izturības kombinācijai1,2.Tomēr joprojām var rasties lokālas bedres, kas var ietekmēt šī tērauda integritāti 3, 4 .DSS nav aizsargāts pret mikrobu koroziju (MIC)5,6.Lai gan DSS pielietojuma diapazons ir ļoti plašs, joprojām ir vides, kur DSS izturība pret koroziju nav pietiekama ilgstošai lietošanai.Tas nozīmē, ka ir nepieciešami dārgāki materiāli ar lielāku izturību pret koroziju.Jeon et al.7 atklāja, ka pat superdupleksajam nerūsējošajam tēraudam (SDSS) ir daži ierobežojumi attiecībā uz izturību pret koroziju.Tāpēc noteiktiem lietojumiem ir nepieciešams superdupleksais nerūsējošais tērauds (HDSS) ar augstāku izturību pret koroziju.Tas noveda pie ļoti leģēta HDSS izstrādes.
DSS izturību pret koroziju nosaka α-fāzes attiecība pret γ-fāzi un Cr, Mo un W noplicinātajiem laukumiem blakus sekundārajām fāzēm8,9,10.HDSS satur lielu Cr, Mo un N11 saturu, kas nodrošina izcilu izturību pret koroziju un augstu vērtību (45-50) ekvivalentu pretestības pret punktēšanu vērtību (PREN), ko definē kā mas.% Cr + 3.3 (mas.% Mo + 0, 5 masas %) + 16 svara %.N12.Tā lieliskā izturība pret koroziju ir atkarīga no līdzsvarota sastāva, kas satur aptuveni 50% ferīta (α) un 50% austenīta (γ) fāzes.HDSS ir uzlabotas mehāniskās īpašības un lielāka hlorizturība salīdzinājumā ar parasto DSS13.Ķīmiskās korozijas raksturojums.Uzlabota izturība pret koroziju paplašina HDSS izmantošanu agresīvākā hlorīdu vidē, piemēram, jūras vidē.
MIC ir būtiska problēma daudzās nozarēs, tostarp naftas, gāzes un ūdens apgādē14.MIC veido 20% no visiem korozijas bojājumiem15.MIC ir bioelektroķīmiska korozija, ko var novērot daudzās vidēs16.Bioplēvju veidošanās uz metāla virsmām maina elektroķīmiskos apstākļus un tādējādi ietekmē korozijas procesu.Ir vispāratzīts, ka MIC koroziju izraisa bioplēves14.Elektrogēnie mikroorganismi apēd metālus, lai iegūtu enerģiju izdzīvošanai17.Jaunākie MIC pētījumi ir parādījuši, ka EET (ārpusšūnu elektronu pārnešana) ir ierobežojošais faktors MIC, ko izraisa elektrogēni mikroorganismi.Zhang et al.18 pierādīja, ka elektronu mediatori paātrina elektronu pārnesi starp Desulfovibrio vulgaris sēdošām šūnām un 304 nerūsējošo tēraudu, izraisot smagāku MIC uzbrukumu.Annings et al.19 un Wenzlaff et al.20 ir parādījuši, ka korozīvu sulfātu reducējošo baktēriju (SRB) bioplēves var absorbēt elektronus tieši no metāla substrātiem, izraisot nopietnu bedrīšu veidošanos.
Ir zināms, ka DSS ir jutīgs pret MIC barotnēs, kas satur SRB, dzelzs reducējošās baktērijas (IRB) utt. 21 .Šīs baktērijas izraisa lokalizētu bedrīšu veidošanos uz DSS virsmas zem bioplēves 22, 23.Atšķirībā no DSS, par MIC HDSS24 ir maz zināms.
Pseudomonas aeruginosa ir gramnegatīva, kustīga, stieņveida baktērija, kas ir plaši izplatīta dabā25.Pseudomonas aeruginosa ir arī galvenā mikrobiota, kas ir atbildīga par tērauda MIC jūras vidē26.Pseudomonas sugas ir tieši iesaistītas korozijas procesos un tiek atzītas par pirmajiem kolonizatoriem bioplēves veidošanās laikā27.Mahat et al.28 un Yuan et al.29 parādīja, ka Pseudomonas aeruginosa mēdz palielināt viegla tērauda un sakausējumu korozijas ātrumu ūdens vidē.
Šī darba galvenais mērķis ir izpētīt jūras aerobās baktērijas Pseudomonas aeruginosa izraisītās HDSS 2707 MIC īpašības, izmantojot elektroķīmiskās metodes, virsmas analīzes metodes un korozijas produktu analīzi.Lai pētītu MIC 2707 HDSS uzvedību, tika veikti elektroķīmiskie pētījumi, tostarp atklātās ķēdes potenciāls (OCP), lineārās polarizācijas pretestība (LPR), elektroķīmiskās pretestības spektroskopija (EIS) un dinamiskā potenciāla polarizācija.Enerģijas dispersīvās spektroskopijas (EDS) analīze tiek veikta, lai noteiktu ķīmiskos elementus uz korozijas bojātām virsmām.Turklāt oksīda plēves pasivācijas stabilitāte jūras vides ietekmē, kas satur Pseudomonas aeruginosa, tika noteikta ar rentgena fotoelektronu spektroskopiju (XPS).Bedru dziļums tika mērīts ar konfokālo lāzerskenēšanas mikroskopu (CLSM).
1. tabulā parādīts 2707 HDSS ķīmiskais sastāvs.2. tabulā parādīts, ka 2707 HDSS ir lieliskas mehāniskās īpašības ar tecēšanas robežu 650 MPa.Uz att.1 parāda šķīduma termiski apstrādāta 2707 HDSS optisko mikrostruktūru.Mikrostruktūrā, kurā ir aptuveni 50% austenīta un 50% ferīta fāzes, var redzēt iegarenas austenīta un ferīta fāzes joslas bez sekundārajām fāzēm.
Uz att.2.a attēlā parādīts atvērtās ķēdes potenciāls (Eocp) pret ekspozīcijas laiku 2707 HDSS 2216E abiotiskā barotnē un Pseudomonas aeruginosa buljonā 14 dienas 37 °C temperatūrā.Tika konstatēts, ka visizteiktākās Eocp izmaiņas notika pirmo 24 stundu laikā.Eocp vērtības abos gadījumos sasniedza maksimumu aptuveni -145 mV (pret SCE) apmēram 16 stundās un pēc tam strauji samazinājās līdz -477 mV (pret SCE) un -236 mV (pret SCE) nebioloģiskiem paraugiem un P relatīvajiem paraugiem. SCE) patina lapas, attiecīgi.Pēc 24 stundām Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS Eocp vērtība saglabājās relatīvi stabila pie -228 mV (salīdzinot ar SCE), savukārt atbilstošā vērtība nebioloģiskajam paraugam bija aptuveni -442 mV (salīdzinot ar SCE).Eocp Pseudomonas aeruginosa klātbūtnē bija diezgan zems.
2707 HDSS paraugu elektroķīmiskā pārbaude abiotiskā vidē un Pseudomonas aeruginosa buljonā 37 °C temperatūrā:
(a) Eocp izmaiņas ar ekspozīcijas laiku, (b) polarizācijas līkne 14. dienā, (c) Rp izmaiņas ar ekspozīcijas laiku, (d) izmaiņas atbilstoši ekspozīcijas laikam.
3. tabulā parādīti elektroķīmiskās korozijas parametri 2707 HDSS paraugiem, kas pakļauti abiotiskajai un P. aeruginosa inokulētajai barotnei 14 dienu laikā.Anodiskās un katoda līknes tangenciālā ekstrapolācija līdz krustojuma punktam ļāva noteikt korozijas strāvas blīvumu (icorr), korozijas potenciālu (Ecorr) un Tafel slīpumu (βα un βc) pēc standarta metodēm30,31.
Kā parādīts 2.b attēlā, P. aeruginosa līknes nobīde uz augšu izraisīja Ecorr pieaugumu, salīdzinot ar abiotisko līkni.Pseudomonas aeruginosa saturošā parauga icorr vērtība, proporcionāla korozijas ātrumam, pieauga līdz 0,328 µA cm-2, kas ir četras reizes lielāka nekā nebioloģiskajam paraugam (0,087 µA cm-2).
LPR ir klasiska elektroķīmiskā metode korozijas nesagraujošai ekspresanalīzei.Tas ir izmantots arī MIC32 pētīšanai.Uz att.2c parāda polarizācijas pretestības (Rp) izmaiņas atkarībā no ekspozīcijas laika.Augstāka Rp vērtība nozīmē mazāku koroziju.Pirmo 24 stundu laikā Rp 2707 HDSS sasniedza maksimumu 1955 kΩ cm2 nebioloģiskiem paraugiem un 1429 kΩ cm2 Pseudomonas aeruginosa paraugiem.2c attēlā arī parādīts, ka Rp vērtība strauji samazinājās pēc vienas dienas un pēc tam palika relatīvi nemainīga nākamo 13 dienu laikā.Pseudomonas aeruginosa testa parauga Rp vērtība ir aptuveni 40 kΩ cm2, kas ir daudz zemāka nekā 450 kΩ cm2 vērtība nebioloģiskajam testa paraugam.
Icorr vērtība ir proporcionāla vienmērīgajam korozijas ātrumam.Tās vērtību var aprēķināt no šāda Stern-Giri vienādojuma:
Saskaņā ar Zoe et al.33 Tafel slīpums B šajā darbā tika pieņemts kā tipiskā vērtība 26 mV/dec.Uz att.2d parāda, ka abiotiskā celma 2707 icorr saglabājās salīdzinoši stabils, savukārt Pseudomonas aeruginosa joslas icorr pēc pirmajām 24 stundām spēcīgi svārstījās ar lielu lēcienu.Pseudomonas aeruginosa testa parauga icorr vērtība bija par kārtu augstāka nekā nebioloģiskajai kontrolei.Šī tendence atbilst polarizācijas pretestības rezultātiem.
EIS ir vēl viena nesagraujoša metode, ko izmanto, lai raksturotu elektroķīmiskās reakcijas korozijas saskarnē34.Pseudomonas aeruginosa abiotiskajai barotnei un šķīdumiem pakļauto sloksņu pretestības spektri un kapacitātes aprēķini, Rb ir uz sloksnes virsmas izveidotās pasīvās/bioplēves pretestība, Rct ir lādiņa pārneses pretestība, Cdl ir elektriskais dubultslānis.) un QCPE pastāvīgās fāzes elementa (CPE) parametriem.Šie parametri tika tālāk analizēti, salīdzinot datus ar līdzvērtīgu elektriskās ķēdes (EEK) modeli.
Uz att.3 parādīti tipiski Nyquist paraugi (a un b) un Bode paraugi (a' un b') no 2707 HDSS paraugiem abiotiskā vidē un Pseudomonas aeruginosa buljonā dažādos inkubācijas laikos.Pseudomonas aeruginosa klātbūtnē Nyquist cilpas diametrs samazinās.Bodes diagramma (3.b' att.) parāda kopējās pretestības pieaugumu.Informāciju par relaksācijas laika konstanti var iegūt no fāzes maksimumiem.Uz att.4 parāda fiziskās struktūras un atbilstošo EEK, pamatojoties uz viena slāņa (a) un divu slāņu (b).CPE ir ieviests EEK modelī.Tās pielaide un pretestība tiek izteikta šādi:
Divi fiziski modeļi un atbilstošas līdzvērtīgas shēmas 2707 HDSS kupona pretestības spektra uzstādīšanai:
Kur Y0 ir CPE lielums, j ir iedomātais skaitlis vai (-1) 1/2, ω ir leņķiskā frekvence un n ir CPE jaudas koeficients, kas mazāks par vienu35.Lādiņa pārneses pretestības inversija (ti, 1/Rct) atbilst korozijas ātrumam.Zemāka Rct vērtība nozīmē lielāku korozijas ātrumu27.Pēc 14 dienu ilgas inkubācijas Pseudomonas aeruginosa testa parauga Rct sasniedza 32 kΩ cm2, kas ir daudz mazāk nekā nebioloģiskā testa parauga 489 kΩ cm2 (4. tabula).
CLSM attēli un SEM attēli attēlā.5 skaidri parāda, ka bioplēves pārklājums uz HDSS parauga 2707 virsmas bija ļoti blīvs pēc 7 dienām.Tomēr pēc 14 dienām bioplēves pārklājums kļuva rets un parādījās dažas atmirušās šūnas.5. tabulā parādīts 2707 HDSS paraugu bioplēves biezums pēc 7 un 14 dienu ilgas iedarbības ar Pseudomonas aeruginosa.Maksimālais bioplēves biezums mainījās no 23,4 µm pēc 7 dienām līdz 18,9 µm pēc 14 dienām.Šo tendenci apstiprināja arī vidējais bioplēves biezums.Tas samazinājās no 22,2 ± 0,7 μm pēc 7 dienām līdz 17,8 ± 1,0 μm pēc 14 dienām.
(a) 3-D CLSM attēls pēc 7 dienām, (b) 3-D CLSM attēls pēc 14 dienām, (c) SEM attēls pēc 7 dienām un (d) SEM attēls pēc 14 dienām.
EMF atklāja ķīmiskos elementus bioplēvēs un korozijas produktos paraugos, kas 14 dienas bija pakļauti Pseudomonas aeruginosa iedarbībai.Uz att.6. attēlā parādīts, ka C, N, O, P saturs bioplēvē un korozijas produktos ir daudz augstāks nekā tīrā metālā, jo šie elementi ir saistīti ar bioplēvi un tās metabolītiem.Mikroorganismiem nepieciešams tikai neliels daudzums Cr un Fe.Augstais Cr un Fe saturs bioplēvē un korozijas produkti uz parauga virsmas liecina par elementu zudumu metāla matricā korozijas rezultātā.
Pēc 14 dienām barotnē 2216E tika novērotas bedres ar un bez P. aeruginosa.Pirms inkubācijas paraugu virsma bija gluda un bez defektiem (7.a att.).Pēc inkubācijas un bioplēves un korozijas produktu noņemšanas dziļākās bedrītes uz parauga virsmas tika pārbaudītas, izmantojot CLSM, kā parādīts 7.b un c attēlā.Uz nebioloģiskās kontroles virsmas (maksimālais bedres dziļums 0,02 µm) netika konstatēta acīmredzama bedre.Maksimālais bedres dziļums, ko izraisīja Pseudomonas aeruginosa, bija 0,52 µm pēc 7 dienām un 0,69 µm pēc 14 dienām, pamatojoties uz vidējo maksimālo bedres dziļumu no 3 paraugiem (katram paraugam tika izvēlēti 10 maksimālie bedres dziļumi) un sasniedza 0, 42 ± 0,12 µm. .un attiecīgi 0,52 ± 0,15 µm (5. tabula).Šīs bedrīšu dziļuma vērtības ir mazas, bet svarīgas.
a) pirms iedarbības;b) 14 dienas abiotiskā vidē;c) 14 dienas P. aeruginosa buljonā.
Uz att.8. tabulā parādīti dažādu paraugu virsmu XPS spektri, un katrai virsmai analizētā ķīmija ir apkopota 6. tabulā. 6. tabulā Fe un Cr atomu procenti P. aeruginosa klātbūtnē bija daudz zemāki (paraugi A un B ) nekā nebioloģiskajās kontroles joslās.(C un D paraugs).Pseudomonas aeruginosa paraugam Cr 2p kodola līmeņa spektrālā līkne tika pielāgota četrām pīķa sastāvdaļām ar saistīšanas enerģijām (BE) 574,4, 576,6, 578,3 un 586,8 eV, kas tika piešķirtas Cr, Cr2O3, CrO3 un Cr(OH) 3, attiecīgi (9.a un b. att.).Nebioloģiskiem paraugiem kodola līmeņa Cr 2p spektri 1.-3.9c un d satur divus galvenos maksimumus attiecīgi Cr (BE 573,80 eV) un Cr2O3 (BE 575,90 eV).Visspilgtākā atšķirība starp abiotisko kuponu un P. aeruginosa kuponu bija Cr6+ klātbūtne un salīdzinoši liela Cr(OH)3 daļa (BE 586,8 eV) zem bioplēves.
Plaši virsmas XPS spektri no 2707 HDSS paraugiem divos medijos attiecīgi 7 un 14 dienas.
a) 7 dienu P. aeruginosa iedarbība, b) 14 dienu P. aeruginosa iedarbība, c) 7 dienu abiotiska iedarbība, d) 14 dienu abiotiska iedarbība.
HDSS ir augsts korozijas izturības līmenis lielākajā daļā vidi.Kim et al.2 ziņoja, ka HDSS UNS S32707 tika identificēts kā ļoti leģēts DSS ar PREN lielāku par 45. HDSS parauga 2707 PREN vērtība šajā darbā bija 49. Tas ir saistīts ar augsto Cr saturu un augstu Mo un Ni, kas ir noderīgi skābā vidē un vidē ar augstu hlorīdu saturu.Turklāt labi sabalansētais sastāvs un bezdefektu mikrostruktūra nodrošina struktūras stabilitāti un izturību pret koroziju.Neskatoties uz lielisko ķīmisko izturību, eksperimentālie dati šajā darbā liecina, ka 2707 HDSS nav pilnībā imūna pret Pseudomonas aeruginosa bioplēves MIC.
Elektroķīmiskie rezultāti parādīja, ka 2707 HDSS korozijas ātrums Pseudomonas aeruginosa buljonā ievērojami palielinājās pēc 14 dienām, salīdzinot ar nebioloģisko vidi.2.a attēlā Eocp samazināšanās tika novērota gan abiotiskajā vidē, gan P. aeruginosa buljonā pirmo 24 stundu laikā.Pēc tam bioplēve pārklāj parauga virsmu, un Eocp kļūst salīdzinoši stabils.Tomēr biotiskais Eocp līmenis bija daudz augstāks nekā abiotiskais Eocp līmenis.Ir pamats uzskatīt, ka šī atšķirība ir saistīta ar P. aeruginosa bioplēvju veidošanos.Uz att.2g, 2707 HDSS icorr vērtība sasniedza 0,627 µA cm-2 Pseudomonas aeruginosa klātbūtnē, kas ir par vienu pakāpi augstāka nekā nebioloģiskajā kontrolē (0,063 µA cm-2), kas atbilst Rct. vērtība, ko mēra ar EIS.Pirmajās dienās P. aeruginosa buljona pretestības vērtības palielinājās P. aeruginosa šūnu piesaistes un bioplēves veidošanās dēļ.Tomēr pretestība samazinās, kad bioplēve pilnībā pārklāj parauga virsmu.Aizsargkārtu uzbrūk galvenokārt bioplēves un bioplēves metabolītu veidošanās dēļ.Tāpēc izturība pret koroziju laika gaitā samazinās, un Pseudomonas aeruginosa nogulsnes izraisa lokālu koroziju.Tendences abiotiskajā vidē ir atšķirīgas.Nebioloģiskās kontroles izturība pret koroziju bija daudz augstāka nekā atbilstošā vērtība paraugiem, kas pakļauti Pseudomonas aeruginosa buljonam.Turklāt abiotiskajiem paraugiem Rct 2707 HDSS vērtība sasniedza 489 kΩ cm2 14. dienā, kas ir 15 reizes lielāka nekā Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2) klātbūtnē.Tādējādi 2707 HDSS ir lieliska izturība pret koroziju sterilā vidē, taču tā nav aizsargāta no Pseudomonas aeruginosa bioplēves MIC uzbrukuma.
Šos rezultātus var novērot arī no polarizācijas līknēm attēlā.2b.Anodiskā sazarošanās ir saistīta ar Pseudomonas aeruginosa bioplēves veidošanos un metālu oksidācijas reakcijām.Tajā pašā laikā katoda reakcija ir skābekļa samazināšana.P. aeruginosa klātbūtne ievērojami palielināja korozijas strāvas blīvumu, kas bija aptuveni par vienu pakāpi augstāks nekā abiotiskajā kontrolē.Tas norādīja, ka Pseudomonas aeruginosa bioplēve uzlaboja 2707 HDSS lokalizēto koroziju.Yuan et al.29 atklāja, ka 70/30 Cu-Ni sakausējuma korozijas strāvas blīvumu palielināja Pseudomonas aeruginosa bioplēve.Tas var būt saistīts ar skābekļa samazināšanas biokatalīzi ar Pseudomonas aeruginosa bioplēvi.Šis novērojums var arī izskaidrot MIC 2707 HDSS šajā darbā.Aerobās bioplēves var arī samazināt skābekļa saturu zem tām.Tādējādi atteikšanās repasivēt metāla virsmu ar skābekli var būt faktors, kas veicina MIC šajā darbā.
Dikinsons et al.38 ierosināja, ka ķīmisko un elektroķīmisko reakciju ātrums ir tieši atkarīgs no parauga virsmai pievienoto baktēriju vielmaiņas aktivitātes un no korozijas produktu rakstura.Kā parādīts 5. attēlā un 5. tabulā, šūnu skaits un bioplēves biezums samazinājās pēc 14 dienām.To var pamatoti izskaidrot ar faktu, ka pēc 14 dienām lielākā daļa noenkuroto šūnu uz 2707 HDSS virsmas nomira barības vielu izsīkuma dēļ 2216E barotnē vai toksisko metālu jonu atbrīvošanās no 2707 HDSS matricas.Tas ir pakešu eksperimentu ierobežojums.
Šajā darbā Pseudomonas aeruginosa bioplēve veicināja lokālu Cr un Fe samazināšanos zem bioplēves uz 2707 HDSS virsmas (6. att.).6. tabulā Fe un Cr D paraugā samazinājās, salīdzinot ar C paraugu, norādot, ka P. aeruginosa bioplēves izraisītā Fe un Cr izšķīšana saglabājās pēc pirmajām 7 dienām.2216E vide tiek izmantota, lai imitētu jūras vidi.Tas satur 17700 ppm Cl-, kas ir salīdzināms ar tā saturu dabiskajā jūras ūdenī.17700 ppm Cl- klātbūtne bija galvenais iemesls Cr samazinājumam 7 dienu un 14 dienu nebioloģiskajos paraugos, kas analizēti ar XPS.Salīdzinot ar Pseudomonas aeruginosa testa paraugu, Cr izšķīšana abiotiskajā testa paraugā ir daudz mazāka, jo abiotiskā vidē 2707 HDSS ir spēcīga rezistence pret hloru.Uz att.9 parāda Cr6+ klātbūtni pasivējošā plēvē.Tas var būt saistīts ar Cr noņemšanu no tērauda virsmām ar P. aeruginosa bioplēvēm, kā ierosināja Chen un Clayton39.
Baktēriju augšanas dēļ barotnes pH vērtības pirms un pēc inkubācijas bija attiecīgi 7,4 un 8,2.Tādējādi organisko skābju korozija, visticamāk, neveicinās šo darbu zem P. aeruginosa bioplēvēm, jo lielapjoma vidē ir salīdzinoši augsts pH līmenis.Nebioloģiskās kontroles barotnes pH būtiski nemainījās (no sākotnējiem 7,4 līdz galīgajiem 7,5) 14 dienu testa periodā.PH paaugstināšanās inokulāta vidē pēc inkubācijas bija saistīta ar Pseudomonas aeruginosa metabolisko aktivitāti, un tāda pati ietekme uz pH tika konstatēta arī tad, ja nebija teststrēmeles.
Kā parādīts attēlā.7, Pseudomonas aeruginosa bioplēves radītais maksimālais bedres dziļums bija 0,69 µm, kas ir ievērojami lielāks nekā abiotiskajā vidē (0,02 µm).Tas atbilst iepriekš minētajiem elektroķīmiskajiem datiem.Tādos pašos apstākļos bedres dziļums 0,69 µm ir vairāk nekā desmit reizes mazāks par 9,5 µm vērtību, kas norādīta 2205 DSS40.Šie dati liecina, ka 2707 HDSS ir labāka pretestība MIC nekā 2205 DSS.Tas nav pārsteidzoši, jo 2707 HDSS ir augstāks Cr līmenis, kas nodrošina ilgāku pasivāciju, padara Pseudomonas aeruginosa grūtāk depasivējamu un sāk procesu bez kaitīgiem sekundāriem nokrišņiem Pitting41.
Noslēgumā jāsaka, ka Pseudomonas aeruginosa buljonā uz 2707 HDSS virsmām tika konstatēta MIC kauliņu veidošanās, savukārt abiotiskajā vidē kauliņu veidošanās bija niecīga.Šis darbs parāda, ka 2707 HDSS ir labāka izturība pret MIC nekā 2205 DSS, taču tas nav pilnībā imūns pret MIC Pseudomonas aeruginosa bioplēves dēļ.Šie rezultāti palīdz izvēlēties piemērotu nerūsējošo tēraudu un paredzamo dzīves ilgumu jūras videi.
2707 HDSS paraugus nodrošināja Metalurģijas skola Ziemeļaustrumu universitātē (NEU), Šenjanā, Ķīnā.2707 HDSS elementārais sastāvs ir parādīts 1. tabulā, ko analizēja Ziemeļaustrumu universitātes Materiālu analīzes un testēšanas nodaļa.Visi paraugi tika apstrādāti, lai iegūtu cietu šķīdumu 1180 ° C temperatūrā 1 stundu.Pirms korozijas pārbaudes 2707 HDSS monētu tērauds ar atklāto virsmu 1 cm2 tika pulēts ar silīcija karbīda smilšpapīru līdz 2000 graudainībai un pēc tam tālāk pulēts ar 0,05 µm Al2O3 pulvera suspensiju.Sānu malas un apakšdaļa ir aizsargātas ar inertu krāsu.Pēc žāvēšanas paraugi tika mazgāti ar sterilu dejonizētu ūdeni un sterilizēti ar 75% (v / v) etanolu 0, 5 stundas.Pēc tam pirms lietošanas tie tika žāvēti gaisā ultravioletajā (UV) gaismā 0, 5 stundas.
Jūras celms Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 tika iegādāts no Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), Ķīna.Marine 2216E šķidrā barotne (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Ķīna) tika izmantota, lai kultivētu Pseudomonas aeruginosa 250 ml kolbās un 500 ml elektroķīmiskās stikla šūnās aerobos apstākļos 37 ° C temperatūrā.Barotne satur (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 SrB030402i. , 0,008, 0,008 Na4F0H20PO.1,0 rauga ekstrakts un 0,1 dzelzs citrāts.Pirms inokulācijas 20 minūtes autoklāvā 121 °C temperatūrā.Sēdošās un planktona šūnas tika skaitītas gaismas mikroskopā, izmantojot hemocitometru ar 400x palielinājumu.Planktona P. aeruginosa šūnu sākotnējā koncentrācija uzreiz pēc inokulācijas bija aptuveni 106 šūnas/ml.
Elektroķīmiskie testi tika veikti klasiskā trīs elektrodu stikla šūnā ar vidējo tilpumu 500 ml.Platīna loksne un piesātināts kalomela elektrods (SCE) tika savienoti ar reaktoru caur Luggin kapilāru, kas piepildīts ar sāls tiltu, un kalpoja attiecīgi kā pret un atsauces elektrodi.Lai izveidotu darba elektrodu, katram paraugam tika piestiprināta ar gumiju pārklāta vara stieple un pārklāta ar epoksīdu, darba elektrodam atstājot vienā pusē aptuveni 1 cm2 virsmas.Elektroķīmisko mērījumu laikā paraugi tika ievietoti 2216E barotnē un turēti nemainīgā inkubācijas temperatūrā (37 ° C) ūdens vannā.OCP, LPR, EIS un potenciālās dinamiskās polarizācijas dati tika mērīti, izmantojot Autolab potenciostatu (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., ASV).LPR testi tika reģistrēti ar skenēšanas ātrumu 0,125 mV s-1 diapazonā -5 un 5 mV un Eocp ar paraugu ņemšanas frekvenci 1 Hz.EIS tika veikta līdzsvara stāvoklī Eocp, izmantojot 5 mV spriegumu ar sinusoīdu frekvenču diapazonā no 0, 01 līdz 10 000 Hz.Pirms potenciāla slaucīšanas elektrodi atradās atvērtas ķēdes režīmā, līdz tika sasniegts stabils brīvās korozijas potenciāls 42.Ar.Katrs tests tika atkārtots trīs reizes ar un bez Pseudomonas aeruginosa.
Paraugi metalogrāfiskajai analīzei tika mehāniski pulēti ar 2000 smilšu slapju SiC papīru un pēc tam pulēti ar 0,05 µm Al2O3 pulvera suspensiju optiskai novērošanai.Metallogrāfiskā analīze tika veikta, izmantojot optisko mikroskopu.Paraugs tika iegravēts ar 10 masas% kālija hidroksīda šķīdumu43.
Pēc inkubācijas 3 reizes nomazgājiet ar fosfātu buferētu fizioloģisko šķīdumu (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) un pēc tam fiksējiet ar 2,5% (v/v) glutaraldehīdu 10 stundas, lai fiksētu bioplēvi.Sekojoša dehidratācija ar etanolu pakāpeniskā sērijā (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% un 100% pēc tilpuma) pirms žāvēšanas gaisā.Visbeidzot, uz parauga virsmas tika izsmidzināta zelta plēve, lai nodrošinātu SEM44 novērošanas vadītspēju.SEM attēli ir fokusēti uz vietu, kur uz katra parauga virsmas ir visizplatītākās P. aeruginosa šūnas.EML analīze tika veikta, lai noteiktu ķīmiskos elementus.Lai izmērītu bedres dziļumu, tika izmantots Zeiss konfokālais lāzerskenēšanas mikroskops (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Vācija).Lai novērotu korozijas bedrītes zem bioplēves, testa paraugs vispirms tika notīrīts saskaņā ar Ķīnas nacionālo standartu (CNS) GB/T4334.4-2000, lai noņemtu korozijas produktus un bioplēvi no testa parauga virsmas.
Rentgenstaru fotoelektronu spektroskopijas (XPS, ESCALAB250 virsmas analīzes sistēma, Thermo VG, ASV) analīze, izmantojot monohromatisku rentgenstaru avotu (Al Kα līnija ar enerģiju 1500 eV un jaudu 150 W) plašā saistīšanas enerģiju diapazonā 0 zem standarta apstākļiem –1350 eV.Ierakstiet augstas izšķirtspējas spektrus, izmantojot 50 eV caurlaides enerģiju un 0,2 eV soļa lielumu.
Izņemiet inkubēto paraugu un uzmanīgi mazgājiet to ar PBS (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45.Lai novērotu bioplēves baktēriju dzīvotspēju paraugā, bioplēve tika iekrāsota, izmantojot LIVE/DEAD BacLight baktēriju dzīvotspējas komplektu (Invitrogen, Eugene, OR, ASV).Komplektā ir divas dienasgaismas krāsvielas: SYTO-9 zaļā fluorescējošā krāsa un propīdija jodīda (PI) sarkanā fluorescējošā krāsa.CLSM fluorescējošie zaļie un sarkanie punkti apzīmē attiecīgi dzīvas un mirušas šūnas.Krāsošanai istabas temperatūrā (23°C) tumsā 20 minūtes inkubējiet 1 ml maisījuma, kas satur 3 µl SYTO-9 un 3 µl PI šķīduma.Pēc tam iekrāsotie paraugi tika novēroti divos viļņu garumos (488 nm dzīvām šūnām un 559 nm mirušajām šūnām), izmantojot Nikon CLSM aparātu (C2 Plus, Nikon, Japāna).Izmēriet bioplēves biezumu 3-D skenēšanas režīmā.
Kā citēt šo rakstu: Li, H. et al.Pseudomonas aeruginosa jūras bioplēves ietekme uz 2707 superdupleksa nerūsējošā tērauda mikrobu koroziju.zinātne.Māja 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dupleksa nerūsējošā tērauda stresa korozijas plaisāšana hlorīda šķīdumos tiosulfāta klātbūtnē.korozija.zinātne.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS un Park, YS Šķīduma termiskās apstrādes un slāpekļa ietekme aizsarggāzē uz superduplekso nerūsējošā tērauda metinājumu punktveida korozijas izturību.korozija.zinātne.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. un Lewandowski, Z. Ķīmiskais salīdzinošais pētījums par mikrobu un elektroķīmisko bedrēm 316L nerūsējošā tērauda.korozija.zinātne.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG un Xiao K. 2205 dupleksa nerūsējošā tērauda elektroķīmiskā uzvedība sārmainos šķīdumos dažādās pH vērtībās hlorīda klātbūtnē.elektroķīmija.Žurnāls.64, 211–220 (2012).
Publicēšanas laiks: 09.01.2023