Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Pansamantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ire-render namin ang site nang walang mga istilo at JavaScript.
Ang microbial corrosion (MIC) ay isang seryosong problema sa maraming industriya, dahil maaari itong humantong sa malaking pagkalugi sa ekonomiya.Ang super duplex na hindi kinakalawang na asero 2707 (2707 HDSS) ay ginagamit sa mga marine environment dahil sa mahusay nitong paglaban sa kemikal.Gayunpaman, ang paglaban nito sa MIC ay hindi naipakita sa eksperimento.Sinuri ng pag-aaral na ito ang pag-uugali ng MIC 2707 HDSS na dulot ng marine aerobic bacterium na Pseudomonas aeruginosa.Ang pagsusuri sa electrochemical ay nagpakita na sa pagkakaroon ng Pseudomonas aeruginosa biofilm sa 2216E medium, isang positibong pagbabago sa potensyal ng kaagnasan at isang pagtaas sa kasalukuyang density ng kaagnasan ay nangyayari.Ang pagsusuri ng X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ay nagpakita ng pagbaba sa nilalaman ng Cr sa ibabaw ng sample sa ilalim ng biofilm.Ang visual na pagsusuri ng mga hukay ay nagpakita na ang P. aeruginosa biofilm ay gumawa ng pinakamataas na lalim ng hukay na 0.69 µm sa loob ng 14 na araw ng pagpapapisa ng itlog.Kahit na ito ay maliit, ito ay nagpapahiwatig na ang 2707 HDSS ay hindi ganap na immune sa MIC ng P. aeruginosa biofilms.
Ang mga duplex na hindi kinakalawang na asero (DSS) ay malawakang ginagamit sa iba't ibang industriya dahil sa perpektong kumbinasyon ng mahusay na mga katangian ng mekanikal at paglaban sa kaagnasan1,2.Gayunpaman, nangyayari pa rin ang localized pitting at nakakaapekto sa integridad ng bakal na ito3,4.Ang DSS ay hindi lumalaban sa microbial corrosion (MIC)5,6.Sa kabila ng malawak na hanay ng mga aplikasyon para sa DSS, mayroon pa ring mga kapaligiran kung saan ang resistensya ng kaagnasan ng DSS ay hindi sapat para sa pangmatagalang paggamit.Nangangahulugan ito na kinakailangan ang mas mahal na materyales na may mas mataas na resistensya sa kaagnasan.Nalaman ni Jeon et al7 na kahit na ang mga super duplex na hindi kinakalawang na asero (SDSS) ay may ilang limitasyon sa mga tuntunin ng paglaban sa kaagnasan.Samakatuwid, sa ilang mga kaso, kinakailangan ang mga super duplex na hindi kinakalawang na asero (HDSS) na may mas mataas na resistensya sa kaagnasan.Ito ay humantong sa pagbuo ng mataas na haluang metal na HDSS.
Ang paglaban sa kaagnasan DSS ay nakasalalay sa ratio ng alpha at gamma phase at naubos sa Cr, Mo at W na mga rehiyon 8, 9, 10 na katabi ng ikalawang yugto.HDSS ay naglalaman ng mataas na nilalaman ng Cr, Mo at N11, samakatuwid ito ay may mahusay na corrosion resistance at isang mataas na halaga (45-50) ng katumbas na pitting resistance number (PREN) na tinutukoy ng wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt.%W) + 16% wt.N12.Ang mahusay na resistensya ng kaagnasan nito ay nakasalalay sa isang balanseng komposisyon na naglalaman ng humigit-kumulang 50% ferritic (α) at ​​50% austenitic (γ) na mga phase.Ang HDSS ay may mas mahusay na mekanikal na mga katangian at mas mataas na pagtutol sa chloride corrosion.Ang pinahusay na paglaban sa kaagnasan ay nagpapalawak sa paggamit ng HDSS sa mas agresibong chloride na kapaligiran gaya ng mga marine environment.
Ang mga MIC ay isang malaking problema sa maraming industriya gaya ng industriya ng langis at gas at tubig14.Ang MIC ay bumubuo ng 20% ​​ng lahat ng pinsala sa kaagnasan15.Ang MIC ay isang bioelectrochemical corrosion na maaaring maobserbahan sa maraming kapaligiran.Ang mga biofilm na nabubuo sa mga ibabaw ng metal ay nagbabago sa mga kondisyon ng electrochemical, sa gayon ay nakakaapekto sa proseso ng kaagnasan.Ito ay malawak na pinaniniwalaan na ang MIC corrosion ay sanhi ng biofilms.Ang mga electrogenic microorganism ay kumakain ng mga metal upang makuha ang enerhiya na kailangan nila upang mabuhay17.Ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral ng MIC na ang EET (extracellular electron transfer) ay ang rate-limiting factor sa MIC na dulot ng mga electrogenic microorganism.Zhang et al.18 ay nagpakita na ang mga electron intermediary ay nagpapabilis sa paglipat ng mga electron sa pagitan ng Desulfovibrio sessificans cells at 304 stainless steel, na nagreresulta sa mas matinding pag-atake ng MIC.Anning et al.19 at Wenzlaff et al.20 ay nagpakita na ang mga biofilm ng corrosive sulfate-reducing bacteria (SRBs) ay maaaring direktang sumipsip ng mga electron mula sa mga substrate ng metal, na nagreresulta sa matinding pitting.
Ang DSS ay kilala na madaling kapitan sa MIC sa media na naglalaman ng mga SRB, iron-reducing bacteria (IRBs), atbp. 21 .Ang mga bacteria na ito ay nagdudulot ng localized pitting sa ibabaw ng DSS sa ilalim ng biofilms22,23.Hindi tulad ng DSS, ang HDSS24 MIC ay hindi kilala.
Ang Pseudomonas aeruginosa ay isang Gram-negative, motile, hugis baras na bacterium na malawak na ipinamamahagi sa kalikasan25.Ang Pseudomonas aeruginosa ay isa ring pangunahing microbial group sa marine environment, na nagdudulot ng mataas na konsentrasyon ng MIC.Ang Pseudomonas ay aktibong kasangkot sa proseso ng kaagnasan at kinikilala bilang isang pioneer colonizer sa panahon ng pagbuo ng biofilm.Mahat et al.28 at Yuan et al.29 ay nagpakita na ang Pseudomonas aeruginosa ay may posibilidad na tumaas ang rate ng kaagnasan ng banayad na bakal at mga haluang metal sa mga kapaligirang nabubuhay sa tubig.
Ang pangunahing layunin ng gawaing ito ay upang siyasatin ang mga katangian ng MIC 2707 HDSS na dulot ng marine aerobic bacterium na Pseudomonas aeruginosa gamit ang mga electrochemical method, surface analysis method at corrosion product analysis.Ang mga pag-aaral ng electrochemical, kabilang ang open circuit potential (OCP), linear polarization resistance (LPR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), at potensyal na dynamic polarization, ay isinagawa upang pag-aralan ang pag-uugali ng MIC 2707 HDSS.Ang Energy dispersive spectrometric analysis (EDS) ay isinagawa upang makita ang mga elemento ng kemikal sa isang corroded na ibabaw.Bilang karagdagan, ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ay ginamit upang matukoy ang katatagan ng oxide film passivation sa ilalim ng impluwensya ng isang marine environment na naglalaman ng Pseudomonas aeruginosa.Ang lalim ng mga hukay ay sinusukat sa ilalim ng isang confocal laser scanning microscope (CLSM).
Ipinapakita sa talahanayan 1 ang kemikal na komposisyon ng 2707 HDSS.Ipinapakita sa talahanayan 2 na ang 2707 HDSS ay may mahusay na mekanikal na katangian na may lakas ng ani na 650 MPa.Sa fig.Ang 1 ay nagpapakita ng optical microstructure ng solution heat treated 2707 HDSS.Sa microstructure na naglalaman ng humigit-kumulang 50% austenite at 50% ferrite phase, ang mga pinahabang banda ng austenite at ferrite phase na walang pangalawang phase ay makikita.
Sa fig.Ipinapakita ng 2a ang open circuit potential (Eocp) versus exposure time para sa 2707 HDSS sa 2216E abiotic medium at P. aeruginosa broth sa loob ng 14 na araw sa 37°C.Ipinapakita nito na ang pinakamalaki at pinakamahalagang pagbabago sa Eocp ay nangyayari sa loob ng unang 24 na oras.Ang mga halaga ng Eocp sa parehong mga kaso ay umabot sa -145 mV (kumpara sa SCE) sa paligid ng 16 h at pagkatapos ay bumaba nang husto, umabot sa -477 mV (kumpara sa SCE) at -236 mV (kumpara sa SCE) para sa abiotic na sample.at P Pseudomonas aeruginosa na mga kupon, ayon sa pagkakabanggit).Pagkatapos ng 24 na oras, ang halaga ng Eocp 2707 HDSS para sa P. aeruginosa ay medyo matatag sa -228 mV (kumpara sa SCE), habang ang katumbas na halaga para sa mga non-biological sample ay humigit-kumulang -442 mV (kumpara sa SCE).Ang Eocp sa presensya ng P. aeruginosa ay medyo mababa.
Electrochemical study ng 2707 HDSS sample sa abiotic medium at Pseudomonas aeruginosa broth sa 37 °C:
(a) Eocp bilang function ng exposure time, (b) polarization curves sa araw na 14, (c) Rp bilang function ng exposure time, at (d) icorr bilang function ng exposure time.
Ipinapakita sa Talahanayan 3 ang mga electrochemical corrosion parameter ng 2707 HDSS sample na nalantad sa abiotic at Pseudomonas aeruginosa inoculated media sa loob ng 14 na araw.Ang mga tangent ng anode at cathode curves ay na-extrapolated upang makakuha ng mga intersection na nagbibigay ng corrosion current density (icorr), corrosion potential (Ecorr) at Tafel slope (βα at βc) ayon sa mga karaniwang pamamaraan30,31.
Gaya ng ipinapakita sa fig.2b, ang pataas na pagbabago sa kurba ng P. aeruginosa ay nagresulta sa pagtaas ng Ecorr kumpara sa kurba ng abiotic.Ang halaga ng icorr, na proporsyonal sa rate ng kaagnasan, ay tumaas sa 0.328 µA cm-2 sa sample ng Pseudomonas aeruginosa, na apat na beses na mas malaki kaysa sa non-biological sample (0.087 μA cm-2).
Ang LPR ay isang klasikong non-destructive electrochemical method para sa mabilis na pagsusuri ng corrosion.Ginamit din ito sa pag-aaral ng MIC32.Sa fig.Ipinapakita ng 2c ang polarization resistance (Rp) bilang isang function ng oras ng pagkakalantad.Ang mas mataas na halaga ng Rp ay nangangahulugan ng mas kaunting kaagnasan.Sa loob ng unang 24 na oras, tumaas ang Rp 2707 HDSS sa 1955 kΩ cm2 para sa mga abiotic na specimen at 1429 kΩ cm2 para sa mga specimen ng Pseudomonas aeruginosa.Ipinapakita rin ng Figure 2c na ang halaga ng Rp ay mabilis na bumaba pagkatapos ng isang araw at pagkatapos ay nanatiling medyo hindi nagbabago sa susunod na 13 araw.Ang halaga ng Rp ng isang sample ng Pseudomonas aeruginosa ay humigit-kumulang 40 kΩ cm2, na mas mababa kaysa sa 450 kΩ cm2 na halaga ng isang non-biological sample.
Ang halaga ng icorr ay proporsyonal sa pare-parehong rate ng kaagnasan.Ang halaga nito ay maaaring kalkulahin mula sa sumusunod na Stern-Giri equation:
Ayon kay Zoe et al.33, ang karaniwang halaga ng Tafel slope B sa gawaing ito ay kinuha na 26 mV/dec.Ipinapakita ng Figure 2d na ang icorr ng non-biological sample 2707 ay nanatiling medyo stable, habang ang P. aeruginosa sample ay nagbago nang malaki pagkatapos ng unang 24 na oras.Ang mga halaga ng icorr ng mga sample ng P. aeruginosa ay isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa mga non-biological na kontrol.Ang kalakaran na ito ay pare-pareho sa mga resulta ng paglaban sa polariseysyon.
Ang EIS ay isa pang hindi mapanirang paraan na ginagamit upang makilala ang mga electrochemical reaction sa mga corroded surface.Impedance spectra at mga kalkuladong capacitance value ng mga sample na nakalantad sa abiotic na kapaligiran at Pseudomonas aeruginosa solution, passive film/biofilm resistance Rb na nabuo sa sample surface, charge transfer resistance Rct, electrical double layer capacitance Cdl (EDL) at constant QCPE Phase element parameters (CPE ).Ang mga parameter na ito ay higit pang nasuri sa pamamagitan ng paglalagay ng data gamit ang isang katumbas na modelo ng circuit (EEC).
Sa fig.3 ay nagpapakita ng tipikal na Nyquist plots (a at b) at Bode plots (a' and b') para sa 2707 HDSS samples sa abiotic media at P. aeruginosa broth para sa iba't ibang oras ng incubation.Ang diameter ng Nyquist ring ay bumababa sa pagkakaroon ng Pseudomonas aeruginosa.Ang Bode plot (Fig. 3b') ay nagpapakita ng pagtaas sa kabuuang impedance.Ang impormasyon tungkol sa pare-parehong oras ng pagpapahinga ay maaaring makuha mula sa phase maxima.Sa fig.Ipinapakita ng 4 ang mga pisikal na istruktura batay sa isang monolayer (a) at isang bilayer (b) at ang mga kaukulang EEC.Ang CPE ay ipinakilala sa modelo ng EEC.Ang pagpasok at impedance nito ay ipinahayag tulad ng sumusunod:
Dalawang pisikal na modelo at katumbas na katumbas na mga circuit para sa pag-angkop sa impedance spectrum ng sample 2707 HDSS:
kung saan ang Y0 ay ang halaga ng KPI, ang j ay ang haka-haka na numero o (-1)1/2, ω ay ang angular frequency, n ay ang KPI power index na mas mababa sa isa35.Ang pagbabaligtad ng paglaban sa paglipat ng singil (ibig sabihin, 1/Rct) ay tumutugma sa rate ng kaagnasan.Ang mas maliit na Rct, mas mataas ang rate ng kaagnasan27.Matapos ang 14 na araw ng pagpapapisa ng itlog, ang Rct ng Pseudomonas aeruginosa sample ay umabot sa 32 kΩ cm2, na mas mababa sa 489 kΩ cm2 ng mga non-biological sample (Talahanayan 4).
Ang mga imahe ng CLSM at mga imahe ng SEM sa Figure 5 ay malinaw na nagpapakita na ang biofilm coating sa ibabaw ng sample ng HDSS 2707 pagkatapos ng 7 araw ay siksik.Gayunpaman, pagkaraan ng 14 na araw, mahina ang saklaw ng biofilm at lumitaw ang ilang mga patay na selula.Ipinapakita sa talahanayan 5 ang kapal ng biofilm sa 2707 HDSS sample pagkatapos ng exposure sa P. aeruginosa sa loob ng 7 at 14 na araw.Nagbago ang maximum na kapal ng biofilm mula 23.4 µm pagkatapos ng 7 araw hanggang 18.9 µm pagkatapos ng 14 na araw.Kinumpirma din ng karaniwang kapal ng biofilm ang kalakaran na ito.Bumaba ito mula 22.2 ± 0.7 μm pagkatapos ng 7 araw hanggang 17.8 ± 1.0 μm pagkatapos ng 14 na araw.
(a) 3-D CLSM na imahe sa 7 araw, (b) 3-D CLSM na imahe sa 14 na araw, (c) SEM na imahe sa 7 araw, at (d) SEM na imahe sa 14 na araw.
Inihayag ng EMF ang mga elemento ng kemikal sa mga biofilm at mga produkto ng kaagnasan sa mga sample na nakalantad sa P. aeruginosa sa loob ng 14 na araw.Sa fig.Ipinapakita ng Figure 6 na ang nilalaman ng C, N, O, at P sa mga biofilm at mga produktong corrosion ay makabuluhang mas mataas kaysa sa mga purong metal, dahil ang mga elementong ito ay nauugnay sa mga biofilm at kanilang mga metabolite.Ang mga mikrobyo ay nangangailangan lamang ng mga bakas na dami ng chromium at bakal.Ang mataas na antas ng Cr at Fe sa biofilm at mga produktong corrosion sa ibabaw ng mga sample ay nagpapahiwatig na ang metal matrix ay nawalan ng mga elemento dahil sa kaagnasan.
Pagkatapos ng 14 na araw, ang mga hukay na may at walang P. aeruginosa ay naobserbahan sa medium 2216E.Bago ang pagpapapisa ng itlog, ang ibabaw ng mga sample ay makinis at walang depekto (Larawan 7a).Pagkatapos ng pagpapapisa ng itlog at pagtanggal ng mga produktong biofilm at corrosion, ang pinakamalalim na hukay sa ibabaw ng mga sample ay sinuri gamit ang CLSM, tulad ng ipinapakita sa Fig. 7b at c.Walang nakitang halatang pitting sa ibabaw ng non-biological controls (maximum pitting depth 0.02 µm).Ang pinakamataas na lalim ng hukay na dulot ng P. aeruginosa ay 0.52 µm sa 7 araw at 0.69 µm sa 14 na araw, batay sa average na pinakamataas na lalim ng hukay mula sa 3 sample (10 pinakamataas na lalim ng hukay ang napili para sa bawat sample).Pagkamit ng 0.42 ± 0.12 µm at 0.52 ± 0.15 µm, ayon sa pagkakabanggit (Talahanayan 5).Ang mga halaga ng lalim ng butas na ito ay maliit ngunit mahalaga.
(a) bago ang pagkakalantad, (b) 14 na araw sa isang abiotic na kapaligiran, at (c) 14 na araw sa sabaw ng Pseudomonas aeruginosa.
Sa fig.Ipinapakita ng talahanayan 8 ang spectra ng XPS ng iba't ibang sample na ibabaw, at ang komposisyon ng kemikal na nasuri para sa bawat ibabaw ay ibinubuod sa Talahanayan 6. Sa Talahanayan 6, ang mga atomic na porsyento ng Fe at Cr sa pagkakaroon ng P. aeruginosa (mga sample A at B) ay mas mababa kaysa sa mga non-biological na kontrol.(mga sample C at D).Para sa isang sample ng P. aeruginosa, ang spectral curve sa antas ng Cr 2p nucleus ay nilagyan ng apat na peak component na may binding energies (BE) na 574.4, 576.6, 578.3 at 586.8 eV, na maaaring maiugnay sa Cr, Cr2O3, CrO3 .at Cr(OH)3, ayon sa pagkakabanggit (Larawan 9a at b).Para sa mga non-biological sample, ang spectrum ng pangunahing antas ng Cr 2p ay naglalaman ng dalawang pangunahing peak para sa Cr (573.80 eV para sa BE) at Cr2O3 (575.90 eV para sa BE) sa Fig.9c at d, ayon sa pagkakabanggit.Ang pinaka-kapansin-pansing pagkakaiba sa pagitan ng mga sample ng abiotic at mga sample ng P. aeruginosa ay ang pagkakaroon ng Cr6+ at isang mas mataas na kamag-anak na proporsyon ng Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) sa ilalim ng biofilm.
Ang malawak na spectra ng XPS ng ibabaw ng sample na 2707 HDSS sa dalawang media ay 7 at 14 na araw, ayon sa pagkakabanggit.
(a) 7 araw na pagkakalantad sa P. aeruginosa, (b) 14 na araw na pagkakalantad sa P. aeruginosa, (c) 7 araw sa isang abiotic na kapaligiran, at (d) 14 na araw sa isang abiotic na kapaligiran.
Ang HDSS ay nagpapakita ng mataas na antas ng corrosion resistance sa karamihan ng mga kapaligiran.Iniulat ni Kim et al.2 na ang HDSS UNS S32707 ay kinilala bilang isang mataas na haluang metal na DSS na may PREN na higit sa 45. Ang halaga ng PREN ng sample na 2707 HDSS sa gawaing ito ay 49. Ito ay dahil sa mataas na nilalaman ng kromo at mataas na nilalaman ng molibdenum at nickel, na kapaki-pakinabang sa acidic na kapaligiran.at mga kapaligiran na may mataas na nilalaman ng chloride.Bilang karagdagan, ang isang mahusay na balanseng komposisyon at microstructure na walang depekto ay kapaki-pakinabang para sa katatagan ng istruktura at paglaban sa kaagnasan.Gayunpaman, sa kabila ng mahusay na paglaban sa kemikal nito, iminumungkahi ng eksperimentong data sa gawaing ito na ang 2707 HDSS ay hindi ganap na immune sa P. aeruginosa biofilm MICs.
Ang mga resulta ng electrochemical ay nagpakita na ang corrosion rate ng 2707 HDSS sa P. aeruginosa broth ay tumaas nang malaki pagkatapos ng 14 na araw kumpara sa non-biological na kapaligiran.Sa Figure 2a, ang pagbaba sa Eocp ay naobserbahan kapwa sa abiotic medium at sa P. aeruginosa broth sa unang 24 na oras.Pagkatapos nito, ang biofilm ay ganap na sumasakop sa ibabaw ng sample, at ang Eocp ay nagiging medyo matatag36.Gayunpaman, ang antas ng biyolohikal na Eocp ay mas mataas kaysa sa antas na hindi biyolohikal na Eocp.May mga dahilan upang maniwala na ang pagkakaibang ito ay nauugnay sa pagbuo ng P. aeruginosa biofilms.Sa fig.2d sa pagkakaroon ng P. aeruginosa, ang halaga ng icorr 2707 HDSS ay umabot sa 0.627 μA cm-2, na isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa abiotic control (0.063 μA cm-2), na naaayon sa halaga ng Rct na sinusukat ng EIS.Sa mga unang araw, tumaas ang mga halaga ng impedance sa sabaw ng P. aeruginosa dahil sa pagkakabit ng mga selulang P. aeruginosa at pagbuo ng mga biofilm.Gayunpaman, kapag ang biofilm ay ganap na sumasakop sa sample na ibabaw, ang impedance ay bumababa.Ang proteksiyon na layer ay inaatake pangunahin dahil sa pagbuo ng mga biofilm at biofilm metabolites.Dahil dito, bumaba ang resistensya ng kaagnasan sa paglipas ng panahon at ang pagkakabit ng P. aeruginosa ay nagdulot ng localized corrosion.Ang mga uso sa abiotic na kapaligiran ay iba.Ang resistensya ng kaagnasan ng non-biological control ay mas mataas kaysa sa katumbas na halaga ng mga sample na nakalantad sa P. aeruginosa broth.Bilang karagdagan, para sa mga abiotic na pag-access, ang halaga ng Rct 2707 HDSS ay umabot sa 489 kΩ cm2 sa araw na 14, na 15 beses na mas mataas kaysa sa halaga ng Rct (32 kΩ cm2) sa pagkakaroon ng P. aeruginosa.Kaya, ang 2707 HDSS ay may mahusay na resistensya sa kaagnasan sa isang sterile na kapaligiran, ngunit hindi lumalaban sa mga MIC mula sa P. aeruginosa biofilms.
Ang mga resulta na ito ay maaari ding maobserbahan mula sa mga polarization curves sa Fig.2b.Ang anodic branching ay nauugnay sa pagbuo ng biofilm ng Pseudomonas aeruginosa at mga reaksyon ng oksihenasyon ng metal.Sa kasong ito, ang cathodic reaction ay ang pagbawas ng oxygen.Ang pagkakaroon ng P. aeruginosa ay makabuluhang nadagdagan ang kasalukuyang density ng kaagnasan, tungkol sa isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa abiotic control.Ito ay nagpapahiwatig na ang P. aeruginosa biofilm ay nagpapahusay ng localized corrosion ng 2707 HDSS.Nalaman ni Yuan et al.29 na ang corrosion current density ng Cu-Ni 70/30 alloy ay tumaas sa ilalim ng pagkilos ng P. aeruginosa biofilm.Ito ay maaaring dahil sa biocatalysis ng pagbabawas ng oxygen ng Pseudomonas aeruginosa biofilms.Ang pagmamasid na ito ay maaari ring ipaliwanag ang MIC 2707 HDSS sa gawaing ito.Maaaring mayroon ding mas kaunting oxygen sa ilalim ng aerobic biofilms.Samakatuwid, ang pagtanggi na muling i-passivate ang ibabaw ng metal na may oxygen ay maaaring isang kadahilanan na nag-aambag sa MIC sa gawaing ito.
Dickinson et al.Iminungkahi ng 38 na ang rate ng mga reaksiyong kemikal at electrochemical ay maaaring direktang maapektuhan ng metabolic activity ng sessile bacteria sa sample surface at ang likas na katangian ng mga produktong corrosion.Tulad ng ipinapakita sa Figure 5 at Talahanayan 5, ang bilang ng mga cell at kapal ng biofilm ay nabawasan pagkatapos ng 14 na araw.Ito ay maaaring makatwirang ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na pagkatapos ng 14 na araw, karamihan sa mga sessile cell sa ibabaw ng 2707 HDSS ay namatay dahil sa pagkaubos ng nutrient sa 2216E medium o ang paglabas ng mga nakakalason na metal ions mula sa 2707 HDSS matrix.Ito ay isang limitasyon ng mga batch na eksperimento.
Sa gawaing ito, ang isang P. aeruginosa biofilm ay nag-ambag sa lokal na pag-ubos ng Cr at Fe sa ilalim ng biofilm sa ibabaw ng 2707 HDSS (Larawan 6).Ipinapakita sa talahanayan 6 ang pagbawas sa Fe at Cr sa sample D kumpara sa sample C, na nagpapahiwatig na ang natunaw na Fe at Cr na dulot ng P. aeruginosa biofilm ay nagpatuloy sa unang 7 araw.Ang 2216E environment ay ginagamit upang gayahin ang marine environment.Naglalaman ito ng 17700 ppm Cl-, na maihahambing sa nilalaman nito sa natural na tubig dagat.Ang pagkakaroon ng 17700 ppm Cl- ay ang pangunahing dahilan ng pagbaba ng Cr sa 7- at 14 na araw na abiotic sample na sinuri ng XPS.Kung ikukumpara sa mga sample ng P. aeruginosa, ang pagkatunaw ng Cr sa mga abiotic na sample ay mas mababa dahil sa malakas na resistensya ng 2707 HDSS sa chlorine sa ilalim ng mga kondisyong abiotic.Sa fig.9 ay nagpapakita ng pagkakaroon ng Cr6+ sa passivating film.Maaaring kasangkot ito sa pag-alis ng chromium mula sa bakal na ibabaw ng P. aeruginosa biofilms, gaya ng iminungkahi nina Chen at Clayton.
Dahil sa paglaki ng bakterya, ang mga halaga ng pH ng daluyan bago at pagkatapos ng paglilinang ay 7.4 at 8.2, ayon sa pagkakabanggit.Kaya, sa ibaba ng P. aeruginosa biofilm, ang organic acid corrosion ay malabong mag-ambag sa gawaing ito dahil sa medyo mataas na pH sa bulk medium.Ang pH ng non-biological control medium ay hindi nagbago nang malaki (mula sa paunang 7.4 hanggang huling 7.5) sa loob ng 14 na araw na panahon ng pagsubok.Ang pagtaas ng pH sa inoculation medium pagkatapos ng incubation ay nauugnay sa metabolic activity ng P. aeruginosa at natagpuan na may parehong epekto sa pH sa kawalan ng test strips.
Tulad ng ipinapakita sa Figure 7, ang pinakamataas na lalim ng hukay na dulot ng P. aeruginosa biofilm ay 0.69 µm, na mas malaki kaysa sa abiotic medium (0.02 µm).Ito ay pare-pareho sa electrochemical data na inilarawan sa itaas.Ang lalim ng hukay na 0.69 µm ay higit sa sampung beses na mas maliit kaysa sa halagang 9.5 µm na iniulat para sa 2205 DSS sa ilalim ng parehong mga kundisyon.Ipinapakita ng data na ito na ang 2707 HDSS ay nagpapakita ng mas mahusay na pagtutol sa mga MIC kaysa sa 2205 DSS.Hindi ito dapat maging sorpresa dahil ang 2707 HDSS ay may mas matataas na antas ng Cr na nagbibigay ng mas mahabang passivation, mas mahirap i-depassivate ang P. aeruginosa, at dahil sa balanse nitong phase structure na walang nakakapinsalang pangalawang precipitation ay nagiging sanhi ng pitting.
Sa konklusyon, ang mga hukay ng MIC ay natagpuan sa ibabaw ng 2707 HDSS sa sabaw ng P. aeruginosa kumpara sa mga hindi gaanong halaga ng mga hukay sa abiotic na kapaligiran.Ipinapakita ng gawaing ito na ang 2707 HDSS ay may mas mahusay na pagtutol sa MIC kaysa sa 2205 DSS, ngunit hindi ito ganap na immune sa MIC dahil sa P. aeruginosa biofilm.Ang mga resultang ito ay tumutulong sa pagpili ng mga angkop na hindi kinakalawang na asero at pag-asa sa buhay para sa kapaligirang dagat.
Kupon para sa 2707 HDSS na ibinigay ng Northeastern University (NEU) School of Metallurgy sa Shenyang, China.Ang elemental na komposisyon ng 2707 HDSS ay ipinapakita sa Talahanayan 1, na sinuri ng NEU Materials Analysis and Testing Department.Ang lahat ng mga sample ay ginagamot para sa solidong solusyon sa 1180 ° C sa loob ng 1 oras.Bago ang pagsubok sa kaagnasan, ang isang hugis-coin na 2707 HDSS na may tuktok na bukas na ibabaw na lugar na 1 cm2 ay pinakintab hanggang 2000 grit na may silicon carbide na papel de liha at pagkatapos ay pinakintab na may 0.05 µm Al2O3 powder slurry.Ang mga gilid at ibaba ay protektado ng hindi gumagalaw na pintura.Pagkatapos ng pagpapatayo, ang mga sample ay hinugasan ng sterile deionized na tubig at isterilisado ng 75% (v/v) ethanol sa loob ng 0.5 h.Pagkatapos ay pinatuyo sila sa hangin sa ilalim ng ilaw ng ultraviolet (UV) nang 0.5 h bago gamitin.
Ang Marine Pseudomonas aeruginosa strain MCCC 1A00099 ay binili mula sa Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China.Ang Pseudomonas aeruginosa ay lumaki sa ilalim ng aerobic na kondisyon sa 37° C. sa 250 ml flasks at 500 ml glass electrochemical cells gamit ang Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).Medium ay naglalaman ng (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 SrBr2, 0.08 SrBr2 016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 yeast extract at 0.1 iron citrate.Autoclave sa 121°C sa loob ng 20 minuto bago ang inoculation.Bilangin ang sessile at planktonic cells na may hemocytometer sa ilalim ng light microscope sa 400x magnification.Ang paunang konsentrasyon ng planktonic Pseudomonas aeruginosa kaagad pagkatapos ng inoculation ay humigit-kumulang 106 cells/ml.
Ang mga pagsusuri sa electrochemical ay isinagawa sa isang klasikong three-electrode glass cell na may medium volume na 500 ml.Ang platinum sheet at saturated calomel electrode (SAE) ay konektado sa reactor sa pamamagitan ng Luggin capillaries na puno ng mga salt bridge, na nagsilbing counter at reference electrodes, ayon sa pagkakabanggit.Para sa paggawa ng mga gumaganang electrodes, ang rubberized copper wire ay nakakabit sa bawat sample at natatakpan ng epoxy resin, na nag-iiwan ng humigit-kumulang 1 cm2 ng hindi protektadong lugar para sa gumaganang elektrod sa isang gilid.Sa panahon ng mga pagsukat ng electrochemical, ang mga sample ay inilagay sa 2216E medium at pinananatili sa isang pare-parehong temperatura ng incubation (37°C) sa isang paliguan ng tubig.Ang OCP, LPR, EIS at potensyal na data ng dynamic na polariseysyon ay sinusukat gamit ang isang Autolab potentiostat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Ang mga pagsubok sa LPR ay naitala sa isang rate ng pag-scan na 0.125 mV s-1 sa hanay ng -5 hanggang 5 mV na may Eocp at isang sampling rate na 1 Hz.Ang EIS ay isinagawa gamit ang isang sine wave sa saklaw ng dalas na 0.01 hanggang 10,000 Hz gamit ang isang inilapat na boltahe na 5 mV sa steady state na Eocp.Bago ang potensyal na sweep, ang mga electrodes ay nasa idle mode hanggang sa maabot ang isang matatag na halaga ng libreng potensyal ng kaagnasan.Ang mga polarization curves ay sinukat mula -0.2 hanggang 1.5 V bilang isang function ng Eocp sa isang scan rate na 0.166 mV/s.Ang bawat pagsubok ay inulit ng 3 beses na may at walang P. aeruginosa.
Ang mga sample para sa metallographic analysis ay mekanikal na pinakintab gamit ang basang 2000 grit na SiC na papel at pagkatapos ay pinakintab pa gamit ang 0.05 µm Al2O3 powder suspension para sa optical observation.Ang pagsusuri ng metallograpiko ay isinagawa gamit ang isang optical microscope.Ang mga sample ay nakaukit ng isang 10 wt% na solusyon ng potassium hydroxide 43.
Pagkatapos ng pagpapapisa ng itlog, ang mga sample ay hinugasan ng 3 beses gamit ang phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) at pagkatapos ay naayos na may 2.5% (v/v) glutaraldehyde sa loob ng 10 oras upang ayusin ang mga biofilm.Pagkatapos ay na-dehydrate ito ng batched ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% at 100% ayon sa dami) bago magpatuyo ng hangin.Sa wakas, ang isang gintong pelikula ay idineposito sa ibabaw ng sample upang magbigay ng kondaktibiti para sa pagmamasid ng SEM.Nakatuon ang mga imahe ng SEM sa mga spot na may pinakamaraming sessile na selulang P. aeruginosa sa ibabaw ng bawat sample.Magsagawa ng pagsusuri sa EDS upang mahanap ang mga elemento ng kemikal.Ang isang Zeiss confocal laser scanning microscope (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germany) ay ginamit upang sukatin ang lalim ng hukay.Upang obserbahan ang mga corrosion pit sa ilalim ng biofilm, ang sample ng pagsubok ay unang nilinis ayon sa Chinese National Standard (CNS) GB/T4334.4-2000 upang alisin ang mga produkto ng corrosion at biofilm mula sa ibabaw ng sample ng pagsubok.
Ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 surface analysis system, Thermo VG, USA) ay isinagawa gamit ang isang monochromatic X-ray source (Aluminum Kα line na may enerhiya na 1500 eV at isang kapangyarihan na 150 W) sa isang malawak na hanay ng nagbubuklod na enerhiya 0 sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon ng –1350 eV.Ang high resolution spectra ay naitala gamit ang transmission energy na 50 eV at isang hakbang na 0.2 eV.
Ang mga incubated sample ay inalis at malumanay na hinugasan ng PBS (pH 7.4 ± 0.2) para sa 15 s45.Upang obserbahan ang kakayahang kumita ng bakterya ng mga biofilm sa mga sample, ang mga biofilm ay namantsahan gamit ang LIVE / DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Ang kit ay naglalaman ng dalawang fluorescent dye: SYTO-9 green fluorescent dye at propidium iodide (PI) red fluorescent dye.Sa CLSM, ang mga fluorescent green at pulang tuldok ay kumakatawan sa mga buhay at patay na mga cell, ayon sa pagkakabanggit.Para sa paglamlam, 1 ml ng pinaghalong naglalaman ng 3 µl ng SYTO-9 at 3 µl ng PI solution ay natupok ng 20 minuto sa temperatura ng silid (23°C) sa dilim.Pagkatapos nito, ang mga stained sample ay sinuri sa dalawang wavelength (488 nm para sa mga live na cell at 559 nm para sa mga patay na cell) gamit ang isang Nikon CLSM apparatus (C2 Plus, Nikon, Japan).Ang kapal ng biofilm ay sinusukat sa 3D scanning mode.
Paano mabanggit ang artikulong ito: Li, H. et al.Microbial corrosion ng 2707 super duplex stainless steel ng Pseudomonas aeruginosa marine biofilm.ang agham.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking ng LDX 2101 duplex na hindi kinakalawang na asero sa mga solusyon sa chloride sa pagkakaroon ng thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking ng LDX 2101 duplex na hindi kinakalawang na asero sa mga solusyon sa chloride sa pagkakaroon ng thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking ng duplex stainless steel LDX 2101 sa mga solusyon sa chloride sa presensya ng thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溶的。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相stainless steel在福代sulfate分下下南性性生于中图性生于中图像。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking ng duplex stainless steel LDX 2101 sa chloride solution sa presensya ng thiosulfate.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Mga epekto ng solution heat-treatment at nitrogen sa shielding gas sa paglaban sa pitting corrosion ng hyper duplex stainless steel welds. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Mga epekto ng solution heat-treatment at nitrogen sa shielding gas sa paglaban sa pitting corrosion ng hyper duplex stainless steel welds.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS at Park, YS Epekto ng solid solution heat treatment at nitrogen sa shielding gas sa pitting corrosion resistance ng hyperduplex stainless steel welds. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS at Park, YS Epekto ng solution heat treatment at nitrogen sa shielding gas sa pitting corrosion resistance ng super duplex stainless steel welds.koros.ang agham.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative study sa chemistry ng microbially at electrochemically induced pitting ng 316L stainless steel. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative study sa chemistry ng microbially at electrochemically induced pitting ng 316L stainless steel.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. at Lewandowski, Z. Comparative chemical study ng microbiological at electrochemical pitting ng 316L stainless steel. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. at Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. at Lewandowski, Z. Comparative chemical study ng microbiological at electrochemically induced pitting sa 316L stainless steel.koros.ang agham.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ang electrochemical na pag-uugali ng 2205 duplex na hindi kinakalawang na asero sa mga alkaline na solusyon na may iba't ibang pH sa pagkakaroon ng chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ang electrochemical na pag-uugali ng 2205 duplex na hindi kinakalawang na asero sa mga alkaline na solusyon na may iba't ibang pH sa pagkakaroon ng chloride.Luo H., Dong KF, Lee HG at Xiao K. Electrochemical behavior ng duplex stainless steel 2205 sa mga alkaline na solusyon na may iba't ibang pH sa pagkakaroon ng chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化存在下不同pH 碱性溶液中的电化存。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Electrochemical behavior ng 双相stainless steel sa presensya ng chloride sa iba't ibang pH sa alkaline na solusyon.Luo H., Dong KF, Lee HG at Xiao K. Electrochemical behavior ng duplex stainless steel 2205 sa mga alkaline na solusyon na may iba't ibang pH sa pagkakaroon ng chloride.Electrochem.Magasin.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ang impluwensya ng marine biofilms sa corrosion: Isang maigsi na pagsusuri. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ang impluwensya ng marine biofilms sa corrosion: Isang maigsi na pagsusuri.Little, BJ, Lee, JS at Ray, RI Epekto ng Marine Biofilms sa Corrosion: Isang Maikling Pagsusuri. 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 at Ray, RI Epekto ng Marine Biofilms sa Corrosion: Isang Maikling Pagsusuri.Electrochem.Magasin.54, 2-7 (2008).