Děkujeme, že jste navštívili Nature.com.Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS.Chcete-li dosáhnout nejlepšího výsledku, doporučujeme použít aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v aplikaci Internet Explorer).Mezitím, abychom zajistili nepřetržitou podporu, vykreslíme web bez stylů a JavaScriptu.
Mikrobiální koroze (MIC) je vážným problémem v mnoha průmyslových odvětvích, protože může vést k obrovským ekonomickým ztrátám.Super duplexní nerezová ocel 2707 (2707 HDSS) se používá v mořském prostředí díky své vynikající chemické odolnosti.Jeho odolnost vůči MIC však nebyla experimentálně prokázána.Tato studie zkoumala chování MIC 2707 HDSS způsobené mořskou aerobní bakterií Pseudomonas aeruginosa.Elektrochemická analýza ukázala, že v přítomnosti biofilmu Pseudomonas aeruginosa v médiu 2216E dochází k pozitivní změně korozního potenciálu a ke zvýšení hustoty korozního proudu.Analýza rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (XPS) ukázala pokles obsahu Cr na povrchu vzorku pod biofilmem.Vizuální analýza jamek ukázala, že biofilm P. aeruginosa vytvořil maximální hloubku jamky 0,69 µm během 14 dnů inkubace.I když je to malé, naznačuje to, že 2707 HDSS není zcela imunní vůči MIC biofilmů P. aeruginosa.
Duplexní nerezové oceli (DSS) jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích díky dokonalé kombinaci vynikajících mechanických vlastností a odolnosti proti korozi1,2.Lokalizovaná důlková korekce se však stále vyskytuje a ovlivňuje integritu této oceli3,4.DSS není odolný vůči mikrobiální korozi (MIC)5,6.Navzdory širokému spektru aplikací pro DSS stále existují prostředí, kde korozní odolnost DSS není dostatečná pro dlouhodobé používání.To znamená, že jsou vyžadovány dražší materiály s vyšší odolností proti korozi.Jeon et al7 zjistili, že i super duplexní nerezové oceli (SDSS) mají určitá omezení, pokud jde o odolnost proti korozi.Proto jsou v některých případech vyžadovány super duplexní nerezové oceli (HDSS) s vyšší odolností proti korozi.To vedlo k vývoji vysoce legovaných HDSS.
Odolnost proti korozi DSS závisí na poměru fází alfa a gama a je ochuzena v oblastech Cr, Mo a W 8, 9, 10 sousedících s druhou fází.HDSS obsahuje vysoký obsah Cr, Mo a N11, proto má vynikající odolnost proti korozi a vysokou hodnotu (45-50) ekvivalentního čísla odolnosti proti důlkové korozi (PREN) stanoveného hm. % Cr + 3,3 (hm. % Mo + 0,5 % hmotn.) + 16 % hmotn.N12.Jeho vynikající korozní odolnost závisí na vyváženém složení obsahujícím přibližně 50 % feritické (α) a 50 % austenitické (γ) ​​fáze.HDSS má lepší mechanické vlastnosti a vyšší odolnost proti chloridové korozi.Zlepšená odolnost proti korozi rozšiřuje použití HDSS v agresivnějších chloridových prostředích, jako je mořské prostředí.
MIC jsou velkým problémem v mnoha průmyslových odvětvích, jako je ropný, plynárenský a vodárenský průmysl14.MIC představuje 20 % všech korozních poškození15.MIC je bioelektrochemická koroze, kterou lze pozorovat v mnoha prostředích.Biofilmy, které se tvoří na kovových površích, mění elektrochemické podmínky, a tím ovlivňují proces koroze.Obecně se má za to, že korozi MIC způsobují biofilmy.Elektrogenní mikroorganismy požírají kovy, aby získaly energii, kterou potřebují k přežití17.Nedávné studie MIC ukázaly, že EET (extracelulární přenos elektronů) je faktorem omezujícím rychlost MIC indukovaného elektrogenními mikroorganismy.Zhang a kol.18 prokázal, že elektronové prostředníky urychlují přenos elektronů mezi články Desulfovibrio sessificans a nerezovou ocelí 304, což vede k závažnějšímu napadení MIC.Anning a kol.19 a Wenzlaff a kol.20 ukázaly, že biofilmy korozivních bakterií redukujících sírany (SRB) mohou přímo absorbovat elektrony z kovových substrátů, což má za následek vážné důlkové koroze.
Je známo, že DSS je citlivý na MIC v médiích obsahujících SRB, bakterie redukující železo (IRB) atd. 21 .Tyto bakterie způsobují lokalizované důlky na povrchu DSS pod biofilmy22,23.Na rozdíl od DSS není HDSS24 MIC příliš známý.
Pseudomonas aeruginosa je gramnegativní, pohyblivá, tyčinkovitá bakterie, která je v přírodě široce rozšířena25.Pseudomonas aeruginosa je také hlavní mikrobiální skupinou v mořském prostředí, která způsobuje zvýšené koncentrace MIC.Pseudomonas se aktivně účastní procesu koroze a je uznáván jako průkopník kolonizátorů při tvorbě biofilmu.Mahat a kol.28 a Yuan a kol.29 prokázal, že Pseudomonas aeruginosa má tendenci zvyšovat rychlost koroze měkké oceli a slitin ve vodním prostředí.
Hlavním cílem této práce bylo prozkoumat vlastnosti MIC 2707 HDSS způsobené mořskou aerobní bakterií Pseudomonas aeruginosa pomocí elektrochemických metod, metod povrchové analýzy a analýzy korozních produktů.Pro studium chování MIC 2707 HDSS byly provedeny elektrochemické studie, včetně potenciálu otevřeného obvodu (OCP), lineárního polarizačního odporu (LPR), elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS) a potenciální dynamické polarizace.Pro detekci chemických prvků na zkorodovaném povrchu byla provedena energeticky disperzní spektrometrická analýza (EDS).Kromě toho byla pro stanovení stability pasivace oxidového filmu pod vlivem mořského prostředí obsahujícího Pseudomonas aeruginosa použita rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS).Hloubka důlků byla měřena pod konfokálním laserovým skenovacím mikroskopem (CLSM).
Tabulka 1 ukazuje chemické složení 2707 HDSS.Tabulka 2 ukazuje, že 2707 HDSS má vynikající mechanické vlastnosti s mezí kluzu 650 MPa.Na Obr.1 ukazuje optickou mikrostrukturu roztokem tepelně zpracovaného 2707 HDSS.V mikrostruktuře obsahující asi 50 % austenitu a 50 % feritových fází jsou viditelné protáhlé pásy austenitových a feritových fází bez sekundárních fází.
Na Obr.2a ukazuje potenciál otevřeného okruhu (Eocp) versus doba expozice pro 2707 HDSS v abiotickém médiu 2216E a bujónu P. aeruginosa po dobu 14 dnů při 37 °C.Ukazuje, že k největší a nejvýznamnější změně Eocp dochází během prvních 24 hodin.Hodnoty Eocp v obou případech vyvrcholily při -145 mV (ve srovnání s SCE) kolem 16 hodin a poté prudce klesly a dosáhly -477 mV (ve srovnání s SCE) a -236 mV (ve srovnání s SCE) pro abiotický vzorek.a Pseudomonas aeruginosa kupony, v daném pořadí).Po 24 hodinách byla hodnota Eocp 2707 HDSS pro P. aeruginosa relativně stabilní při -228 mV (ve srovnání s SCE), zatímco odpovídající hodnota pro nebiologické vzorky byla přibližně -442 mV (ve srovnání s SCE).Eocp v přítomnosti P. aeruginosa byla poměrně nízká.
Elektrochemická studie 2707 vzorků HDSS v abiotickém médiu a bujónu Pseudomonas aeruginosa při 37 °C:
(a) Eocp jako funkce doby expozice, (b) polarizační křivky v den 14, (c) Rp jako funkce doby expozice a (d) icorr jako funkce doby expozice.
Tabulka 3 ukazuje parametry elektrochemické koroze 2707 vzorků HDSS vystavených abiotickému médiu a médiu inokulovanému Pseudomonas aeruginosa po dobu 14 dnů.Tečny anodových a katodových křivek byly extrapolovány, aby se získaly průniky udávající hustotu korozního proudu (icorr), korozní potenciál (Ecorr) a Tafelovu strmost (βα a βc) podle standardních metod30,31.
Jak je znázorněno na Obr.2b, posun křivky P. aeruginosa směrem nahoru vedl ke zvýšení Ecorr ve srovnání s abiotickou křivkou.Hodnota icorr, která je úměrná rychlosti koroze, se u vzorku Pseudomonas aeruginosa zvýšila na 0,328 µA cm-2, což je čtyřikrát více než u nebiologického vzorku (0,087 µA cm-2).
LPR je klasická nedestruktivní elektrochemická metoda pro rychlou analýzu koroze.Byl také použit ke studiu MIC32.Na Obr.2c ukazuje polarizační odpor (Rp) jako funkci doby expozice.Vyšší hodnota Rp znamená méně koroze.Během prvních 24 hodin dosáhl Rp 2707 HDSS vrcholu na 1955 kΩ cm2 pro abiotické vzorky a 1429 kΩ cm2 pro vzorky Pseudomonas aeruginosa.Obrázek 2c také ukazuje, že hodnota Rp rychle klesla po jednom dni a poté zůstala relativně nezměněna během následujících 13 dnů.Hodnota Rp vzorku Pseudomonas aeruginosa je asi 40 kΩ cm2, což je mnohem méně než hodnota 450 kΩ cm2 nebiologického vzorku.
Hodnota icorr je úměrná jednotné rychlosti koroze.Jeho hodnotu lze vypočítat z následující Stern-Giriho rovnice:
Podle Zoe a kol.33, typická hodnota Tafelova sklonu B v této práci byla brána jako 26 mV/dec.Obrázek 2d ukazuje, že icorr nebiologického vzorku 2707 zůstal relativně stabilní, zatímco vzorek P. aeruginosa po prvních 24 hodinách značně kolísal.Hodnoty icorr vzorků P. aeruginosa byly o řád vyšší než u nebiologických kontrol.Tento trend je v souladu s výsledky polarizačního odporu.
EIS je další nedestruktivní metoda používaná k charakterizaci elektrochemických reakcí na zkorodovaných površích.Impedanční spektra a vypočtené kapacitní hodnoty vzorků vystavených abiotickému prostředí a roztoku Pseudomonas aeruginosa, pasivní film/biofilmový odpor Rb vytvořený na povrchu vzorku, odpor přenosu náboje Rct, elektrická dvouvrstvá kapacita Cdl (EDL) a konstantní parametry QCPE fázového prvku (CPE).Tyto parametry byly dále analyzovány proložením dat pomocí modelu ekvivalentního obvodu (EEC).
Na Obr.3 ukazuje typické Nyquistovy grafy (aab) a Bodeovy grafy (a' a b') pro 2707 vzorků HDSS v abiotickém médiu a půdě P. aeruginosa pro různé inkubační doby.Průměr Nyquistova prstence se zmenšuje v přítomnosti Pseudomonas aeruginosa.Bodeův graf (obr. 3b') ukazuje nárůst celkové impedance.Informace o relaxační časové konstantě lze získat z fázových maxim.Na Obr.4 ukazuje fyzikální struktury založené na monovrstvě (a) a dvojvrstvě (b) a odpovídajících EEC.CPE je zavedeno do modelu EEC.Jeho vstup a impedance jsou vyjádřeny takto:
Dva fyzické modely a odpovídající ekvivalentní obvody pro přizpůsobení impedančního spektra vzorku 2707 HDSS:
kde Y0 je hodnota KPI, j je imaginární číslo nebo (-1)1/2, ω je úhlová frekvence, n je index výkonu KPI menší než jedna35.Inverze odporu přenosu náboje (tj. 1/Rct) odpovídá rychlosti koroze.Čím menší Rct, tím vyšší rychlost koroze27.Po 14 dnech inkubace dosáhl Rct vzorků Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, což je mnohem méně než 489 kΩ cm2 nebiologických vzorků (tabulka 4).
Snímky CLSM a snímky SEM na obrázku 5 jasně ukazují, že povlak biofilmu na povrchu vzorku HDSS 2707 po 7 dnech je hustý.Po 14 dnech však bylo pokrytí biofilmem slabé a objevilo se několik mrtvých buněk.Tabulka 5 ukazuje tloušťku biofilmu na 2707 vzorcích HDSS po expozici P. aeruginosa po dobu 7 a 14 dnů.Maximální tloušťka biofilmu se změnila z 23,4 µm po 7 dnech na 18,9 µm po 14 dnech.Tento trend potvrdila i průměrná tloušťka biofilmu.Snížila se z 22,2 ± 0,7 μm po 7 dnech na 17,8 ± 1,0 μm po 14 dnech.
(a) 3-D CLSM snímek po 7 dnech, (b) 3-D CLSM snímek po 14 dnech, (c) SEM snímek po 7 dnech a (d) SEM snímek po 14 dnech.
EMF odhalilo chemické prvky v biofilmech a korozních produktech na vzorcích vystavených P. aeruginosa po dobu 14 dnů.Na Obr.Obrázek 6 ukazuje, že obsah C, N, O a P v biofilmech a korozních produktech je výrazně vyšší než v čistých kovech, protože tyto prvky jsou spojeny s biofilmy a jejich metabolity.Mikroby potřebují pouze stopová množství chrómu a železa.Vysoké hladiny Cr a Fe v biofilmu a korozní produkty na povrchu vzorků ukazují, že kovová matrice ztratila prvky v důsledku koroze.
Po 14 dnech byly v médiu 2216E pozorovány jamky s a bez P. aeruginosa.Před inkubací byl povrch vzorků hladký a bez defektů (obr. 7a).Po inkubaci a odstranění biofilmu a korozních produktů byly pomocí CLSM prozkoumány nejhlubší důlky na povrchu vzorků, jak je znázorněno na obr. 7b a c. Obr.Na povrchu nebiologických kontrol nebyly nalezeny žádné zjevné důlky (maximální hloubka důlků 0,02 µm).Maximální hloubka jámy způsobená P. aeruginosa byla 0,52 µm po 7 dnech a 0,69 µm po 14 dnech, na základě průměrné maximální hloubky jámy ze 3 vzorků (pro každý vzorek bylo vybráno 10 maximálních hloubek jámy).Dosažení 0,42 ± 0,12 um, respektive 0,52 ± 0,15 um (tabulka 5).Tyto hodnoty hloubky otvoru jsou malé, ale důležité.
a) před expozicí, b) 14 dní v abiotickém prostředí a c) 14 dní v bujónu Pseudomonas aeruginosa.
Na Obr.Tabulka 8 ukazuje XPS spektra různých povrchů vzorků a chemické složení analyzované pro každý povrch je shrnuto v tabulce 6. V tabulce 6 byla atomová procenta Fe a Cr v přítomnosti P. aeruginosa (vzorky A a B) mnohem nižší než u nebiologických kontrol.(vzorky C a D).U vzorku P. aeruginosa byla spektrální křivka na úrovni jádra Cr 2p proložena čtyřmi vrcholovými složkami s vazebnými energiemi (BE) 574,4, 576,6, 578,3 a 586,8 eV, které lze připsat Cr, Cr2O3, CrO3 .a Cr(OH)3 (obr. 9a a b).U nebiologických vzorků obsahuje spektrum hlavní hladiny Cr 2p dva hlavní píky pro Cr (573,80 eV pro BE) a Cr2O3 (575,90 eV pro BE) na Obr.9c a d, v tomto pořadí.Nejmarkantnějším rozdílem mezi abiotickými vzorky a vzorky P. aeruginosa byla přítomnost Cr6+ a vyšší relativní podíl Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) pod biofilmem.
Široká XPS spektra povrchu vzorku 2707 HDSS ve dvou médiích jsou 7 a 14 dní, v daném pořadí.
a) 7 dní expozice P. aeruginosa, b) 14 dní expozice P. aeruginosa, c) 7 dní v abiotickém prostředí a d) 14 dní v abiotickém prostředí.
HDSS vykazuje vysokou úroveň odolnosti proti korozi ve většině prostředí.Kim et al.2 uvedli, že HDSS UNS S32707 byl identifikován jako vysoce legovaný DSS s PREN větším než 45. Hodnota PREN vzorku 2707 HDSS v této práci byla 49. To je způsobeno vysokým obsahem chrómu a vysokým obsahem molybden a nikl, které jsou užitečné v kyselém prostředí.a prostředí s vysokým obsahem chloridů.Kromě toho je dobře vyvážené složení a mikrostruktura bez defektů prospěšné pro strukturální stabilitu a odolnost proti korozi.Navzdory své vynikající chemické odolnosti však experimentální údaje v této práci naznačují, že 2707 HDSS není zcela imunní vůči MIC biofilmu P. aeruginosa.
Elektrochemické výsledky ukázaly, že rychlost koroze 2707 HDSS v bujónu P. aeruginosa významně vzrostla po 14 dnech ve srovnání s nebiologickým prostředím.Na obrázku 2a byl pozorován pokles Eocp jak v abiotickém médiu, tak v bujónu P. aeruginosa během prvních 24 hodin.Poté biofilm zcela pokryje povrch vzorku a Eocp se stane relativně stabilní36.Biologická úroveň Eocp však byla mnohem vyšší než nebiologická úroveň Eocp.Existují důvody domnívat se, že tento rozdíl je spojen s tvorbou biofilmů P. aeruginosa.Na Obr.2d v přítomnosti P. aeruginosa hodnota icorr 2707 HDSS dosáhla 0,627 μA cm-2, což je řádově vyšší hodnota než u abiotické kontroly (0,063 μA cm-2), což bylo v souladu s naměřenou hodnotou Rct společností EIS.Během prvních dnů se hodnoty impedance v bujónu P. aeruginosa zvýšily v důsledku uchycení buněk P. aeruginosa a tvorby biofilmů.Když však biofilm zcela pokryje povrch vzorku, impedance se sníží.Ochranná vrstva je napadána především tvorbou biofilmů a metabolitů biofilmu.V důsledku toho se odolnost proti korozi v průběhu času snižovala a přichycení P. aeruginosa způsobilo lokalizovanou korozi.Trendy v abiotických prostředích byly různé.Korozní odolnost nebiologické kontroly byla mnohem vyšší než odpovídající hodnota vzorků vystavených bujónu P. aeruginosa.Navíc u abiotických přírůstků dosáhla hodnota Rct 2707 HDSS 489 kΩ cm2 14. den, což je 15krát více než hodnota Rct (32 kΩ cm2) v přítomnosti P. aeruginosa.2707 HDSS má tedy vynikající odolnost proti korozi ve sterilním prostředí, ale není odolný vůči MIC z biofilmů P. aeruginosa.
Tyto výsledky lze také pozorovat z polarizačních křivek na Obr.2b.Anodické větvení bylo spojeno s tvorbou biofilmu Pseudomonas aeruginosa a reakcemi oxidace kovů.V tomto případě je katodickou reakcí redukce kyslíku.Přítomnost P. aeruginosa významně zvýšila hustotu korozního proudu, asi o řád vyšší než u abiotické kontroly.To ukazuje, že biofilm P. aeruginosa zvyšuje lokalizovanou korozi 2707 HDSS.Yuan et al.29 zjistili, že hustota korozního proudu slitiny Cu-Ni 70/30 se zvýšila působením biofilmu P. aeruginosa.To může být způsobeno biokatalýzou redukce kyslíku biofilmy Pseudomonas aeruginosa.Toto pozorování může také vysvětlit MIC 2707 HDSS v této práci.Pod aerobními biofilmy může být také méně kyslíku.Proto odmítnutí repasivace kovového povrchu kyslíkem může být faktorem přispívajícím k MIC v této práci.
Dickinson a kol.38 naznačil, že rychlost chemických a elektrochemických reakcí může být přímo ovlivněna metabolickou aktivitou přisedlých bakterií na povrchu vzorku a povahou korozních produktů.Jak je znázorněno na obrázku 5 a tabulce 5, počet buněk a tloušťka biofilmu se po 14 dnech snížily.To lze rozumně vysvětlit skutečností, že po 14 dnech většina přisedlých buněk na povrchu 2707 HDSS zemřela v důsledku vyčerpání živin v médiu 2216E nebo uvolněním toxických kovových iontů z matrice 2707 HDSS.Toto je omezení dávkových experimentů.
V této práci přispěl biofilm P. aeruginosa k lokálnímu vyčerpání Cr a Fe pod biofilmem na povrchu 2707 HDSS (obr. 6).Tabulka 6 ukazuje snížení Fe a Cr ve vzorku D ve srovnání se vzorkem C, což ukazuje, že rozpuštěné Fe a Cr způsobené biofilmem P. aeruginosa přetrvávaly po dobu prvních 7 dnů.Prostředí 2216E se používá k simulaci mořského prostředí.Obsahuje 17700 ppm Cl-, což je srovnatelné s jeho obsahem v přírodní mořské vodě.Přítomnost 17700 ppm Cl- byla hlavním důvodem poklesu Cr v 7- a 14denních abiotických vzorcích analyzovaných pomocí XPS.Ve srovnání se vzorky P. aeruginosa bylo rozpouštění Cr v abiotických vzorcích mnohem menší kvůli silné rezistenci 2707 HDSS vůči chlóru v abiotických podmínkách.Na Obr.9 ukazuje přítomnost Cr6+ v pasivačním filmu.Může se podílet na odstraňování chrómu z ocelových povrchů biofilmy P. aeruginosa, jak navrhují Chen a Clayton.
V důsledku růstu bakterií byly hodnoty pH média před kultivací a po kultivaci 7,4 a 8,2.Pod biofilmem P. aeruginosa je tedy nepravděpodobné, že by koroze organickou kyselinou přispěla k této práci kvůli relativně vysokému pH v objemovém médiu.Hodnota pH nebiologického kontrolního média se během 14denního testovacího období významně nezměnila (z počátečních 7,4 na konečných 7,5).Zvýšení pH v inokulačním médiu po inkubaci bylo spojeno s metabolickou aktivitou P. aeruginosa a bylo zjištěno, že má stejný účinek na pH v nepřítomnosti testovacích proužků.
Jak je znázorněno na obrázku 7, maximální hloubka jamky způsobená biofilmem P. aeruginosa byla 0,69 µm, což je mnohem více než u abiotického média (0,02 µm).To je v souladu s elektrochemickými údaji popsanými výše.Hloubka jámy 0,69 µm je více než desetkrát menší než hodnota 9,5 µm uváděná pro 2205 DSS za stejných podmínek.Tato data ukazují, že 2707 HDSS vykazuje lepší odolnost vůči MIC než 2205 DSS.To by nemělo být překvapením, protože 2707 HDSS má vyšší hladiny Cr, což zajišťuje delší pasivaci, obtížnější depasivaci P. aeruginosa a díky své vyvážené fázové struktuře bez škodlivého sekundárního srážení způsobuje důlkovou korozi.
Závěrem lze říci, že MIC jamky byly nalezeny na povrchu 2707 HDSS v bujónu P. aeruginosa ve srovnání s nevýznamnými jamkami v abiotickém prostředí.Tato práce ukazuje, že 2707 HDSS má lepší odolnost vůči MIC než 2205 DSS, ale není zcela imunní vůči MIC kvůli biofilmu P. aeruginosa.Tyto výsledky pomáhají při výběru vhodných nerezových ocelí a očekávané životnosti pro mořské prostředí.
Kupón na 2707 HDSS poskytnutý Northeastern University (NEU) School of Metallurgy v Shenyang, Čína.Elementární složení 2707 HDSS je uvedeno v tabulce 1, která byla analyzována oddělením analýzy a testování materiálů NEU.Všechny vzorky byly ošetřeny na pevný roztok při 1180 °C po dobu 1 hodiny.Před korozním testováním byl mincovník 2707 HDSS s horní otevřenou plochou 1 cm2 vyleštěn na zrnitost 2000 brusným papírem z karbidu křemíku a poté vyleštěn 0,05 µm práškovou kaší Al2O3.Boky a dno jsou chráněny inertním nátěrem.Po vysušení byly vzorky promyty sterilní deionizovanou vodou a sterilizovány 75% (v/v) ethanolem po dobu 0,5 hodiny.Poté byly před použitím sušeny na vzduchu pod ultrafialovým (UV) světlem po dobu 0,5 hodiny.
Marine Pseudomonas aeruginosa kmen MCCC 1A00099 byl zakoupen od Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Čína.Pseudomonas aeruginosa byl pěstován za aerobních podmínek při 37 °C ve 250 ml baňkách a 500 ml skleněných elektrochemických článcích za použití Marine 2216E kapalného média (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Čína).Médium obsahuje (g/l): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2S04, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2C03, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr22, 0,08 SrBr2, 303060,0 NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 kvasnicový extrakt a 0,1 citrátu železitého.Autoklávujte při 121 °C po dobu 20 minut před inokulací.Spočítejte přisedlé a planktonní buňky pomocí hemocytometru pod světelným mikroskopem při 400násobném zvětšení.Počáteční koncentrace planktonických Pseudomonas aeruginosa bezprostředně po inokulaci byla přibližně 106 buněk/ml.
Elektrochemické testy byly prováděny v klasické tříelektrodové skleněné cele o středním objemu 500 ml.Platinový plech a nasycená kalomelová elektroda (SAE) byly připojeny k reaktoru přes Lugginovy ​​kapiláry naplněné solnými můstky, které sloužily jako počítací a referenční elektrody.Pro výrobu pracovních elektrod byl ke každému vzorku připevněn pogumovaný měděný drát a pokrytý epoxidovou pryskyřicí, přičemž na jedné straně zůstalo asi 1 cm2 nechráněné plochy pro pracovní elektrodu.Během elektrochemických měření byly vzorky umístěny do média 2216E a udržovány při konstantní inkubační teplotě (37 °C) ve vodní lázni.Údaje OCP, LPR, EIS a potenciální dynamické polarizace byly měřeny pomocí potenciostatu Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Testy LPR byly zaznamenávány při rychlosti skenování 0,125 mV s-1 v rozsahu -5 až 5 mV s Eocp a vzorkovací frekvencí 1 Hz.EIS byla provedena se sinusovou vlnou ve frekvenčním rozsahu 0,01 až 10 000 Hz s použitím aplikovaného napětí 5 mV v ustáleném stavu Eocp.Před potenciálním rozmítáním byly elektrody v klidovém režimu, dokud nebylo dosaženo stabilní hodnoty volného korozního potenciálu.Polarizační křivky byly poté měřeny od -0,2 do 1,5 V jako funkce Eocp při rychlosti skenování 0,166 mV/s.Každý test byl opakován 3krát s a bez P. aeruginosa.
Vzorky pro metalografickou analýzu byly mechanicky leštěny mokrým SiC papírem o zrnitosti 2000 a poté dále leštěny 0,05 µm práškovou suspenzí Al2O3 pro optické pozorování.Metalografická analýza byla provedena pomocí optického mikroskopu.Vzorky byly leptány 10% hmotn. roztokem hydroxidu draselného 43.
Po inkubaci byly vzorky 3krát promyty fyziologickým roztokem pufrovaným fosfátem (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) a poté fixovány 2,5% (obj./obj.) glutaraldehydem po dobu 10 hodin, aby se zafixovaly biofilmy.Poté byl dehydratován vsádkovým ethanolem (50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % a 100 % objemových) před sušením na vzduchu.Nakonec se na povrch vzorku nanese zlatý film, který zajistí vodivost pro SEM pozorování.SEM snímky byly zaměřeny na skvrny s nejvíce přisedlými buňkami P. aeruginosa na povrchu každého vzorku.Proveďte analýzu EDS k nalezení chemických prvků.K měření hloubky důlku byl použit Zeissův konfokální laserový skenovací mikroskop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Německo).Pro pozorování korozních důlků pod biofilmem byl testovaný vzorek nejprve vyčištěn podle čínského národního standardu (CNS) GB/T4334.4-2000, aby se odstranily korozní produkty a biofilm z povrchu testovaného vzorku.
Analýza rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (XPS, systém povrchové analýzy ESCALAB250, Thermo VG, USA) byla provedena pomocí monochromatického zdroje rentgenového záření (řada Aluminium Ka s energií 1500 eV a výkonem 150 W) v širokém rozsahu vazebné energie 0 za standardních podmínek –1350 eV.Spektra s vysokým rozlišením byla zaznamenána za použití přenosové energie 50 eV a kroku 0,2 eV.
Inkubované vzorky byly odstraněny a jemně promyty PBS (pH 7,4 ± 0,2) po dobu 15 s45.Pro pozorování bakteriální životaschopnosti biofilmů na vzorcích byly biofilmy barveny pomocí LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Sada obsahuje dvě fluorescenční barviva: zelené fluorescenční barvivo SYTO-9 a červené fluorescenční barvivo propidium jodid (PI).V CLSM představují fluorescenční zelené a červené tečky živé a mrtvé buňky.Pro barvení byl 1 ml směsi obsahující 3 ul SYTO-9 a 3 ul roztoku PI inkubován po dobu 20 minut při teplotě místnosti (23 °C) ve tmě.Poté byly obarvené vzorky zkoumány při dvou vlnových délkách (488 nm pro živé buňky a 559 nm pro mrtvé buňky) za použití přístroje Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japonsko).Tloušťka biofilmu byla měřena v režimu 3D skenování.
Jak citovat tento článek: Li, H. et al.Mikrobiální koroze super duplexní nerezové oceli 2707 mořským biofilmem Pseudomonas aeruginosa.věda.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korozní praskání LDX 2101 duplexní nerezové oceli v chloridových roztocích v přítomnosti thiosíranu. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korozní praskání LDX 2101 duplexní nerezové oceli v chloridových roztocích v přítomnosti thiosíranu. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F 101 v растворах хлоридов v присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korozní praskání duplexní nerezové oceli LDX 2101 v chloridových roztocích v přítomnosti thiosíranu. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 . Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相nerezová ocel在福代sulfate分下下南性性生于中傃像剣譧澾像剣譧澾像剣譧澾像剣譧澾像剣在福代sulfate Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F 101 v растворе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Korozní praskání duplexní nerezové oceli LDX 2101 v roztoku chloridu v přítomnosti thiosíranu.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Účinky rozpouštěcího tepelného zpracování a dusíku v ochranném plynu na odolnost proti důlkové korozi hyper duplexních svarů nerezové oceli. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Účinky rozpouštěcího tepelného zpracování a dusíku v ochranném plynu na odolnost proti důlkové korozi hyper duplexních svarů nerezové oceli.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Vliv tepelného zpracování tuhého roztoku a dusíku v ochranném plynu na odolnost proti důlkové korozi hyperduplexních svarů nerezové oceli. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Vliv rozpouštěcího tepelného zpracování a dusíku v ochranném plynu na odolnost proti důlkové korozi superduplexních svarů nerezové oceli.koros.věda.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Srovnávací studie v chemii mikrobiálně a elektrochemicky indukované důlkové koroze nerezové oceli 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Srovnávací studie v chemii mikrobiálně a elektrochemicky indukované důlkové koroze nerezové oceli 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. and Lewandowski, Z. Srovnávací chemická studie mikrobiologické a elektrochemické důlkové koroze nerezové oceli 316L. 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. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. a Lewandowski, Z. Srovnávací chemická studie mikrobiologické a elektrochemicky indukované důlkové koroze v nerezové oceli 316L.koros.věda.45, 2577-2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrochemické chování duplexní nerezové oceli 2205 v alkalických roztocích s různým pH v přítomnosti chloridu. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrochemické chování duplexní nerezové oceli 2205 v alkalických roztocích s různým pH v přítomnosti chloridu.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Elektrochemické chování duplexní nerezové oceli 2205 v alkalických roztocích s různým pH v přítomnosti chloridu. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrochemické chování 双相nerezové oceli v přítomnosti chloridu při různém pH v alkalickém roztoku.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Elektrochemické chování duplexní nerezové oceli 2205 v alkalických roztocích s různým pH v přítomnosti chloridu.Electrochem.Časopis.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Vliv mořských biofilmů na korozi: Stručný přehled. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Vliv mořských biofilmů na korozi: Stručný přehled.Little, BJ, Lee, JS a Ray, RI Vliv mořských biofilmů na korozi: Stručný přehled. 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 a Ray, RI Vliv mořských biofilmů na korozi: Stručný přehled.Electrochem.Časopis.54, 2-7 (2008).