Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com.De browserversie die u gebruikt heeft beperkte CSS-ondersteuning.Voor de beste ervaring raden wij u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen).Om voortdurende ondersteuning te garanderen, zullen we de site in de tussentijd weergeven zonder stijlen en JavaScript.
Microbiële corrosie (MIC) is in veel industrieën een ernstig probleem, omdat het tot enorme economische verliezen kan leiden.Superduplex roestvrij staal 2707 (2707 HDSS) wordt gebruikt in maritieme omgevingen vanwege de uitstekende chemische bestendigheid.De resistentie ervan tegen MIC is echter niet experimenteel aangetoond.Deze studie onderzocht het gedrag van MIC 2707 HDSS veroorzaakt door de mariene aërobe bacterie Pseudomonas aeruginosa.Elektrochemische analyse toonde aan dat in de aanwezigheid van Pseudomonas aeruginosa-biofilm in het 2216E-medium een ​​positieve verandering in het corrosiepotentieel en een toename in de corrosiestroomdichtheid optreedt.Analyse van röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS) toonde een afname van het Cr-gehalte op het oppervlak van het monster onder de biofilm aan.Visuele analyse van de putten toonde aan dat de P. aeruginosa-biofilm een ​​maximale putdiepte van 0,69 µm produceerde gedurende 14 dagen incubatie.Hoewel dit klein is, geeft het aan dat 2707 HDSS niet volledig immuun is voor de MIC van P. aeruginosa-biofilms.
Duplex roestvast staal (DSS) wordt veel gebruikt in verschillende industrieën vanwege de perfecte combinatie van uitstekende mechanische eigenschappen en corrosieweerstand1,2.Gelokaliseerde putcorrosie komt echter nog steeds voor en beïnvloedt de integriteit van dit staal3,4.DSS is niet bestand tegen microbiële corrosie (MIC)5,6.Ondanks het brede scala aan toepassingen van DSS zijn er nog steeds omgevingen waar de corrosieweerstand van DSS niet voldoende is voor langdurig gebruik.Dit betekent dat duurdere materialen met een hogere corrosieweerstand nodig zijn.Jeon et al.7 ontdekten dat zelfs superduplex roestvast staal (SDSS) enkele beperkingen heeft wat betreft corrosieweerstand.Daarom zijn in sommige gevallen superduplex roestvast staal (HDSS) met een hogere corrosieweerstand vereist.Dit leidde tot de ontwikkeling van hooggelegeerd HDSS.
Corrosieweerstand DSS hangt af van de verhouding tussen alfa- en gammafasen en is uitgeput in de Cr-, Mo- en W-gebieden 8, 9, 10 grenzend aan de tweede fase.HDSS bevat een hoog gehalte aan Cr, Mo en N11, daarom heeft het een uitstekende corrosieweerstand en een hoge waarde (45-50) van het equivalente putweerstandsgetal (PREN), bepaald door gew.% Cr + 3,3 (gew.% Mo + 0,5 gew.%W) + 16% gew.N12.De uitstekende corrosieweerstand is afhankelijk van een uitgebalanceerde samenstelling die ongeveer 50% ferritische (α) en 50% austenitische (γ) fasen bevat.HDSS heeft betere mechanische eigenschappen en een hogere weerstand tegen chloridecorrosie.Verbeterde corrosieweerstand breidt het gebruik van HDSS uit in agressievere chlorideomgevingen zoals maritieme omgevingen.
MIC’s vormen een groot probleem in veel sectoren, zoals de olie-, gas- en waterindustrie14.MIC is verantwoordelijk voor 20% van alle corrosieschade15.MIC is een bio-elektrochemische corrosie die in veel omgevingen kan worden waargenomen.Biofilms die zich op metalen oppervlakken vormen, veranderen de elektrochemische omstandigheden en beïnvloeden daardoor het corrosieproces.Er wordt algemeen aangenomen dat MIC-corrosie wordt veroorzaakt door biofilms.Elektrogene micro-organismen eten metalen weg om de energie te verkrijgen die ze nodig hebben om te overleven17.Recente MIC-onderzoeken hebben aangetoond dat EET (extracellulaire elektronenoverdracht) de snelheidsbeperkende factor is bij MIC die wordt geïnduceerd door elektrogene micro-organismen.Zhang et al.18 toonde aan dat elektronentussenpersonen de overdracht van elektronen tussen Desulfovibrio sessificans-cellen en 304 roestvrij staal versnellen, wat resulteert in een ernstigere MIC-aanval.Anning et al.19 en Wenzlaff et al.20 hebben aangetoond dat biofilms van corrosieve sulfaatreducerende bacteriën (SRB's) direct elektronen van metalen substraten kunnen absorberen, wat resulteert in ernstige putjes.
Het is bekend dat DSS gevoelig is voor MIC in media die SRB's, ijzerreducerende bacteriën (IRB's), enz. bevatten 21 .Deze bacteriën veroorzaken plaatselijke putjes op het oppervlak van DSS onder biofilms22,23.In tegenstelling tot DSS is de HDSS24 MIC niet zo bekend.
Pseudomonas aeruginosa is een Gram-negatieve, beweeglijke, staafvormige bacterie die wijd verspreid is in de natuur25.Pseudomonas aeruginosa is ook een belangrijke microbiële groep in het mariene milieu, die verhoogde MIC-concentraties veroorzaakt.Pseudomonas is actief betrokken bij het corrosieproces en wordt erkend als pionier-kolonisator tijdens de vorming van biofilms.Mahat et al.28 en Yuan et al.29 toonden aan dat Pseudomonas aeruginosa de neiging heeft de corrosiesnelheid van zacht staal en legeringen in aquatische omgevingen te verhogen.
Het hoofddoel van dit werk was het onderzoeken van de eigenschappen van MIC 2707 HDSS veroorzaakt door de mariene aerobe bacterie Pseudomonas aeruginosa met behulp van elektrochemische methoden, oppervlakteanalysemethoden en corrosieproductanalyse.Elektrochemische onderzoeken, waaronder open circuit potentieel (OCP), lineaire polarisatieweerstand (LPR), elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) en potentiële dynamische polarisatie, werden uitgevoerd om het gedrag van de MIC 2707 HDSS te bestuderen.Energiedispersieve spectrometrische analyse (EDS) werd uitgevoerd om chemische elementen op een gecorrodeerd oppervlak te detecteren.Bovendien werd röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS) gebruikt om de stabiliteit van de passivatie van oxidefilms onder invloed van een mariene omgeving met Pseudomonas aeruginosa te bepalen.De diepte van de putjes werd gemeten onder een confocale laserscanmicroscoop (CLSM).
Tabel 1 toont de chemische samenstelling van 2707 HDSS.Tabel 2 laat zien dat 2707 HDSS uitstekende mechanische eigenschappen heeft met een vloeigrens van 650 MPa.Op afb.1 toont de optische microstructuur van oplossingswarmtebehandeld 2707 HDSS.In de microstructuur die ongeveer 50% austeniet- en 50% ferrietfasen bevat, zijn langwerpige banden van austeniet- en ferrietfasen zonder secundaire fasen zichtbaar.
Op afb.Figuur 2a toont het open-circuitpotentieel (Eocp) versus de blootstellingstijd voor 2707 HDSS in 2216E abiotisch medium en P. aeruginosa-bouillon gedurende 14 dagen bij 37°C.Hieruit blijkt dat de grootste en meest significante verandering in Eocp binnen de eerste 24 uur plaatsvindt.De Eocp-waarden bereikten in beide gevallen een piek van -145 mV (vergeleken met SCE) rond 16 uur en daalden vervolgens scherp, tot -477 mV (vergeleken met SCE) en -236 mV (vergeleken met SCE) voor het abiotische monster.en P Pseudomonas aeruginosa-coupons, respectievelijk).Na 24 uur was de Eocp 2707 HDSS-waarde voor P. aeruginosa relatief stabiel op -228 mV (vergeleken met SCE), terwijl de overeenkomstige waarde voor niet-biologische monsters ongeveer -442 mV was (vergeleken met SCE).Eocp in aanwezigheid van P. aeruginosa was vrij laag.
Elektrochemisch onderzoek van 2707 HDSS-monsters in abiotisch medium en Pseudomonas aeruginosa-bouillon bij 37 °C:
(a) Eocp als functie van de blootstellingstijd, (b) polarisatiecurven op dag 14, (c) Rp als functie van de blootstellingstijd, en (d) icorr als functie van de blootstellingstijd.
Tabel 3 toont de elektrochemische corrosieparameters van 2707 HDSS-monsters blootgesteld aan abiotische en met Pseudomonas aeruginosa geïnoculeerde media gedurende een periode van 14 dagen.De raaklijnen van de anode- en kathodecurven werden geëxtrapoleerd om kruispunten te verkrijgen die de corrosiestroomdichtheid (icorr), het corrosiepotentieel (Ecorr) en de Tafelhelling (βα en βc) opleveren volgens standaardmethoden .
Zoals weergegeven in afb.2b resulteerde een opwaartse verschuiving in de P. aeruginosa-curve in een toename van Ecorr vergeleken met de abiotische curve.De icorr-waarde, die evenredig is met de corrosiesnelheid, nam toe tot 0,328 µA cm-2 in het Pseudomonas aeruginosa-monster, wat vier keer groter is dan in het niet-biologische monster (0,087 µA cm-2).
LPR is een klassieke niet-destructieve elektrochemische methode voor snelle corrosieanalyse.Het is ook gebruikt om MIC32 te bestuderen.Op afb.2c toont de polarisatieweerstand (Rp) als functie van de belichtingstijd.Een hogere Rp-waarde betekent minder corrosie.Binnen de eerste 24 uur piekte Rp 2707 HDSS op 1955 kΩ cm2 voor abiotische exemplaren en 1429 kΩ cm2 voor Pseudomonas aeruginosa-monsters.Figuur 2c laat ook zien dat de Rp-waarde na één dag snel daalde en vervolgens de daaropvolgende 13 dagen relatief onveranderd bleef.De Rp-waarde van een Pseudomonas aeruginosa-monster bedraagt ​​ongeveer 40 kΩ cm2, wat veel lager is dan de 450 kΩ cm2-waarde van een niet-biologisch monster.
De waarde van icorr is evenredig met de uniforme corrosiesnelheid.De waarde ervan kan worden berekend met de volgende Stern-Giri-vergelijking:
Volgens Zoë et al.33 werd aangenomen dat de typische waarde van de Tafelhelling B in dit werk 26 mV/dec was.Figuur 2d laat zien dat de icorr van het niet-biologische monster 2707 relatief stabiel bleef, terwijl het monster van P. aeruginosa na de eerste 24 uur sterk fluctueerde.De icorr-waarden van P. aeruginosa-monsters waren een orde van grootte hoger dan die van niet-biologische controles.Deze trend komt overeen met de resultaten van polarisatieweerstand.
EIS is een andere niet-destructieve methode die wordt gebruikt om elektrochemische reacties op gecorrodeerde oppervlakken te karakteriseren.Impedantiespectra en berekende capaciteitswaarden van monsters blootgesteld aan een abiotische omgeving en Pseudomonas aeruginosa-oplossing, passieve film-/biofilmweerstand Rb gevormd op het monsteroppervlak, ladingsoverdrachtsweerstand Rct, elektrische dubbellaagse capaciteit Cdl (EDL) en constante QCPE fase-elementparameters (CPE).Deze parameters werden verder geanalyseerd door de gegevens aan te passen met behulp van een equivalent circuitmodel (EEC).
Op afb.3 toont typische Nyquist-grafieken (a en b) en Bode-grafieken (a' en b') voor 2707 HDSS-monsters in abiotische media en P. aeruginosa-bouillon voor verschillende incubatietijden.De diameter van de Nyquist-ring neemt af bij aanwezigheid van Pseudomonas aeruginosa.De Bode-grafiek (Fig. 3b') toont de toename van de totale impedantie.Informatie over de relaxatietijdconstante kan worden verkregen uit fasemaxima.Op afb.4 toont de fysieke structuren gebaseerd op een monolaag (a) en een dubbellaag (b) en de overeenkomstige EEC's.CPE wordt geïntroduceerd in het EEG-model.De toegang en impedantie worden als volgt uitgedrukt:
Twee fysieke modellen en overeenkomstige equivalente circuits voor aanpassing aan het impedantiespectrum van monster 2707 HDSS:
waarbij Y0 de KPI-waarde is, j het denkbeeldige getal is of (-1)1/2, ω de hoekfrequentie is, n de KPI-vermogensindex kleiner dan één35 is.De inversie van de ladingsoverdrachtsweerstand (dwz 1/Rct) komt overeen met de corrosiesnelheid.Hoe kleiner Rct, hoe hoger de corrosiesnelheid27.Na 14 dagen incubatie bereikte de Rct van Pseudomonas aeruginosa-monsters 32 kΩ cm2, wat veel minder is dan de 489 kΩ cm2 van niet-biologische monsters (Tabel 4).
De CLSM-afbeeldingen en SEM-afbeeldingen in Figuur 5 laten duidelijk zien dat de biofilmcoating op het oppervlak van HDSS-monster 2707 na 7 dagen dicht is.Na 14 dagen was de dekking van de biofilm echter slecht en verschenen er enkele dode cellen.Tabel 5 toont de biofilmdikte op 2707 HDSS-monsters na blootstelling aan P. aeruginosa gedurende 7 en 14 dagen.De maximale biofilmdikte veranderde van 23,4 µm na 7 dagen naar 18,9 µm na 14 dagen.Ook de gemiddelde biofilmdikte bevestigde deze trend.Het daalde van 22,2 ± 0,7 μm na 7 dagen tot 17,8 ± 1,0 μm na 14 dagen.
(a) 3D CLSM-afbeelding na 7 dagen, (b) 3D CLSM-afbeelding na 14 dagen, (c) SEM-afbeelding na 7 dagen en (d) SEM-afbeelding na 14 dagen.
EMF onthulde chemische elementen in biofilms en corrosieproducten op monsters die gedurende 14 dagen waren blootgesteld aan P. aeruginosa.Op afb.Figuur 6 laat zien dat het gehalte aan C, N, O en P in biofilms en corrosieproducten aanzienlijk hoger is dan in zuivere metalen, omdat deze elementen geassocieerd zijn met biofilms en hun metabolieten.Microben hebben slechts sporen van chroom en ijzer nodig.Hoge niveaus van Cr en Fe in de biofilm en corrosieproducten op het oppervlak van de monsters geven aan dat de metaalmatrix elementen heeft verloren als gevolg van corrosie.
Na 14 dagen werden putjes met en zonder P. aeruginosa waargenomen in medium 2216E.Vóór de incubatie was het oppervlak van de monsters glad en vrij van defecten (Fig. 7a).Na incubatie en verwijdering van biofilm en corrosieproducten werden de diepste putten op het oppervlak van de monsters onderzocht met behulp van CLSM, zoals weergegeven in figuur 7b en c.Er werden geen duidelijke putjes gevonden op het oppervlak van niet-biologische controles (maximale putdiepte 0,02 µm).De maximale putdiepte veroorzaakt door P. aeruginosa was 0,52 µm na 7 dagen en 0,69 µm na 14 dagen, gebaseerd op de gemiddelde maximale putdiepte van 3 monsters (voor elk monster werden 10 maximale putdiepten geselecteerd).Bereik van respectievelijk 0,42 ± 0,12 µm en 0,52 ± 0,15 µm (tabel 5).Deze gatdieptewaarden zijn klein maar belangrijk.
(a) vóór blootstelling, (b) 14 dagen in een abiotische omgeving, en (c) 14 dagen in Pseudomonas aeruginosa-bouillon.
Op afb.Tabel 8 toont de XPS-spectra van verschillende monsteroppervlakken, en de voor elk oppervlak geanalyseerde chemische samenstelling is samengevat in Tabel 6. In Tabel 6 waren de atoompercentages van Fe en Cr in de aanwezigheid van P. aeruginosa (monsters A en B) veel lager dan die van niet-biologische controles.(monsters C en D).Voor een P. aeruginosa-monster werd de spectrale curve op het niveau van de Cr 2p-kern aangepast aan vier piekcomponenten met bindingsenergieën (BE) van 574,4, 576,6, 578,3 en 586,8 eV, die kunnen worden toegeschreven aan Cr, Cr2O3, CrO3 .en respectievelijk Cr(OH)3 (Fig. 9a en b).Voor niet-biologische monsters bevat het spectrum van het belangrijkste Cr 2p-niveau twee hoofdpieken voor Cr (573,80 eV voor BE) en Cr2O3 (575,90 eV voor BE) in Fig.9c en d, respectievelijk.Het meest opvallende verschil tussen abiotische monsters en P. aeruginosa-monsters was de aanwezigheid van Cr6+ en een hoger relatief aandeel Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) onder de biofilm.
De brede XPS-spectra van het oppervlak van monster 2707 HDSS in twee media zijn respectievelijk 7 en 14 dagen.
(a) 7 dagen blootstelling aan P. aeruginosa, (b) 14 dagen blootstelling aan P. aeruginosa, (c) 7 dagen in een abiotische omgeving, en (d) 14 dagen in een abiotische omgeving.
HDSS vertoont in de meeste omgevingen een hoge mate van corrosieweerstand.Kim et al.2 rapporteerden dat HDSS UNS S32707 werd geïdentificeerd als een hooggelegeerde DSS met een PREN groter dan 45. De PREN-waarde van monster 2707 HDSS in dit werk was 49. Dit komt door het hoge chroomgehalte en het hoge gehalte aan molybdeen en nikkel, die nuttig zijn in zure omgevingen.en omgevingen met een hoog chloridegehalte.Bovendien zijn een uitgebalanceerde samenstelling en een foutvrije microstructuur gunstig voor de structurele stabiliteit en corrosieweerstand.Ondanks zijn uitstekende chemische resistentie suggereren de experimentele gegevens in dit werk echter dat 2707 HDSS niet volledig immuun is voor P. aeruginosa biofilm MIC's.
Elektrochemische resultaten toonden aan dat de corrosiesnelheid van 2707 HDSS in P. aeruginosa-bouillon na 14 dagen aanzienlijk toenam in vergelijking met de niet-biologische omgeving.In Figuur 2a werd een afname van Eocp waargenomen zowel in het abiotische medium als in P. aeruginosa-bouillon gedurende de eerste 24 uur.Daarna bedekt de biofilm het oppervlak van het monster volledig en wordt Eocp relatief stabiel36.Het biologische Eocp-niveau was echter veel hoger dan het niet-biologische Eocp-niveau.Er zijn redenen om aan te nemen dat dit verschil verband houdt met de vorming van biofilms van P. aeruginosa.Op afb.2d in de aanwezigheid van P. aeruginosa bereikte de icorr 2707 HDSS-waarde 0,627 μA cm-2, wat een orde van grootte hoger is dan die van de abiotische controle (0,063 μA cm-2), wat consistent was met de gemeten Rct-waarde door EIS.Gedurende de eerste dagen namen de impedantiewaarden in de P. aeruginosa-bouillon toe door de aanhechting van P. aeruginosa-cellen en de vorming van biofilms.Wanneer de biofilm het monsteroppervlak echter volledig bedekt, neemt de impedantie af.De beschermende laag wordt voornamelijk aangetast door de vorming van biofilms en biofilmmetabolieten.Als gevolg hiervan nam de corrosieweerstand in de loop van de tijd af en veroorzaakte de aanhechting van P. aeruginosa plaatselijke corrosie.De trends in abiotische omgevingen waren anders.De corrosieweerstand van de niet-biologische controle was veel hoger dan de overeenkomstige waarde van de monsters blootgesteld aan P. aeruginosa-bouillon.Bovendien bereikte de Rct 2707 HDSS-waarde voor abiotische accessies 489 kΩ cm2 op dag 14, wat 15 keer hoger is dan de Rct-waarde (32 kΩ cm2) in de aanwezigheid van P. aeruginosa.2707 HDSS heeft dus een uitstekende corrosieweerstand in een steriele omgeving, maar is niet bestand tegen MIC's van P. aeruginosa-biofilms.
Deze resultaten kunnen ook worden waargenomen uit de polarisatiecurven in Fig.2b.Anodische vertakking is in verband gebracht met de vorming van biofilms van Pseudomonas aeruginosa en metaaloxidatiereacties.In dit geval is de kathodische reactie de reductie van zuurstof.De aanwezigheid van P. aeruginosa verhoogde de corrosiestroomdichtheid aanzienlijk, ongeveer een orde van grootte hoger dan bij de abiotische controle.Dit geeft aan dat de biofilm van P. aeruginosa de plaatselijke corrosie van 2707 HDSS versterkt.Yuan et al.29 ontdekten dat de corrosiestroomdichtheid van de Cu-Ni 70/30-legering toenam onder invloed van de P. aeruginosa-biofilm.Dit kan te wijten zijn aan de biokatalyse van zuurstofreductie door biofilms van Pseudomonas aeruginosa.Deze observatie kan ook de MIC 2707 HDSS in dit werk verklaren.Er kan ook minder zuurstof aanwezig zijn onder aërobe biofilms.Daarom kan de weigering om het metaaloppervlak opnieuw te passiveren met zuurstof een factor zijn die bijdraagt ​​aan MIC in dit werk.
Dickinson et al.38 suggereerden dat de snelheid van chemische en elektrochemische reacties direct kan worden beïnvloed door de metabolische activiteit van sessiele bacteriën op het monsteroppervlak en de aard van de corrosieproducten.Zoals weergegeven in Figuur 5 en Tabel 5 namen het aantal cellen en de dikte van de biofilm na 14 dagen af.Dit kan redelijkerwijs worden verklaard door het feit dat na 14 dagen de meeste sessiele cellen op het oppervlak van 2707 HDSS stierven als gevolg van uitputting van voedingsstoffen in het 2216E-medium of het vrijkomen van giftige metaalionen uit de 2707 HDSS-matrix.Dit is een beperking van batchexperimenten.
In dit werk droeg een biofilm van P. aeruginosa bij aan de lokale uitputting van Cr en Fe onder de biofilm op het oppervlak van 2707 HDSS (Fig. 6).Tabel 6 toont de vermindering van Fe en Cr in monster D vergeleken met monster C, wat aangeeft dat het opgeloste Fe en Cr, veroorzaakt door de biofilm van P. aeruginosa, gedurende de eerste 7 dagen bleef bestaan.De 2216E-omgeving wordt gebruikt om het mariene milieu te simuleren.Het bevat 17700 ppm Cl-, wat vergelijkbaar is met het gehalte in natuurlijk zeewater.De aanwezigheid van 17700 ppm Cl- was de belangrijkste reden voor de afname van Cr in 7- en 14-daagse abiotische monsters geanalyseerd met XPS.Vergeleken met monsters van P. aeruginosa was de oplossing van Cr in abiotische monsters veel minder vanwege de sterke resistentie van 2707 HDSS tegen chloor onder abiotische omstandigheden.Op afb.9 toont de aanwezigheid van Cr6+ in de passiveringsfilm.Het kan een rol spelen bij de verwijdering van chroom van stalen oppervlakken door biofilms van P. aeruginosa, zoals voorgesteld door Chen en Clayton.
Door bacteriegroei waren de pH-waarden van het medium voor en na de kweek respectievelijk 7,4 en 8,2.Het is dus onwaarschijnlijk dat organische zuurcorrosie onder de biofilm van P. aeruginosa aan dit werk zal bijdragen vanwege de relatief hoge pH in het bulkmedium.De pH van het niet-biologische controlemedium veranderde niet significant (van aanvankelijk 7,4 naar uiteindelijk 7,5) tijdens de testperiode van 14 dagen.De stijging van de pH in het inentingsmedium na incubatie hield verband met de metabolische activiteit van P. aeruginosa en bleek hetzelfde effect te hebben op de pH bij afwezigheid van teststrips.
Zoals weergegeven in Figuur 7 was de maximale putdiepte veroorzaakt door de biofilm van P. aeruginosa 0,69 µm, wat veel groter is dan die van het abiotische medium (0,02 µm).Dit komt overeen met de hierboven beschreven elektrochemische gegevens.De putdiepte van 0,69 µm is meer dan tien keer kleiner dan de waarde van 9,5 µm die is gerapporteerd voor 2205 DSS onder dezelfde omstandigheden.Deze gegevens laten zien dat 2707 HDSS een betere weerstand tegen MIC's vertoont dan 2205 DSS.Dit zou geen verrassing moeten zijn, aangezien 2707 HDSS hogere Cr-niveaus heeft die zorgen voor een langere passivatie, moeilijker te depassiveren P. aeruginosa, en vanwege de evenwichtige fasestructuur zonder schadelijke secundaire neerslag putjes veroorzaken.
Concluderend werden MIC-putten gevonden op het oppervlak van 2707 HDSS in P. aeruginosa-bouillon vergeleken met onbeduidende putten in de abiotische omgeving.Dit werk laat zien dat 2707 HDSS een betere weerstand tegen MIC heeft dan 2205 DSS, maar niet volledig immuun is voor MIC vanwege de biofilm van P. aeruginosa.Deze resultaten helpen bij de selectie van geschikte roestvaste staalsoorten en de levensverwachting voor het mariene milieu.
Coupon voor 2707 HDSS verstrekt door Northeastern University (NEU) School of Metallurgy in Shenyang, China.De elementaire samenstelling van 2707 HDSS wordt weergegeven in Tabel 1, die werd geanalyseerd door de NEU Materials Analysis and Testing Department.Alle monsters werden gedurende 1 uur bij 1180°C behandeld voor een vaste oplossing.Voorafgaand aan de corrosietesten werd een muntvormige 2707 HDSS met een open oppervlak aan de bovenkant van 1 cm2 gepolijst tot korrel 2000 met siliciumcarbide schuurpapier en vervolgens gepolijst met een Al2O3-poederslurry van 0,05 µm.De zijkanten en onderkant zijn beschermd met inerte verf.Na drogen werden de monsters gewassen met steriel gedeïoniseerd water en gedurende 0,5 uur gesteriliseerd met 75% (v/v) ethanol.Vervolgens werden ze vóór gebruik gedurende 0,5 uur aan de lucht gedroogd onder ultraviolet (UV) licht.
Mariene Pseudomonas aeruginosa stam MCCC 1A00099 werd gekocht bij het Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China.Pseudomonas aeruginosa werd gekweekt onder aërobe omstandigheden bij 37°C in kolven van 250 ml en elektrochemische glazen cellen van 500 ml met behulp van Marine 2216E vloeibaar medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).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 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0016 6N H26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 gistextract en 0,1 ijzercitraat.Autoclaaf bij 121°C gedurende 20 minuten vóór inenting.Tel sessiele en planktoncellen met een hemocytometer onder een lichtmicroscoop bij een vergroting van 400x.De initiële concentratie van plankton Pseudomonas aeruginosa onmiddellijk na inenting was ongeveer 106 cellen/ml.
Elektrochemische tests werden uitgevoerd in een klassieke glascel met drie elektroden met een gemiddeld volume van 500 ml.De platinaplaat en de verzadigde calomelelektrode (SAE) werden met de reactor verbonden via Luggin-capillairen gevuld met zoutbruggen, die respectievelijk dienden als tegen- en referentie-elektroden.Voor de vervaardiging van werkelektroden werd aan elk monster een met rubber beklede koperdraad bevestigd en bedekt met epoxyhars, waardoor aan één zijde ongeveer 1 cm2 onbeschermd gebied voor de werkelektrode overbleef.Tijdens elektrochemische metingen werden de monsters in het 2216E-medium geplaatst en in een waterbad op een constante incubatietemperatuur (37°C) gehouden.OCP-, LPR-, EIS- en potentiële dynamische polarisatiegegevens werden gemeten met behulp van een Autolab-potentiostaat (Referentie 600TM, Gamry Instruments, Inc., VS).LPR-tests werden opgenomen met een scansnelheid van 0,125 mV s-1 in het bereik van -5 tot 5 mV met Eocp en een bemonsteringssnelheid van 1 Hz.EIS werd uitgevoerd met een sinusgolf over een frequentiebereik van 0,01 tot 10.000 Hz met behulp van een aangelegde spanning van 5 mV bij stabiele Eocp.Vóór de potentiaalzwaai bevonden de elektroden zich in de inactieve modus totdat een stabiele waarde van het vrije corrosiepotentieel werd bereikt.De polarisatiecurven werden vervolgens gemeten van -0,2 tot 1,5 V als functie van Eocp bij een scansnelheid van 0,166 mV/s.Elke test werd 3 keer herhaald met en zonder P. aeruginosa.
Monsters voor metallografische analyse werden mechanisch gepolijst met nat SiC-papier met korrel 2000 en vervolgens verder gepolijst met een 0,05 µm Al203-poedersuspensie voor optische observatie.Metallografische analyse werd uitgevoerd met behulp van een optische microscoop.De monsters werden geëtst met een 10 gew.% oplossing van kaliumhydroxide 43.
Na incubatie werden de monsters driemaal gewassen met fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) en vervolgens gedurende 10 uur gefixeerd met 2,5% (v/v) glutaaraldehyde om biofilms te fixeren.Vervolgens werd het gedehydrateerd met batchgewijze ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% en 100% per volume) voordat het aan de lucht werd gedroogd.Ten slotte wordt een goudfilm op het oppervlak van het monster afgezet om geleidbaarheid voor SEM-observatie te verschaffen.SEM-beelden werden gericht op plekken met de meest sessiele P. aeruginosa-cellen op het oppervlak van elk monster.Voer een EDS-analyse uit om chemische elementen te vinden.Een Zeiss confocale laserscanmicroscoop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Duitsland) werd gebruikt om de putdiepte te meten.Om corrosieputten onder de biofilm waar te nemen, werd het testmonster eerst gereinigd volgens de Chinese Nationale Standaard (CNS) GB/T4334.4-2000 om corrosieproducten en biofilm van het oppervlak van het testmonster te verwijderen.
Röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS, ESCALAB250 oppervlakteanalysesysteem, Thermo VG, VS) analyse werd uitgevoerd met behulp van een monochromatische röntgenbron (Aluminium Kα-lijn met een energie van 1500 eV en een vermogen van 150 W) in een breed bereik van bindingsenergieën 0 onder standaardomstandigheden van –1350 eV.Spectra met hoge resolutie werden opgenomen met behulp van een transmissie-energie van 50 eV en een stap van 0,2 eV.
De geïncubeerde monsters werden verwijderd en gedurende 15 s45 voorzichtig gewassen met PBS (pH 7,4 ± 0,2).Om de bacteriële levensvatbaarheid van biofilms op monsters te observeren, werden biofilms gekleurd met behulp van de LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, VS).De kit bevat twee fluorescerende kleurstoffen: SYTO-9 groene fluorescerende kleurstof en propidiumjodide (PI) rode fluorescerende kleurstof.In CLSM vertegenwoordigen fluorescerende groene en rode stippen respectievelijk levende en dode cellen.Voor kleuring werd 1 ml van een mengsel dat 3 µl SYTO-9 en 3 µl PI-oplossing bevatte gedurende 20 minuten bij kamertemperatuur (23°C) in het donker geïncubeerd.Daarna werden de gekleurde monsters onderzocht bij twee golflengten (488 nm voor levende cellen en 559 nm voor dode cellen) met behulp van een Nikon CLSM-apparaat (C2 Plus, Nikon, Japan).De biofilmdikte werd gemeten in 3D-scanmodus.
Hoe dit artikel citeren: Li, H. et al.Microbiële corrosie van 2707 superduplex roestvrij staal door Pseudomonas aeruginosa mariene biofilm.de wetenschap.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningscorrosiescheuren van LDX 2101 duplex roestvrij staal in chlorideoplossingen in aanwezigheid van thiosulfaat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningscorrosiescheuren van LDX 2101 duplex roestvrij staal in chlorideoplossingen in aanwezigheid van thiosulfaat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 wordt in de fabrieksinstellingen weergegeven. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningscorrosiescheuren van duplex roestvrij staal LDX 2101 in chlorideoplossingen in aanwezigheid van thiosulfaat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 roestvrij staal sulfaat 分下下南性性生于中图像剧情开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 wordt in de fabrieksinstellingen geplaatst. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spanningscorrosiescheuren van duplex roestvrij staal LDX 2101 in chloride-oplossing in aanwezigheid van thiosulfaat.coroswetenschap 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effecten van oplossingswarmtebehandeling en stikstof in beschermgas op de weerstand tegen putcorrosie van hyperduplex roestvrijstalen lassen. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effecten van oplossingswarmtebehandeling en stikstof in beschermgas op de weerstand tegen putcorrosie van hyperduplex roestvrijstalen lassen.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS en Park, YS Effect van warmtebehandeling met vaste oplossing en stikstof in beschermgas op de putcorrosieweerstand van hyperduplex roestvrijstalen lassen. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS en Park, YS Effect van oplossingswarmtebehandeling en stikstof in beschermgas op de putcorrosieweerstand van superduplex roestvrijstalen lassen.koros.de wetenschap.53, 1939-1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Vergelijkend onderzoek in de chemie van microbieel en elektrochemisch geïnduceerde putjes van 316L roestvrij staal. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Vergelijkend onderzoek in de chemie van microbieel en elektrochemisch geïnduceerde putjes van 316L roestvrij staal.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. en Lewandowski, Z. Vergelijkend chemisch onderzoek van microbiologische en elektrochemische putjes van 316L roestvrij staal. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 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. en Lewandowski, Z. Vergelijkend chemisch onderzoek van microbiologische en elektrochemisch geïnduceerde putjes in 316L roestvrij staal.koros.de wetenschap.45, 2577-2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Het elektrochemische gedrag van 2205 duplex roestvrij staal in alkalische oplossingen met verschillende pH in aanwezigheid van chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Het elektrochemische gedrag van 2205 duplex roestvrij staal in alkalische oplossingen met verschillende pH in aanwezigheid van chloride.Luo H., Dong KF, Lee HG en Xiao K. Elektrochemisch gedrag van duplex roestvrij staal 2205 in alkalische oplossingen met verschillende pH in aanwezigheid van 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 碱性溶液中的电化学行为。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrochemisch gedrag van roestvrij staal in aanwezigheid van chloride bij verschillende pH in alkalische oplossing.Luo H., Dong KF, Lee HG en Xiao K. Elektrochemisch gedrag van duplex roestvrij staal 2205 in alkalische oplossingen met verschillende pH in aanwezigheid van chloride.Elektrochem.Tijdschrift.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI De invloed van mariene biofilms op corrosie: een beknopt overzicht. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI De invloed van mariene biofilms op corrosie: een beknopt overzicht.Little, BJ, Lee, JS en Ray, RI Effect van mariene biofilms op corrosie: een korte recensie. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Little, BJ, Lee, JS en Ray, RILittle, BJ, Lee, JS en Ray, RI Effect van mariene biofilms op corrosie: een korte recensie.Elektrochem.Tijdschrift.54, 2-7 (2008).