Tack för att du besöker Nature.com.Webbläsarversionen du använder har begränsat CSS-stöd.För bästa upplevelse rekommenderar vi att du använder en uppdaterad webbläsare (eller inaktiverar kompatibilitetsläge i Internet Explorer).Under tiden, för att säkerställa fortsatt support, kommer vi att rendera webbplatsen utan stilar och JavaScript.
Mikrobiell korrosion (MIC) är ett allvarligt problem i många industrier, eftersom det kan leda till enorma ekonomiska förluster.Super duplex rostfritt stål 2707 (2707 HDSS) används i marina miljöer på grund av dess utmärkta kemikaliebeständighet.Emellertid har dess resistens mot MIC inte påvisats experimentellt.Denna studie undersökte beteendet hos MIC 2707 HDSS orsakat av den marina aeroba bakterien Pseudomonas aeruginosa.Elektrokemisk analys visade att i närvaro av Pseudomonas aeruginosa biofilm i 2216E-mediet inträffar en positiv förändring av korrosionspotentialen och en ökning av korrosionsströmtätheten.Analys av röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) visade en minskning av Cr-innehållet på ytan av provet under biofilmen.Visuell analys av groparna visade att P. aeruginosa biofilm producerade ett maximalt gropdjup på 0,69 µm under 14 dagars inkubation.Även om detta är litet, indikerar det att 2707 HDSS inte är helt immun mot MIC av P. aeruginosa biofilmer.
Duplexa rostfria stål (DSS) används ofta i olika industrier på grund av den perfekta kombinationen av utmärkta mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet1,2.Lokaliserad gropbildning förekommer dock fortfarande och påverkar integriteten hos detta stål3,4.DSS är inte resistent mot mikrobiell korrosion (MIC)5,6.Trots det breda utbudet av applikationer för DSS finns det fortfarande miljöer där korrosionsbeständigheten hos DSS inte är tillräcklig för långvarig användning.Detta innebär att det krävs dyrare material med högre korrosionsbeständighet.Jeon et al7 fann att även superduplexa rostfria stål (SDSS) har vissa begränsningar när det gäller korrosionsbeständighet.Därför krävs i vissa fall superduplexa rostfria stål (HDSS) med högre korrosionsbeständighet.Detta ledde till utvecklingen av höglegerade HDSS.
Korrosionsbeständighet DSS beror på förhållandet mellan alfa- och gammafaser och utarmat i Cr-, Mo- och W-områdena 8, 9, 10 intill den andra fasen.HDSS innehåller en hög halt av Cr, Mo och N11, därför har den utmärkt korrosionsbeständighet och ett högt värde (45-50) av det ekvivalenta gropfrätningsmotståndstalet (PREN) bestämt av vikt-% Cr + 3,3 (vikt-% Mo + 0,5 viktprocent) + 16 viktprocent.N12.Dess utmärkta korrosionsbeständighet beror på en balanserad sammansättning som innehåller cirka 50 % ferritiska (α) och 50 % austenitiska (γ) faser.HDSS har bättre mekaniska egenskaper och högre motståndskraft mot kloridkorrosion.Förbättrad korrosionsbeständighet utökar användningen av HDSS i mer aggressiva kloridmiljöer såsom marina miljöer.
MIC är ett stort problem i många industrier som olje- och gas- och vattenindustrin14.MIC står för 20 % av alla korrosionsskador15.MIC är en bioelektrokemisk korrosion som kan observeras i många miljöer.Biofilmer som bildas på metallytor förändrar de elektrokemiska förhållandena och påverkar därmed korrosionsprocessen.Det anses allmänt att MIC-korrosion orsakas av biofilmer.Elektrogena mikroorganismer äter bort metaller för att få den energi de behöver för att överleva17.Nya MIC-studier har visat att EET (extracellulär elektronöverföring) är den hastighetsbegränsande faktorn i MIC inducerad av elektrogena mikroorganismer.Zhang et al.18 visade att elektronförmedlare accelererar överföringen av elektroner mellan Desulfovibrio sessificans-celler och 304 rostfritt stål, vilket resulterar i allvarligare MIC-attack.Anning et al.19 och Wenzlaff et al.20 har visat att biofilmer av frätande sulfatreducerande bakterier (SRB) kan direkt absorbera elektroner från metallsubstrat, vilket resulterar i allvarliga gropfrätningar.
DSS är känt för att vara känsligt för MIC i media som innehåller SRB, järnreducerande bakterier (IRB), etc. 21 .Dessa bakterier orsakar lokaliserad gropbildning på ytan av DSS under biofilmer22,23.Till skillnad från DSS är HDSS24 MIC inte välkänd.
Pseudomonas aeruginosa är en gramnegativ, rörlig, stavformad bakterie som är allmänt spridd i naturen25.Pseudomonas aeruginosa är också en viktig mikrobiell grupp i den marina miljön, vilket orsakar förhöjda MIC-koncentrationer.Pseudomonas är aktivt involverad i korrosionsprocessen och är erkänd som en pionjärkolonisator under biofilmbildning.Mahat et al.28 och Yuan et al.29 visade att Pseudomonas aeruginosa tenderar att öka korrosionshastigheten för mjukt stål och legeringar i vattenmiljöer.
Huvudsyftet med detta arbete var att undersöka egenskaperna hos MIC 2707 HDSS orsakad av den marina aeroba bakterien Pseudomonas aeruginosa med hjälp av elektrokemiska metoder, ytanalysmetoder och korrosionsproduktanalys.Elektrokemiska studier, inklusive öppen kretspotential (OCP), linjär polarisationsresistans (LPR), elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS) och potentiell dynamisk polarisation, utfördes för att studera beteendet hos MIC 2707 HDSS.Energidispersiv spektrometrisk analys (EDS) utfördes för att detektera kemiska element på en korroderad yta.Dessutom användes röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) för att bestämma stabiliteten av passivering av oxidfilm under påverkan av en marin miljö innehållande Pseudomonas aeruginosa.Groparnas djup mättes under ett konfokalt laserskanningsmikroskop (CLSM).
Tabell 1 visar den kemiska sammansättningen av 2707 HDSS.Tabell 2 visar att 2707 HDSS har utmärkta mekaniska egenskaper med en sträckgräns på 650 MPa.På fig.1 visar den optiska mikrostrukturen av lösningsvärmebehandlad 2707 HDSS.I mikrostrukturen innehållande cirka 50 % austenit- och 50 % ferritfaser är långsträckta band av austenit- och ferritfaser utan sekundära faser synliga.
På fig.2a visar potentialen för öppen krets (Eocp) kontra exponeringstid för 2707 HDSS i 2216E abiotiskt medium och P. aeruginosa-buljong under 14 dagar vid 37°C.Den visar att den största och mest betydande förändringen i Eocp sker inom de första 24 timmarna.Eocp-värdena i båda fallen toppade på -145 mV (jämfört med SCE) runt 16 timmar och sjönk sedan kraftigt och nådde -477 mV (jämfört med SCE) och -236 mV (jämfört med SCE) för det abiotiska provet.och P Pseudomonas aeruginosa kuponger, respektive).Efter 24 timmar var Eocp 2707 HDSS-värdet för P. aeruginosa relativt stabilt vid -228 mV (jämfört med SCE), medan motsvarande värde för icke-biologiska prover var ungefär -442 mV (jämfört med SCE).Eocp i närvaro av P. aeruginosa var ganska lågt.
Elektrokemisk studie av 2707 HDSS-prover i abiotiskt medium och Pseudomonas aeruginosa-buljong vid 37 °C:
(a) Eocp som en funktion av exponeringstiden, (b) polarisationskurvor vid dag 14, (c) Rp som en funktion av exponeringstiden och (d) icorr som en funktion av exponeringstiden.
Tabell 3 visar de elektrokemiska korrosionsparametrarna för 2707 HDSS-prover exponerade för abiotiska och Pseudomonas aeruginosa-ympade media under en period av 14 dagar.Tangenterna för anod- och katodkurvorna extrapolerades för att erhålla skärningar som gav korrosionsströmtäthet (icorr), korrosionspotential (Ecorr) och Tafel-lutning (βα och βc) enligt standardmetoder30,31.
Såsom visas i fig.2b resulterade en förskjutning uppåt i P. aeruginosa-kurvan i en ökning av Ecorr jämfört med den abiotiska kurvan.Icorr-värdet, som är proportionellt mot korrosionshastigheten, ökade till 0,328 µA cm-2 i Pseudomonas aeruginosa-provet, vilket är fyra gånger högre än i det icke-biologiska provet (0,087 µA cm-2).
LPR är en klassisk oförstörande elektrokemisk metod för snabb korrosionsanalys.Den har också använts för att studera MIC32.På fig.2c visar polarisationsresistansen (Rp) som en funktion av exponeringstiden.Ett högre Rp-värde betyder mindre korrosion.Inom de första 24 timmarna nådde Rp 2707 HDSS en topp på 1955 kΩ cm2 för abiotiska prover och 1429 kΩ cm2 för Pseudomonas aeruginosa-prover.Figur 2c visar också att Rp-värdet minskade snabbt efter en dag och sedan förblev relativt oförändrat under de följande 13 dagarna.Rp-värdet för ett Pseudomonas aeruginosa-prov är cirka 40 kΩ cm2, vilket är mycket lägre än värdet på 450 kΩ cm2 för ett icke-biologiskt prov.
Värdet på icorr är proportionellt mot den enhetliga korrosionshastigheten.Dess värde kan beräknas från följande Stern-Giri-ekvation:
Enligt Zoe et al.33 togs det typiska värdet för Tafel-lutningen B i detta arbete till 26 mV/dec.Figur 2d visar att det icke-biologiska provet 2707 förblev relativt stabilt medan P. aeruginosa-provet fluktuerade kraftigt efter de första 24 timmarna.Icorr-värdena för P. aeruginosa-prover var en storleksordning högre än för icke-biologiska kontroller.Denna trend överensstämmer med resultaten av polarisationsmotstånd.
EIS är en annan oförstörande metod som används för att karakterisera elektrokemiska reaktioner på korroderade ytor.Impedansspektra och beräknade kapacitansvärden för prover exponerade för abiotisk miljö och Pseudomonas aeruginosa-lösning, passiv film/biofilmresistans Rb bildad på provytan, laddningsöverföringsresistans Rct, elektrisk dubbelskiktskapacitans Cdl (EDL) och konstanta QCPE-faselementparametrar (CPE).Dessa parametrar analyserades ytterligare genom att anpassa data med användning av en ekvivalent krets (EEC) modell.
På fig.3 visar typiska Nyquist-plottar (a och b) och Bode-plots (a' och b') för 2707 HDSS-prover i abiotiska medier och P. aeruginosa-buljong för olika inkubationstider.Diametern på Nyquistringen minskar i närvaro av Pseudomonas aeruginosa.Bode-diagrammet (fig. 3b') visar ökningen i total impedans.Information om relaxationstidskonstanten kan erhållas från fasmaxima.På fig.4 visar de fysiska strukturerna baserade på ett monolager (a) och ett dubbellager (b) och motsvarande EEC.CPE införs i EEC-modellen.Dess admittans och impedans uttrycks enligt följande:
Två fysiska modeller och motsvarande ekvivalenta kretsar för att passa impedansspektrumet för prov 2707 HDSS:
där Y0 är KPI-värdet, j är det imaginära talet eller (-1)1/2, ω är vinkelfrekvensen, n är KPI-effektindexet mindre än ett35.Laddningsöverföringsresistansinversionen (dvs. 1/Rct) motsvarar korrosionshastigheten.Ju mindre Rct, desto högre korrosionshastighet27.Efter 14 dagars inkubation nådde Rct av Pseudomonas aeruginosa prover 32 kΩ cm2, vilket är mycket mindre än 489 kΩ cm2 för icke-biologiska prover (tabell 4).
CLSM-bilderna och SEM-bilderna i figur 5 visar tydligt att biofilmbeläggningen på ytan av HDSS-prov 2707 efter 7 dagar är tät.Men efter 14 dagar var biofilmtäckningen dålig och några döda celler dök upp.Tabell 5 visar biofilmtjockleken på 2707 HDSS-prover efter exponering för P. aeruginosa i 7 och 14 dagar.Den maximala biofilmtjockleken ändrades från 23,4 µm efter 7 dagar till 18,9 µm efter 14 dagar.Den genomsnittliga biofilmtjockleken bekräftade också denna trend.Den minskade från 22,2 ± 0,7 μm efter 7 dagar till 17,8 ± 1,0 μm efter 14 dagar.
(a) 3D CLSM-bild efter 7 dagar, (b) 3D CLSM-bild efter 14 dagar, (c) SEM-bild efter 7 dagar och (d) SEM-bild efter 14 dagar.
EMF avslöjade kemiska element i biofilmer och korrosionsprodukter på prover exponerade för P. aeruginosa i 14 dagar.På fig.Figur 6 visar att innehållet av C, N, O och P i biofilmer och korrosionsprodukter är betydligt högre än i rena metaller, eftersom dessa grundämnen är förknippade med biofilmer och deras metaboliter.Mikrober behöver bara spårmängder av krom och järn.Höga halter av Cr och Fe i biofilmen och korrosionsprodukter på ytan av proverna tyder på att metallmatrisen har förlorat element på grund av korrosion.
Efter 14 dagar observerades gropar med och utan P. aeruginosa i medium 2216E.Före inkubation var ytan på proverna slät och defektfri (Fig. 7a).Efter inkubation och avlägsnande av biofilm och korrosionsprodukter undersöktes de djupaste groparna på ytan av proverna med CLSM, som visas i Fig. 7b och c.Inga uppenbara gropfrätningar hittades på ytan av icke-biologiska kontroller (maximalt gropdjup 0,02 µm).Det maximala gropdjupet orsakat av P. aeruginosa var 0,52 µm efter 7 dagar och 0,69 µm efter 14 dagar, baserat på det genomsnittliga maximala gropdjupet från 3 prover (10 maximala gropdjup valdes ut för varje prov).Uppnående av 0,42 ± 0,12 µm respektive 0,52 ± 0,15 µm (tabell 5).Dessa håldjupsvärden är små men viktiga.
(a) före exponering, (b) 14 dagar i abiotisk miljö och (c) 14 dagar i Pseudomonas aeruginosa-buljong.
På fig.Tabell 8 visar XPS-spektra för olika provytor, och den kemiska sammansättningen som analyserats för varje yta sammanfattas i Tabell 6. I Tabell 6 var atomprocenthalterna Fe och Cr i närvaro av P. aeruginosa (prov A och B) mycket lägre än för icke-biologiska kontroller.(prov C och D).För ett P. aeruginosa-prov anpassades spektralkurvan vid nivån av Cr 2p-kärnan till fyra toppkomponenter med bindningsenergier (BE) på 574,4, 576,6, 578,3 och 586,8 eV, vilket kan hänföras till Cr, Cr2O3, CrO3 .och Cr(OH)3, respektive (fig. 9a och b).För icke-biologiska prover innehåller spektrumet för huvud-Cr2p-nivån två huvudtoppar för Cr (573,80 eV för BE) och Cr2O3 (575,90 eV för BE) i figurerna.9c respektive d.Den mest slående skillnaden mellan abiotiska prover och P. aeruginosa-prover var närvaron av Cr6+ och en högre relativ andel Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) under biofilmen.
Det breda XPS-spektrat för ytan av prov 2707 HDSS i två medier är 7 respektive 14 dagar.
(a) 7 dagars exponering för P. aeruginosa, (b) 14 dagars exponering för P. aeruginosa, (c) 7 dagar i en abiotisk miljö och (d) 14 dagar i en abiotisk miljö.
HDSS uppvisar en hög nivå av korrosionsbeständighet i de flesta miljöer.Kim et al.2 rapporterade att HDSS UNS S32707 identifierades som en höglegerad DSS med ett PREN högre än 45. PREN-värdet för prov 2707 HDSS i detta arbete var 49. Detta beror på det höga krominnehållet och det höga innehållet av molybden och nickel, som är användbara i sura miljöer.och miljöer med hög kloridhalt.Dessutom är en välbalanserad sammansättning och defektfri mikrostruktur fördelaktigt för strukturell stabilitet och korrosionsbeständighet.Men trots sin utmärkta kemiska resistens tyder experimentella data i detta arbete på att 2707 HDSS inte är helt immun mot P. aeruginosa biofilm MIC.
Elektrokemiska resultat visade att korrosionshastigheten för 2707 HDSS i P. aeruginosa-buljong ökade signifikant efter 14 dagar jämfört med den icke-biologiska miljön.I figur 2a observerades en minskning av Eocp både i det abiotiska mediet och i P. aeruginosa-buljong under de första 24 timmarna.Därefter täcker biofilmen helt provets yta och Eocp blir relativt stabil36.Den biologiska Eocp-nivån var dock mycket högre än den icke-biologiska Eocp-nivån.Det finns skäl att tro att denna skillnad är förknippad med bildandet av P. aeruginosa-biofilmer.På fig.2d i närvaro av P. aeruginosa nådde icorr 2707 HDSS-värdet 0,627 μA cm-2, vilket är en storleksordning högre än den för den abiotiska kontrollen (0,063 μA cm-2), vilket överensstämde med det uppmätta Rct-värdet av EIS.Under de första dagarna ökade impedansvärdena i P. aeruginosa-buljongen på grund av fästningen av P. aeruginosa-celler och bildandet av biofilmer.Men när biofilmen helt täcker provytan minskar impedansen.Skyddsskiktet angrips främst på grund av bildandet av biofilmer och biofilmmetaboliter.Följaktligen minskade korrosionsbeständigheten med tiden och vidhäftningen av P. aeruginosa orsakade lokal korrosion.Trenderna i abiotiska miljöer var annorlunda.Korrosionsbeständigheten för den icke-biologiska kontrollen var mycket högre än motsvarande värde för proverna exponerade för P. aeruginosa-buljong.Dessutom, för abiotiska accessioner, nådde Rct 2707 HDSS-värdet 489 kΩ cm2 på dag 14, vilket är 15 gånger högre än Rct-värdet (32 kΩ cm2) i närvaro av P. aeruginosa.Således har 2707 HDSS utmärkt korrosionsbeständighet i en steril miljö, men är inte resistent mot MIC från P. aeruginosa biofilmer.
Dessa resultat kan också observeras från polarisationskurvorna i Fig.2b.Anodförgrening har associerats med Pseudomonas aeruginosa biofilmbildning och metalloxidationsreaktioner.I detta fall är den katodiska reaktionen reduktionen av syre.Närvaron av P. aeruginosa ökade signifikant korrosionsströmtätheten, ungefär en storleksordning högre än i den abiotiska kontrollen.Detta indikerar att P. aeruginosa biofilm förstärker lokal korrosion av 2707 HDSS.Yuan et al.29 fann att korrosionsströmtätheten för Cu-Ni 70/30-legeringen ökade under inverkan av P. aeruginosa biofilm.Detta kan bero på biokatalys av syrereduktion av Pseudomonas aeruginosa biofilmer.Denna observation kan också förklara MIC 2707 HDSS i detta arbete.Det kan också finnas mindre syre under aeroba biofilmer.Därför kan vägran att återpassivera metallytan med syre vara en faktor som bidrar till MIC i detta arbete.
Dickinson et al.38 föreslog att hastigheten för kemiska och elektrokemiska reaktioner kan påverkas direkt av den metaboliska aktiviteten hos fastsittande bakterier på provytan och arten av korrosionsprodukterna.Som visas i figur 5 och tabell 5 minskade antalet celler och biofilmtjockleken efter 14 dagar.Detta kan rimligen förklaras av det faktum att efter 14 dagar dog de flesta av de fastsittande cellerna på ytan av 2707 HDSS på grund av näringsutarmning i 2216E-mediet eller frisättning av giftiga metalljoner från 2707 HDSS-matrisen.Detta är en begränsning av batch-experiment.
I detta arbete bidrog en P. aeruginosa-biofilm till lokal utarmning av Cr och Fe under biofilmen på ytan av 2707 HDSS (Fig. 6).Tabell 6 visar minskningen av Fe och Cr i prov D jämfört med prov C, vilket indikerar att det lösta Fe och Cr orsakat av P. aeruginosa biofilmen kvarstod under de första 7 dagarna.2216E-miljön används för att simulera den marina miljön.Den innehåller 17700 ppm Cl-, vilket är jämförbart med innehållet i naturligt havsvatten.Närvaron av 17700 ppm Cl- var huvudorsaken till minskningen av Cr i 7- och 14-dagars abiotiska prover analyserade med XPS.Jämfört med P. aeruginosa-prover var upplösningen av Cr i abiotiska prover mycket mindre på grund av den starka resistensen hos 2707 HDSS mot klor under abiotiska förhållanden.På fig.9 visar närvaron av Cr6+ i den passiverande filmen.Det kan vara involverat i avlägsnandet av krom från stålytor med P. aeruginosa biofilmer, som föreslagits av Chen och Clayton.
På grund av bakterietillväxt var pH-värdena i mediet före och efter odling 7,4 respektive 8,2.Under P. aeruginosa-biofilmen är det alltså osannolikt att korrosion av organisk syra bidrar till detta arbete på grund av det relativt höga pH-värdet i bulkmediet.Det icke-biologiska kontrollmediets pH förändrades inte signifikant (från initialt 7,4 till slutligt 7,5) under testperioden på 14 dagar.Ökningen av pH i inokuleringsmediet efter inkubation var associerad med den metaboliska aktiviteten av P. aeruginosa och visade sig ha samma effekt på pH i frånvaro av testremsor.
Som visas i figur 7 var det maximala gropdjupet orsakat av P. aeruginosa biofilm 0,69 µm, vilket är mycket större än det för det abiotiska mediet (0,02 µm).Detta överensstämmer med de elektrokemiska data som beskrivits ovan.Gropdjupet på 0,69 µm är mer än tio gånger mindre än värdet på 9,5 µm som rapporterats för 2205 DSS under samma förhållanden.Dessa data visar att 2707 HDSS uppvisar bättre motstånd mot MIC än 2205 DSS.Detta borde inte komma som en överraskning eftersom 2707 HDSS har högre Cr-nivåer som ger längre passivering, svårare att depassivera P. aeruginosa och på grund av sin balanserade fasstruktur utan skadlig sekundär nederbörd orsakar gropbildning.
Sammanfattningsvis hittades MIC-gropar på ytan av 2707 HDSS i P. aeruginosa-buljong jämfört med obetydliga gropar i den abiotiska miljön.Detta arbete visar att 2707 HDSS har bättre resistens mot MIC än 2205 DSS, men den är inte helt immun mot MIC på grund av P. aeruginosa biofilm.Dessa resultat hjälper till vid valet av lämpliga rostfria stål och förväntad livslängd för den marina miljön.
Kupong för 2707 HDSS tillhandahållen av Northeastern University (NEU) School of Metallurgy i Shenyang, Kina.Elementarsammansättningen av 2707 HDSS visas i tabell 1, som analyserades av NEU:s materialanalys- och testavdelning.Alla prover behandlades för fast lösning vid 1180°C under 1 timme.Före korrosionstestning polerades en myntformad 2707 HDSS med en övre öppen yta på 1 cm2 till 2000 grit med kiselkarbidsandpapper och polerades sedan med en 0,05 µm Al2O3-pulverslurry.Sidorna och botten är skyddade med inert färg.Efter torkning tvättades proverna med sterilt avjoniserat vatten och steriliserades med 75% (v/v) etanol under 0,5 timmar.De lufttorkades sedan under ultraviolett (UV) ljus i 0,5 timmar före användning.
Marine Pseudomonas aeruginosa stam MCCC 1A00099 köptes från Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Kina.Pseudomonas aeruginosa odlades under aeroba betingelser vid 37°C i 250 ml kolvar och 500 ml elektrokemiska glasceller med användning av Marine 2216E flytande medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kina).Medium contains (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 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 jästextrakt och 0,1 järncitrat.Autoklavera vid 121°C i 20 minuter före inokulering.Räkna fastsittande och planktoniska celler med en hemocytometer under ett ljusmikroskop vid 400x förstoring.Den initiala koncentrationen av plankton Pseudomonas aeruginosa omedelbart efter inokulering var cirka 106 celler/ml.
Elektrokemiska tester utfördes i en klassisk glascell med tre elektroder med en medelvolym på 500 ml.Platinaarket och den mättade kalomelelektroden (SAE) kopplades till reaktorn genom Luggin-kapillärer fyllda med saltbryggor, vilka fungerade som mot- respektive referenselektroder.För tillverkning av arbetselektroder fästes gummerad koppartråd till varje prov och täcktes med epoxiharts, vilket lämnade cirka 1 cm2 oskyddat område för arbetselektroden på ena sidan.Under elektrokemiska mätningar placerades proverna i 2216E-mediet och hölls vid en konstant inkubationstemperatur (37°C) i ett vattenbad.OCP, LPR, EIS och potentiell dynamisk polarisationsdata mättes med en Autolab-potentiostat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).LPR-tester registrerades med en skanningshastighet på 0,125 mV s-1 i intervallet -5 till 5 mV med Eocp och en samplingshastighet på 1 Hz.EIS utfördes med en sinusvåg över ett frekvensområde på 0,01 till 10 000 Hz med användning av en applicerad spänning på 5 mV vid Eocp i stabilt tillstånd.Före potentialsvepet var elektroderna i viloläge tills ett stabilt värde på den fria korrosionspotentialen nåddes.Polarisationskurvorna mättes sedan från -0,2 till 1,5 V som en funktion av Eocp vid en skanningshastighet av 0,166 mV/s.Varje test upprepades 3 gånger med och utan P. aeruginosa.
Prover för metallografisk analys polerades mekaniskt med vått 2000-korn SiC-papper och polerades sedan ytterligare med en 0,05 µm Al2O3-pulversuspension för optisk observation.Metallografisk analys utfördes med användning av ett optiskt mikroskop.Proverna etsades med en 10 viktprocent lösning av kaliumhydroxid 43.
Efter inkubation tvättades proverna 3 gånger med fosfatbuffrad saltlösning (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) och fixerades sedan med 2,5 % (v/v) glutaraldehyd i 10 timmar för att fixera biofilmer.Den dehydratiserades sedan med satsvis etanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% och 100% i volym) före lufttorkning.Slutligen avsätts en guldfilm på ytan av provet för att ge konduktivitet för SEM-observation.SEM-bilder fokuserades på fläckar med de mest sessila P. aeruginosa-cellerna på ytan av varje prov.Utför en EDS-analys för att hitta kemiska grundämnen.Ett Zeiss konfokalt laserskanningsmikroskop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Tyskland) användes för att mäta gropdjupet.För att observera korrosionsgropar under biofilmen, rengjordes testprovet först enligt den kinesiska nationella standarden (CNS) GB/T4334.4-2000 för att avlägsna korrosionsprodukter och biofilm från testprovets yta.
Röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS, ESCALAB250 ytanalyssystem, Thermo VG, USA) analys utfördes med användning av en monokromatisk röntgenkälla (Aluminium Kα-linje med en energi på 1500 eV och en effekt på 150 W) inom ett brett spektrum av bindningsenergier 0 under standardförhållanden på –1350 eV.Högupplösta spektra registrerades med användning av en transmissionsenergi på 50 eV och ett steg på 0,2 eV.
De inkuberade proverna avlägsnades och tvättades försiktigt med PBS (pH 7,4 ± 0,2) under 15 s45.För att observera bakteriell livsduglighet för biofilmer på prover färgades biofilmer med LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Satsen innehåller två fluorescerande färgämnen: SYTO-9 grönt fluorescerande färgämne och propidiumjodid (PI) rött fluorescerande färgämne.I CLSM representerar fluorescerande gröna och röda prickar levande respektive döda celler.För färgning inkuberades 1 ml av en blandning innehållande 3 µl SYTO-9 och 3 µl PI-lösning i 20 minuter vid rumstemperatur (23°C) i mörker.Därefter undersöktes de färgade proverna vid två våglängder (488 nm för levande celler och 559 nm för döda celler) med användning av en Nikon CLSM-apparat (C2 Plus, Nikon, Japan).Biofilmtjockleken mättes i 3D-skanningsläge.
Hur man citerar den här artikeln: Li, H. et al.Mikrobiell korrosion av 2707 super duplex rostfritt stål av Pseudomonas aeruginosa marin biofilm.vetenskapen.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sprickbildning av spänningskorrosion av LDX 2101 duplext rostfritt stål i kloridlösningar i närvaro av tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sprickbildning av spänningskorrosion av LDX 2101 duplext rostfritt stål i kloridlösningar i närvaro av tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sprickbildning av spänningskorrosion av duplext rostfritt stål LDX 2101 i kloridlösningar i närvaro av tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溺 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相stainless steel在福代sulfate分下下南性性生于中倾僅倧性生于中倾僅倉。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sprickbildning av spänningskorrosion av duplext rostfritt stål LDX 2101 i kloridlösning i närvaro av tiosulfat.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekter av lösningsvärmebehandling och kväve i skyddsgas på motståndet mot gropkorrosion hos svetsar i hyperduplex rostfritt stål. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekter av lösningsvärmebehandling och kväve i skyddsgas på motståndet mot gropkorrosion hos svetsar i hyperduplex rostfritt stål.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS och Park, YS Effekten av värmebehandling i fast lösning och kväve i skyddsgas på gropkorrosionsbeständigheten hos svetsar i hyperduplex rostfritt stål. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS och Park, YS Effekt av lösningsvärmebehandling och kväve i skyddsgas på gropkorrosionsbeständigheten hos svetsar i superduplex rostfritt stål.koros.vetenskapen.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Jämförande studie i kemi av mikrobiellt och elektrokemiskt inducerad gropfrätning av 316L rostfritt stål. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Jämförande studie i kemi av mikrobiellt och elektrokemiskt inducerad gropfrätning av 316L rostfritt stål.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. och Lewandowski, Z. Jämförande kemisk studie av mikrobiologisk och elektrokemisk gropfrätning av 316L rostfritt stål. 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. och Lewandowski, Z. Jämförande kemisk studie av mikrobiologisk och elektrokemiskt inducerad gropbildning i 316L rostfritt stål.koros.vetenskapen.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Det elektrokemiska beteendet hos 2205 duplext rostfritt stål i alkaliska lösningar med olika pH i närvaro av klorid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Det elektrokemiska beteendet hos 2205 duplext rostfritt stål i alkaliska lösningar med olika pH i närvaro av klorid.Luo H., Dong KF, Lee HG och Xiao K. Elektrokemiskt beteende hos duplext rostfritt stål 2205 i alkaliska lösningar med olika pH i närvaro av klorid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG och Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的倦茺 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrokemiskt beteende hos 双相rostfritt stål i närvaro av klorid vid olika pH i alkalisk lösning.Luo H., Dong KF, Lee HG och Xiao K. Elektrokemiskt beteende hos duplext rostfritt stål 2205 i alkaliska lösningar med olika pH i närvaro av klorid.Electrochem.Tidskrift.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Inverkan av marina biofilmer på korrosion: En kortfattad recension. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Inverkan av marina biofilmer på korrosion: En kortfattad recension.Little, BJ, Lee, JS och Ray, RI Effekten av marina biofilmer på korrosion: en kort recension. 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 och Ray, RI Effekten av marina biofilmer på korrosion: en kort recension.Electrochem.Tidskrift.54, 2-7 (2008).