Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Kullandığınız tarayıcı sürümünün CSS desteği sınırlıdır.En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Bu arada desteğin devamını sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan oluşturacağız.
Mikrobiyal korozyon (MIC), büyük ekonomik kayıplara yol açabileceğinden birçok endüstride ciddi bir sorundur.Süper dubleks paslanmaz çelik 2707 (2707 HDSS), mükemmel kimyasal direnci nedeniyle deniz ortamlarında kullanılmaktadır.Ancak MİK'e direnci deneysel olarak gösterilememiştir.Bu çalışma, deniz aerobik bakterisi Pseudomonas aeruginosa'nın neden olduğu MIC 2707 HDSS'nin davranışını inceledi.Elektrokimyasal analiz, 2216E ortamında Pseudomonas aeruginosa biyofilminin varlığında korozyon potansiyelinde pozitif bir değişimin ve korozyon akım yoğunluğunda bir artışın meydana geldiğini göstermiştir.X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizi, biyofilm altındaki numunenin yüzeyindeki Cr içeriğinde bir azalma olduğunu gösterdi.Çukurların görsel analizi, P. aeruginosa biyofilminin 14 günlük inkübasyon sırasında maksimum 0,69 µm çukur derinliği ürettiğini gösterdi.Bu küçük olmasına rağmen 2707 HDSS'nin P. aeruginosa biyofilmlerinin MIC'sine karşı tamamen bağışık olmadığını gösterir.
Dubleks paslanmaz çelikler (DSS), mükemmel mekanik özellikler ve korozyon direncinin mükemmel birleşimi nedeniyle çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır1,2.Bununla birlikte, yerel çukurlaşma hala meydana gelir ve bu çeliğin bütünlüğünü etkiler3,4.DSS mikrobiyal korozyona (MIC)5,6 dayanıklı değildir.DSS'nin geniş uygulama yelpazesine rağmen hala DSS'nin korozyon direncinin uzun süreli kullanım için yeterli olmadığı ortamlar bulunmaktadır.Bu, korozyon direnci daha yüksek olan daha pahalı malzemelerin gerekli olduğu anlamına gelir.Jeon ve arkadaşları7 süper dubleks paslanmaz çeliklerin (SDSS) bile korozyon direnci açısından bazı sınırlamalara sahip olduğunu bulmuşlardır.Bu nedenle bazı durumlarda korozyon direnci daha yüksek olan süper dubleks paslanmaz çeliklere (HDSS) ihtiyaç duyulmaktadır.Bu, yüksek alaşımlı HDSS'nin geliştirilmesine yol açtı.
Korozyon direnci DSS, alfa ve gama fazlarının oranına bağlıdır ve ikinci faza bitişik Cr, Mo ve W bölgelerinde 8, 9, 10 tükenir.HDSS, yüksek oranda Cr, Mo ve N11 içerir, bu nedenle mükemmel korozyon direncine ve ağırlıkça %Cr + 3,3 (ağırlıkça %Mo +) ile belirlenen eşdeğer çukurlaşma direnci numarasının (PREN) yüksek değerine (45-50) sahiptir. ağırlıkça %0,5 + ağırlıkça %16N12.Mükemmel korozyon direnci, yaklaşık %50 ferritik (α) ve %50 ostenitik (γ) fazlar içeren dengeli bir bileşime bağlıdır.HDSS daha iyi mekanik özelliklere ve klorür korozyonuna karşı daha yüksek dirence sahiptir.Geliştirilmiş korozyon direnci, HDSS'nin deniz ortamları gibi daha agresif klorür ortamlarında kullanımını genişletir.
MIC'ler petrol, gaz ve su endüstrileri gibi birçok endüstride önemli bir sorundur14.MIC, tüm korozyon hasarlarının %20'sinden sorumludur15.MIC birçok ortamda gözlenebilen biyoelektrokimyasal bir korozyondur.Metal yüzeylerde oluşan biyofilmler elektrokimyasal koşulları değiştirerek korozyon sürecini etkiler.MİK korozyonunun biyofilmlerden kaynaklandığına yaygın olarak inanılmaktadır.Elektrojenik mikroorganizmalar hayatta kalmak için ihtiyaç duydukları enerjiyi elde etmek için metalleri yerler17.Son MİK çalışmaları, EET'nin (hücre dışı elektron transferi), elektrojenik mikroorganizmalar tarafından indüklenen MİK'te hız sınırlayıcı faktör olduğunu göstermiştir.Zhang ve diğerleri.18, elektron aracılarının Desulfovibrio sessificans hücreleri ile 304 paslanmaz çelik arasındaki elektron transferini hızlandırdığını ve bunun daha şiddetli MIC saldırısına yol açtığını gösterdi.Anning ve ark.19 ve Wenzlaff ve ark.Şekil 20, aşındırıcı sülfat indirgeyici bakterilerin (SRB'ler) biyofilmlerinin, metal substratlardan elektronları doğrudan emebildiğini ve bunun da ciddi çukurlaşmaya neden olduğunu göstermiştir.
DSS'nin, SRB'ler, demir azaltıcı bakteriler (IRB'ler) vb. içeren ortamlarda MIC'ye duyarlı olduğu bilinmektedir. 21.Bu bakteriler biyofilmler22,23altında DSS yüzeyinde lokalize çukurlaşmaya neden olur.DSS'den farklı olarak HDSS24 MIC iyi bilinmemektedir.
Pseudomonas aeruginosa, doğada yaygın olarak bulunan Gram negatif, hareketli, çubuk şeklinde bir bakteridir25.Pseudomonas aeruginosa aynı zamanda deniz ortamında yüksek MİK konsantrasyonlarına neden olan önemli bir mikrobiyal gruptur.Pseudomonas korozyon sürecine aktif olarak katılmaktadır ve biyofilm oluşumu sırasında öncü kolonileştirici olarak tanınmaktadır.Mahat ve ark.28 ve Yuan ve ark.29, Pseudomonas aeruginosa'nın su ortamlarında yumuşak çelik ve alaşımların korozyon hızını artırma eğiliminde olduğunu gösterdi.
Bu çalışmanın temel amacı, deniz aerobik bakterisi Pseudomonas aeruginosa'nın neden olduğu MIC 2707 HDSS'nin özelliklerini elektrokimyasal yöntemler, yüzey analiz yöntemleri ve korozyon ürün analizi kullanarak araştırmaktı.MIC 2707 HDSS'nin davranışını incelemek için açık devre potansiyeli (OCP), doğrusal polarizasyon direnci (LPR), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve potansiyel dinamik polarizasyonu içeren elektrokimyasal çalışmalar yapıldı.Aşınmış bir yüzeydeki kimyasal elementleri tespit etmek için enerji dağılımlı spektrometrik analiz (EDS) gerçekleştirildi.Ek olarak, Pseudomonas aeruginosa içeren deniz ortamının etkisi altında oksit film pasifleşmesinin stabilitesini belirlemek için X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanıldı.Çukurların derinliği eş odaklı lazer tarama mikroskobu (CLSM) altında ölçüldü.
Tablo 1, 2707 HDSS'nin kimyasal bileşimini göstermektedir.Tablo 2, 2707 HDSS'nin 650 MPa akma dayanımıyla mükemmel mekanik özelliklere sahip olduğunu göstermektedir.Şek.Şekil 1, çözeltiyle ısıl işleme tabi tutulmuş 2707 HDSS'nin optik mikro yapısını gösterir.Yaklaşık %50 östenit ve %50 ferrit fazı içeren mikro yapıda, ikincil fazlar olmaksızın ostenit ve ferrit fazlarının uzun bantları görülmektedir.
Şek.Şekil 2a, 2216E abiyotik ortamda ve P. aeruginosa et suyunda 37°C'de 14 gün boyunca 2707 HDSS için açık devre potansiyeline (Eocp) karşı maruz kalma süresini gösterir.Eocp'deki en büyük ve en önemli değişimin ilk 24 saat içinde meydana geldiğini gösteriyor.Her iki durumda da Eocp değerleri 16 saat civarında -145 mV'de (SCE'ye kıyasla) zirve yaptı ve ardından keskin bir şekilde düşerek abiyotik numune için -477 mV'ye (SCE'ye kıyasla) ve -236 mV'ye (SCE'ye kıyasla) ulaştı.ve sırasıyla P Pseudomonas aeruginosa kuponları).24 saat sonra P. aeruginosa için Eocp 2707 HDSS değeri -228 mV'de (SCE ile karşılaştırıldığında) nispeten stabil iken biyolojik olmayan numuneler için karşılık gelen değer yaklaşık -442 mV'dir (SCE ile karşılaştırıldığında).P. aeruginosa varlığında Eocp oldukça düşüktü.
Abiyotik ortamda ve Pseudomonas aeruginosa sıvı besiyerinde 2707 HDSS örneğinin 37 °C'de elektrokimyasal çalışması:
(a) Maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak Eocp, (b) 14. günde polarizasyon eğrileri, (c) maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak Rp ve (d) maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak icorr.
Tablo 3, 14 günlük bir süre boyunca abiyotik ve Pseudomonas aeruginosa aşılanmış ortama maruz bırakılan 2707 HDSS numunesinin elektrokimyasal korozyon parametrelerini göstermektedir.Anot ve katot eğrilerinin teğetleri, standart yöntemlere göre30,31 korozyon akım yoğunluğunu (icorr), korozyon potansiyelini (Ecorr) ve Tafel eğimini (βα ve βc) veren kesişimleri elde etmek için ekstrapole edilmiştir.
Şekil 2'de gösterildiği gibi.Şekil 2b'de P. aeruginosa eğrisindeki yukarıya doğru bir kayma, abiyotik eğriye kıyasla Ecorr'da bir artışa neden oldu.Korozyon hızıyla orantılı olan icorr değeri, Pseudomonas aeruginosa örneğinde 0,328 µA cm-2'ye yükseldi; bu değer, biyolojik olmayan numuneden (0,087 µA cm-2) dört kat daha fazlaydı.
LPR, hızlı korozyon analizi için klasik, tahribatsız bir elektrokimyasal yöntemdir.Ayrıca MIC32'yi incelemek için de kullanılmıştır.Şek.Şekil 2c, maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak polarizasyon direncini (Rp) göstermektedir.Daha yüksek Rp değeri daha az korozyon anlamına gelir.İlk 24 saat içinde Rp 2707 HDSS, abiyotik örnekler için 1955 kΩ cm2'ye ve Pseudomonas aeruginosa örnekleri için 1429 kΩ cm2'ye ulaştı.Şekil 2c ayrıca Rp değerinin bir gün sonra hızla düştüğünü ve sonraki 13 gün boyunca nispeten değişmeden kaldığını göstermektedir.Bir Pseudomonas aeruginosa örneğinin Rp değeri yaklaşık 40 kΩ cm2'dir; bu, biyolojik olmayan bir örneğin 450 kΩ cm2 değerinden çok daha düşüktür.
İkor değeri, düzgün korozyon hızıyla orantılıdır.Değeri aşağıdaki Stern-Giri denkleminden hesaplanabilir:
Zoe ve arkadaşlarına göre.Şekil 33'e göre bu çalışmada Tafel B eğiminin tipik değeri 26 mV/dec olarak alınmıştır.Şekil 2d, biyolojik olmayan numune 2707'nin sıcaklığının nispeten sabit kaldığını, P. aeruginosa numunesinin ise ilk 24 saatten sonra büyük ölçüde dalgalandığını göstermektedir.P. aeruginosa örneklerinin icorr değerleri, biyolojik olmayan kontrollere göre çok daha yüksekti.Bu eğilim polarizasyon direncinin sonuçlarıyla tutarlıdır.
EIS, aşınmış yüzeylerdeki elektrokimyasal reaksiyonları karakterize etmek için kullanılan başka bir tahribatsız yöntemdir.Abiyotik ortama ve Pseudomonas aeruginosa çözeltisine maruz kalan numunelerin empedans spektrumları ve hesaplanan kapasitans değerleri, numune yüzeyinde oluşan pasif film/biyofilm direnci Rb, yük transfer direnci Rct, elektriksel çift katmanlı kapasitans Cdl (EDL) ve sabit QCPE Faz elemanı parametreleri (CPE)Bu parametreler, bir eşdeğer devre (EEC) modeli kullanılarak verilerin yerleştirilmesiyle daha da analiz edildi.
Şek.Şekil 3, farklı inkübasyon süreleri için abiyotik ortamda ve P. aeruginosa et suyunda 2707 HDSS numunesi için tipik Nyquist grafiklerini (a ve b) ve Bode grafiklerini (a' ve b') gösterir.Nyquist halkasının çapı Pseudomonas aeruginosa varlığında azalır.Bode grafiği (Şekil 3b') toplam empedanstaki artışı göstermektedir.Gevşeme süresi sabiti hakkında bilgi faz maksimumlarından elde edilebilir.Şek.Şekil 4, bir tek katmana (a) ve bir çift katmana (b) ve karşılık gelen EEC'lere dayanan fiziksel yapıları göstermektedir.CPE, AET modeline dahil edilmiştir.Kabulü ve empedansı aşağıdaki gibi ifade edilir:
Örnek 2707 HDSS'nin empedans spektrumuna uyum sağlamak için iki fiziksel model ve bunlara karşılık gelen eşdeğer devreler:
burada Y0 KPI değerini, j sanal sayıyı veya (-1)1/2, ω açısal frekansı, n birden küçük KPI güç indeksini35 ifade etmektedir.Yük aktarım direncinin ters çevrilmesi (yani 1/Rct) korozyon hızına karşılık gelir.Rct ne kadar küçük olursa korozyon oranı da o kadar yüksek olur27.14 günlük inkübasyonun ardından Pseudomonas aeruginosa örneklerinin Rct'si 32 kΩ cm2'ye ulaştı; bu, biyolojik olmayan örneklerin 489 kΩ cm2'sinden çok daha az (Tablo 4).
Şekil 5'teki CLSM görüntüleri ve SEM görüntüleri, 7 gün sonra HDSS numunesi 2707'nin yüzeyindeki biyofilm kaplamanın yoğun olduğunu açıkça göstermektedir.Ancak 14 gün sonra biyofilm kapsamı zayıfladı ve bazı ölü hücreler ortaya çıktı.Tablo 5, 7 ve 14 gün boyunca P. aeruginosa'ya maruz bırakıldıktan sonra 2707 HDSS örneğindeki biyofilm kalınlığını göstermektedir.Maksimum biyofilm kalınlığı 7 gün sonra 23,4 µm'den 14 gün sonra 18,9 µm'ye değişti.Ortalama biyofilm kalınlığı da bu eğilimi doğruladı.7 gün sonra 22,2 ± 0,7 μm'den 14 gün sonra 17,8 ± 1,0 μm'ye düştü.
(a) 7. günde 3-D CLSM görüntüsü, (b) 14. günde 3-D CLSM görüntüsü, (c) 7. günde SEM görüntüsü ve (d) 14. günde SEM görüntüsü.
EMF, 14 gün boyunca P. aeruginosa'ya maruz kalan numunelerde biyofilmlerde ve korozyon ürünlerinde kimyasal elementler ortaya çıkardı.Şek.Şekil 6, biyofilmlerdeki ve korozyon ürünlerindeki C, N, O ve P içeriğinin, bu elementlerin biyofilmler ve bunların metabolitleri ile ilişkili olması nedeniyle saf metallerden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu göstermektedir.Mikropların yalnızca eser miktarda krom ve demire ihtiyacı vardır.Biyofilmdeki yüksek Cr ve Fe seviyeleri ve numunelerin yüzeyindeki korozyon ürünleri, metal matrisin korozyon nedeniyle element kaybettiğini göstermektedir.
14 gün sonra, 2216E ortamında P. aeruginosa içeren ve içermeyen çukurlar gözlendi.İnkübasyondan önce numunelerin yüzeyi pürüzsüz ve kusursuzdu (Şekil 7a).Biyofilm ve korozyon ürünlerinin inkübasyonu ve uzaklaştırılmasından sonra numunelerin yüzeyindeki en derin çukurlar Şekil 7b ve c'de gösterildiği gibi CLSM kullanılarak incelendi.Biyolojik olmayan kontrollerin yüzeyinde belirgin bir çukurlaşma bulunmadı (maksimum çukurlaşma derinliği 0,02 µm).P. aeruginosa'nın neden olduğu maksimum çukur derinliği, 3 numuneden elde edilen ortalama maksimum çukur derinliğine göre 7 günde 0,52 µm ve 14 günde 0,69 µm olmuştur (her numune için 10 maksimum çukur derinliği seçilmiştir).Sırasıyla 0,42 ± 0,12 µm ve 0,52 ± 0,15 µm'lik başarı (Tablo 5).Bu delik derinliği değerleri küçük ama önemlidir.
(a) maruz kalmadan önce, (b) abiyotik ortamda 14 gün ve (c) Pseudomonas aeruginosa et suyunda 14 gün.
Şek.Tablo 8, çeşitli numune yüzeylerinin XPS spektrumlarını gösterir ve her yüzey için analiz edilen kimyasal bileşim Tablo 6'da özetlenmiştir. Tablo 6'da, P. aeruginosa'nın (örnek A ve B) varlığında Fe ve Cr'nin atomik yüzdeleri şöyledir: biyolojik olmayan kontrollerden çok daha düşüktür.(örnek C ve D).Bir P. aeruginosa örneği için, Cr 2p çekirdeği seviyesindeki spektral eğri, Cr, Cr2O3, CrO3'e atfedilebilecek 574,4, 576,6, 578,3 ve 586,8 eV bağlanma enerjilerine (BE) sahip dört tepe bileşenine uyarlandı. .ve Cr(OH)3 sırasıyla (Şekil 9a ve b).Biyolojik olmayan numuneler için, ana Cr2p seviyesinin spektrumu, Şekiller 2'de Cr (BE için 573,80 eV) ve Cr2O3 (BE için 575,90 eV) için iki ana tepe noktası içerir.Sırasıyla 9c ve d.Abiyotik numuneler ile P. aeruginosa numuneleri arasındaki en çarpıcı fark, biyofilm altında Cr6+ varlığı ve daha yüksek bağıl Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) oranıydı.
İki ortamdaki örnek 2707 HDSS'nin yüzeyinin geniş XPS spektrumları sırasıyla 7 ve 14 gündür.
(a) P. aeruginosa'ya 7 gün maruz kalma, (b) P. aeruginosa'ya 14 gün maruz kalma, (c) abiyotik ortamda 7 gün ve (d) abiyotik ortamda 14 gün.
HDSS çoğu ortamda yüksek düzeyde korozyon direnci sergiler.Kim ve arkadaşları2 HDSS UNS S32707'nin PREN değeri 45'ten büyük olan yüksek alaşımlı bir DSS olarak tanımlandığını bildirdi. Bu çalışmadaki örnek 2707 HDSS'nin PREN değeri 49'du. Bunun nedeni yüksek krom içeriği ve yüksek krom içeriğidir. asidik ortamlarda yararlı olan molibden ve nikel.ve yüksek klorür içerikli ortamlar.Ayrıca iyi dengelenmiş bir bileşim ve hatasız bir mikro yapı, yapısal stabilite ve korozyon direnci açısından faydalıdır.Bununla birlikte, mükemmel kimyasal direncine rağmen, bu çalışmadaki deneysel veriler 2707 HDSS'nin P. aeruginosa biyofilm MIC'lerine karşı tamamen bağışık olmadığını göstermektedir.
Elektrokimyasal sonuçlar, P. aeruginosa sıvısındaki 2707 HDSS'nin korozyon oranının, biyolojik olmayan ortama kıyasla 14 gün sonra önemli ölçüde arttığını gösterdi.Şekil 2a'da, ilk 24 saat boyunca hem abiyotik ortamda hem de P. aeruginosa sıvı besiyerinde Eocp'de bir azalma gözlendi.Bundan sonra biyofilm numunenin yüzeyini tamamen kaplar ve Eocp nispeten stabil hale gelir36.Ancak biyolojik Eocp seviyesi biyolojik olmayan Eocp seviyesinden çok daha yüksekti.Bu farklılığın P. aeruginosa biyofilmlerinin oluşumuyla ilişkili olduğuna inanmak için nedenler var.Şek.Şekil 2d'de P. aeruginosa'nın varlığında icorr 2707 HDSS değeri 0,627 μA cm-2'ye ulaştı; bu, abiyotik kontrolden (0,063 μA cm-2) daha yüksek bir büyüklük sırasıdır; bu, ölçülen Rct değeriyle tutarlıdır. EIS tarafından.İlk birkaç gün boyunca P. aeruginosa hücrelerinin bağlanması ve biyofilm oluşumu nedeniyle P. aeruginosa sıvı besiyerindeki empedans değerleri arttı.Ancak biyofilm numune yüzeyini tamamen kapladığında empedans düşer.Koruyucu tabaka öncelikle biyofilmlerin ve biyofilm metabolitlerinin oluşumu nedeniyle saldırıya uğrar.Sonuç olarak zamanla korozyon direnci azalmış ve P. aeruginosa'nın tutunması lokal korozyona neden olmuştur.Abiyotik ortamlardaki eğilimler farklıydı.Biyolojik olmayan kontrolün korozyon direnci, P. aeruginosa sıvı besiyerine maruz bırakılan numunelerin karşılık gelen değerinden çok daha yüksekti.Ayrıca abiyotik katılımlar için Rct 2707 HDSS değeri 14. günde 489 kΩ cm2'ye ulaştı; bu, P. aeruginosa varlığında Rct değerinden (32 kΩ cm2) 15 kat daha yüksekti.Dolayısıyla 2707 HDSS, steril ortamda mükemmel korozyon direncine sahiptir ancak P. aeruginosa biyofilmlerinden gelen MIC'lere karşı dayanıklı değildir.
Bu sonuçlar aynı zamanda Şekil 2'deki polarizasyon eğrilerinden de gözlemlenebilir.2b.Anodik dallanma, Pseudomonas aeruginosa biyofilm oluşumu ve metal oksidasyon reaksiyonları ile ilişkilendirilmiştir.Bu durumda katodik reaksiyon oksijenin indirgenmesidir.P. aeruginosa'nın varlığı, korozyon akımı yoğunluğunu, abiyotik kontrole göre yaklaşık bir kat daha yüksek, önemli ölçüde arttırdı.Bu, P. aeruginosa biyofilminin 2707 HDSS'nin lokal korozyonunu arttırdığını gösterir.Yuan ve ark.29 Cu-Ni 70/30 alaşımının korozyon akım yoğunluğunun P. aeruginosa biyofilminin etkisi altında arttığını bulmuşlardır.Bu, Pseudomonas aeruginosa biyofilmlerinin oksijen azaltımının biyokatalizinden kaynaklanabilir.Bu gözlem aynı zamanda bu çalışmadaki MIC 2707 HDSS'yi de açıklayabilir.Aerobik biyofilmlerin altında daha az oksijen de bulunabilir.Bu nedenle metal yüzeyin oksijenle yeniden pasifleştirilmesinin reddedilmesi bu çalışmada MİK'e katkıda bulunan bir faktör olabilir.
Dickinson ve ark.38, kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonların hızının, numune yüzeyindeki sesil bakterilerin metabolik aktivitesinden ve korozyon ürünlerinin doğasından doğrudan etkilenebileceğini öne sürdü.Şekil 5 ve Tablo 5'te gösterildiği gibi hücre sayısı ve biyofilm kalınlığı 14 gün sonra azaldı.Bu, 14 gün sonra 2707 HDSS yüzeyindeki sesil hücrelerin çoğunun, 2216E ortamındaki besin tükenmesi veya 2707 HDSS matrisinden toksik metal iyonlarının salınması nedeniyle ölmesi gerçeğiyle makul bir şekilde açıklanabilir.Bu, toplu deneylerin bir sınırlamasıdır.
Bu çalışmada, bir P. aeruginosa biyofilmi, 2707 HDSS'nin yüzeyindeki biyofilm altında Cr ve Fe'nin lokal olarak tükenmesine katkıda bulunmuştur (Şekil 6).Tablo 6, numune C ile karşılaştırıldığında numune D'de Fe ve Cr'deki azalmayı gösterir; bu, P. aeruginosa biyofilminin neden olduğu çözünmüş Fe ve Cr'nin ilk 7 gün boyunca devam ettiğini gösterir.2216E ortamı deniz ortamını simüle etmek için kullanılır.Doğal deniz suyundaki içeriğiyle karşılaştırılabilecek 17700 ppm Cl- içerir.XPS ile analiz edilen 7 ve 14 günlük abiyotik örneklerde Cr'deki düşüşün ana nedeni 17700 ppm Cl-'nin varlığıydı.P. aeruginosa örnekleriyle karşılaştırıldığında, 2707 HDSS'nin abiyotik koşullar altında klora karşı güçlü direnci nedeniyle abiyotik örneklerde Cr'nin çözünmesi çok daha azdı.Şek.Şekil 9, pasifleştirici filmde Cr6+'nın varlığını göstermektedir.Chen ve Clayton'ın önerdiği gibi, P. aeruginosa biyofilmleri tarafından çelik yüzeylerden kromun uzaklaştırılmasında rol oynayabilir.
Bakteri üremesi nedeniyle besiyerinin ekim öncesi ve sonrası pH değerleri sırasıyla 7,4 ve 8,2 olarak gerçekleşti.Bu nedenle, P. aeruginosa biyofilminin altında, organik asit korozyonunun, toplu ortamdaki nispeten yüksek pH nedeniyle bu çalışmaya katkıda bulunması pek olası değildir.Biyolojik olmayan kontrol ortamının pH'ı, 14 günlük test süresi boyunca önemli ölçüde değişmedi (başlangıçtaki 7,4'ten son 7,5'e).İnkübasyondan sonra aşılama ortamındaki pH artışı, P. aeruginosa'nın metabolik aktivitesi ile ilişkilendirildi ve test şeritlerinin yokluğunda pH üzerinde aynı etkiye sahip olduğu bulundu.
Şekil 7'de gösterildiği gibi, P. aeruginosa biyofilminin neden olduğu maksimum çukur derinliği 0,69 μm idi; bu, abiyotik ortamınkinden (0,02 μm) çok daha fazladır.Bu yukarıda açıklanan elektrokimyasal verilerle tutarlıdır.0,69 µm'lik çukur derinliği, aynı koşullar altında 2205 DSS için rapor edilen 9,5 µm değerinden on kat daha küçüktür.Bu veriler 2707 HDSS'nin MIC'lere karşı 2205 DSS'den daha iyi direnç gösterdiğini göstermektedir.2707 HDSS'nin daha uzun pasivasyon sağlayan daha yüksek Cr seviyelerine sahip olması, P. aeruginosa'nın pasifleştirilmesinin daha zor olması ve zararlı ikincil yağış içermeyen dengeli faz yapısı nedeniyle çukurlaşmaya neden olması nedeniyle bu durum sürpriz olmamalıdır.
Sonuç olarak, abiyotik ortamdaki önemsiz çukurlara kıyasla P. aeruginosa sıvı besiyerindeki 2707 HDSS'nin yüzeyinde MİK çukurları bulundu.Bu çalışma 2707 HDSS'nin MIC'e karşı 2205 DSS'ye göre daha iyi dirence sahip olduğunu ancak P. aeruginosa biyofilmi nedeniyle MIC'e karşı tamamen bağışık olmadığını göstermektedir.Bu sonuçlar, uygun paslanmaz çeliklerin seçimine ve deniz ortamı için beklenen yaşam süresine yardımcı olur.
2707 HDSS kuponu, Çin'in Shenyang kentindeki Northeastern Üniversitesi (NEU) Metalurji Okulu tarafından sağlanmıştır.YDÜ Malzeme Analizi ve Test Dairesi tarafından analiz edilen 2707 HDSS'nin elementel bileşimi Tablo 1'de gösterilmektedir.Tüm numuneler katı çözelti için 1180°C'de 1 saat süreyle işleme tabi tutuldu.Korozyon testinden önce, üst açık yüzey alanı 1 cm2 olan madeni para şeklindeki 2707 HDSS, silikon karbür zımpara kağıdıyla 2000 grit'e kadar cilalandı ve ardından 0,05 µm Al2O3 toz bulamacıyla cilalandı.Yanlar ve alt kısımlar inert boya ile korunmaktadır.Kurutmanın ardından numuneler steril deiyonize su ile yıkandı ve %75 (h/h) etanol ile 0,5 saat süreyle sterilize edildi.Daha sonra kullanımdan önce 0,5 saat boyunca ultraviyole (UV) ışık altında havayla kurutuldu.
Marine Pseudomonas aeruginosa suşu MCCC 1A00099, Çin'deki Xiamen Deniz Kültürü Toplama Merkezi'nden (MCCC) satın alınmıştır.Pseudomonas aeruginosa, Marine 2216E sıvı ortamı (Qingdao Hope Bioteknoloji Co., Ltd., Qingdao, Çin) kullanılarak 250 ml'lik şişeler ve 500 ml'lik cam elektrokimyasal hücreler içerisinde 37°C'de aerobik koşullar altında büyütüldü.Ortam şunları içerir (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 NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 maya ekstraktı ve 0,1 demir sitrat.Aşılamadan önce 121°C'de 20 dakika otoklavlayın.400x büyütmede ışık mikroskobu altında hemasitometre ile sesil ve planktonik hücreleri sayın.Aşılamadan hemen sonra planktonik Pseudomonas aeruginosa'nın başlangıç ​​konsantrasyonu yaklaşık 106 hücre/ml idi.
Elektrokimyasal testler, orta hacim 500 ml olan klasik üç elektrotlu bir cam hücrede gerçekleştirildi.Platin levha ve doymuş kalomel elektrot (SAE), sırasıyla sayaç ve referans elektrot görevi gören tuz köprüleriyle doldurulmuş Luggin kılcal damarları aracılığıyla reaktöre bağlandı.Çalışma elektrotlarının üretimi için, her numuneye kauçuk kaplı bakır tel bağlandı ve epoksi reçine ile kaplandı, bir tarafta çalışma elektrotu için yaklaşık 1 cm2 korumasız alan bırakıldı.Elektrokimyasal ölçümler sırasında numuneler 2216E ortamına yerleştirildi ve su banyosunda sabit inkübasyon sıcaklığında (37°C) tutuldu.OCP, LPR, EIS ve potansiyel dinamik polarizasyon verileri bir Autolab potansiyostat (Referans 600TM, Gamry Instruments, Inc., ABD) kullanılarak ölçülmüştür.LPR testleri Eocp ile -5 ila 5 mV aralığında 0,125 mV s-1 tarama hızında ve 1 Hz örnekleme hızında kaydedildi.EIS, Eocp kararlı durumda 5 mV uygulanan voltaj kullanılarak 0,01 ila 10.000 Hz frekans aralığında bir sinüs dalgasıyla gerçekleştirildi.Potansiyel taramasından önce elektrotlar, serbest korozyon potansiyelinin sabit bir değerine ulaşılana kadar boş moddaydı.Polarizasyon eğrileri daha sonra 0,166 mV/s tarama hızında Eocp'nin bir fonksiyonu olarak -0,2 ila 1,5 V arasında ölçüldü.Her test P. aeruginosa varken ve yokken 3 kez tekrarlandı.
Metalografik analiz için numuneler ıslak 2000 gritlik SiC kağıtla mekanik olarak parlatıldı ve ardından optik gözlem için 0,05 µm Al2O3 toz süspansiyonu ile daha da parlatıldı.Metalografik analiz optik mikroskop kullanılarak yapıldı.Numuneler ağırlıkça %10'luk bir potasyum hidroksit 43 çözeltisi ile dağlandı.
İnkübasyondan sonra numuneler 3 kez fosfat tamponlu salin (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) ile yıkandı ve ardından biyofilmlerin sabitlenmesi için %2,5 (h/h) glutaraldehit ile 10 saat süreyle sabitlendi.Daha sonra havayla kurutmadan önce toplu etanol (%50, %60, %70, %80, %90, %95 ve %100 hacimce) ile dehidre edildi.Son olarak, SEM gözlemi için iletkenlik sağlamak üzere numunenin yüzeyine bir altın film biriktirilir.SEM görüntüleri, her numunenin yüzeyinde en sesil P. aeruginosa hücrelerinin bulunduğu noktalara odaklandı.Kimyasal elementleri bulmak için bir EDS analizi yapın.Çukur derinliğini ölçmek için bir Zeiss eş odaklı lazer tarama mikroskobu (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Almanya) kullanıldı.Biyofilm altındaki korozyon çukurlarını gözlemlemek için, test numunesi ilk olarak Çin Ulusal Standardı (CNS) GB/T4334.4-2000'e göre temizlenerek korozyon ürünlerini ve biyofilmi test numunesinin yüzeyinden uzaklaştırıldı.
X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS, ESCALAB250 yüzey analiz sistemi, Thermo VG, ABD) analizi, geniş bir aralıkta monokromatik bir X-ışını kaynağı (1500 eV enerjiye ve 150 W güce sahip Alüminyum Ka hattı) kullanılarak gerçekleştirildi. –1350 eV standart koşullar altında bağlanma enerjileri 0.Yüksek çözünürlüklü spektrumlar, 50 eV'lik bir iletim enerjisi ve 0,2 eV'lik bir adım kullanılarak kaydedildi.
İnkübe edilen numuneler çıkarıldı ve 15 saniye boyunca PBS (pH 7,4 ± 0,2) ile nazikçe yıkandı45.Numuneler üzerindeki biyofilmlerin bakteriyel canlılığını gözlemlemek için biyofilmler, LIVE/DEAD BacLight Bakteriyel Canlılık Kiti (Invitrogen, Eugene, OR, ABD) kullanılarak boyandı.Kit iki floresan boya içerir: SYTO-9 yeşil floresan boya ve propidyum iyodür (PI) kırmızı floresan boya.CLSM'de floresan yeşil ve kırmızı noktalar sırasıyla canlı ve ölü hücreleri temsil eder.Boyama için 3 µl SYTO-9 ve 3 µl PI solüsyonu içeren 1 ml karışım oda sıcaklığında (23°C) karanlıkta 20 dakika inkübe edildi.Daha sonra lekeli numuneler, bir Nikon CLSM aparatı (C2 Plus, Nikon, Japonya) kullanılarak iki dalga boyunda (canlı hücreler için 488 nm ve ölü hücreler için 559 nm) incelendi.Biyofilm kalınlığı 3D tarama modunda ölçüldü.
Bu makaleden nasıl alıntı yapılır: Li, H. ve ark.2707 süper dubleks paslanmaz çeliğin Pseudomonas aeruginosa deniz biyofilmi tarafından mikrobiyal korozyonu.Bilim.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiyosülfat varlığında klorür çözeltilerinde LDX 2101 dubleks paslanmaz çeliğin stres korozyon çatlaması. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiyosülfat varlığında klorür çözeltilerinde LDX 2101 dubleks paslanmaz çeliğin stres korozyon çatlaması. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в творах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiyosülfat varlığında klorür çözeltilerinde dubleks paslanmaz çelik LDX 2101'in stres korozyon çatlaması. 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paslanmaz çelik在福代sülfat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. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в творе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Tiyosülfat varlığında klorür çözeltisi içinde dubleks paslanmaz çelik LDX 2101'in stres korozyon çatlaması.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Koruyucu gazdaki çözelti ısıl işleminin ve nitrojenin hiper dubleks paslanmaz çelik kaynakların çukurlaşma korozyonuna karşı direnci üzerindeki etkileri. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Koruyucu gazdaki çözelti ısıl işleminin ve nitrojenin hiper dubleks paslanmaz çelik kaynakların çukurlaşma korozyonuna karşı direnci üzerindeki etkileri.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ve Park, YS Katı çözelti ısıl işleminin ve koruyucu gazdaki nitrojenin hiperdubleks paslanmaz çelik kaynakların çukurlaşma korozyon direncine etkisi. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS'nin en iyileri arasında yer alıyor. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ve Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS ve Park, YS Koruyucu gazdaki çözelti ısıl işleminin ve nitrojenin süper dubleks paslanmaz çelik kaynakların çukurlaşma korozyon direncine etkisi.koros.Bilim.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. ve Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çeliğin mikrobiyal ve elektrokimyasal olarak indüklenen çukurlaşmasının kimyasında karşılaştırmalı çalışma. Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. ve Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çeliğin mikrobiyal ve elektrokimyasal olarak indüklenen çukurlaşmasının kimyasında karşılaştırmalı çalışma.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ve Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çeliğin mikrobiyolojik ve elektrokimyasal çukurlaşmasının karşılaştırmalı kimyasal çalışması. Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Shi, X., Avcı, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ve Lewandowski, Z. 316L paslanmaz çelikte mikrobiyolojik ve elektrokimyasal olarak indüklenen çukurlaşmanın karşılaştırmalı kimyasal çalışması.koros.Bilim.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG ve Xiao, K. 2205 dubleks paslanmaz çeliğin, klorür varlığında farklı pH'lara sahip alkali çözeltilerdeki elektrokimyasal davranışı. Luo, H., Dong, CF, Li, XG ve Xiao, K. 2205 dubleks paslanmaz çeliğin, klorür varlığında farklı pH'lara sahip alkali çözeltilerdeki elektrokimyasal davranışı.Luo H., Dong KF, Lee HG ve Xiao K. Klorür varlığında farklı pH'lara sahip alkali çözeltilerde dubleks paslanmaz çelik 2205'in elektrokimyasal davranışı. 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 ve Xiao, K. 2205 Alkali çözeltide farklı pH'larda klorür varlığında paslanmaz çeliğin elektrokimyasal davranışı.Luo H., Dong KF, Lee HG ve Xiao K. Klorür varlığında farklı pH'lara sahip alkali çözeltilerde dubleks paslanmaz çelik 2205'in elektrokimyasal davranışı.Elektrokimya.Dergi.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Deniz biyofilmlerinin korozyon üzerindeki etkisi: Kısa bir inceleme. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Deniz biyofilmlerinin korozyon üzerindeki etkisi: Kısa bir inceleme.Little, BJ, Lee, JS ve Ray, RI Deniz Biyofilmlerinin Korozyon Üzerindeki Etkisi: Kısa Bir İnceleme. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI'nin açıklamaları. Küçük, BJ, Lee, JS ve Ray, RILittle, BJ, Lee, JS ve Ray, RI Deniz Biyofilmlerinin Korozyon Üzerindeki Etkisi: Kısa Bir İnceleme.Elektrokimya.Dergi.54, 2-7 (2008).