Дякуємо, що відвідали Nature.com.Версія браузера, яку ви використовуєте, має обмежену підтримку CSS.Для найкращої роботи радимо використовувати оновлений браузер (або вимкнути режим сумісності в Internet Explorer).Тим часом, щоб забезпечити постійну підтримку, ми відтворюємо сайт без стилів і JavaScript.
Мікробна корозія (MIC) є серйозною проблемою в багатьох галузях промисловості, оскільки може призвести до величезних економічних втрат.Супердуплексна нержавіюча сталь 2707 (2707 HDSS) використовується в морському середовищі завдяки своїй відмінній хімічній стійкості.Однак його стійкість до МІК експериментально не доведена.У цьому дослідженні вивчалася поведінка MIC 2707 HDSS, викликаного морською аеробною бактерією Pseudomonas aeruginosa.Електрохімічний аналіз показав, що за наявності біоплівки Pseudomonas aeruginosa в середовищі 2216E відбувається позитивна зміна корозійного потенціалу та збільшення густини корозійного струму.Аналіз методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS) показав зниження вмісту Cr на поверхні зразка під біоплівкою.Візуальний аналіз ямок показав, що біоплівка P. aeruginosa створила максимальну глибину ямок 0,69 мкм протягом 14 днів інкубації.Хоча це мало, це вказує на те, що 2707 HDSS не є повністю захищеним від MIC біоплівок P. aeruginosa.
Дуплексна нержавіюча сталь (DSS) широко використовується в різних галузях промисловості завдяки ідеальному поєднанню відмінних механічних властивостей і стійкості до корозії1,2.Однак локалізована точкова корекція все ще виникає і впливає на цілісність цієї сталі3,4.DSS не стійкий до мікробної корозії (MIC)5,6.Незважаючи на широкий спектр застосування DSS, все ще існують середовища, де корозійна стійкість DSS недостатня для тривалого використання.Це означає, що потрібні більш дорогі матеріали з більшою стійкістю до корозії.Jeon та інші7 виявили, що навіть супердуплексна нержавіюча сталь (SDSS) має деякі обмеження щодо стійкості до корозії.Тому в деяких випадках потрібні супердуплексні нержавіючі сталі (HDSS) з підвищеною стійкістю до корозії.Це призвело до розробки високолегованого HDSS.
Корозійна стійкість DSS залежить від співвідношення альфа-і гамма-фаз і збіднених Cr, Mo і W областей 8, 9, 10, суміжних з другою фазою.HDSS містить високий вміст Cr, Mo та N11, тому він має чудову стійкість до корозії та високе значення (45-50) еквівалентного числа стійкості до точкової корекції (PREN), яке визначається мас.% Cr + 3,3 (мас.% Mo + 0,5% мас.) + 16% мас.N12.Його відмінна стійкість до корозії залежить від збалансованого складу, що містить приблизно 50% феритної (α) і 50% аустенітної (γ) фаз.HDSS має кращі механічні властивості та вищу стійкість до хлоридної корозії.Покращена стійкість до корозії розширює використання HDSS у більш агресивних хлоридних середовищах, таких як морські середовища.
МІК є основною проблемою в багатьох галузях промисловості, таких як нафтогазова промисловість і водопостачання14.На MIC припадає 20% усіх пошкоджень від корозії15.MIC — це біоелектрохімічна корозія, яку можна спостерігати в багатьох середовищах.Біоплівки, які утворюються на металевих поверхнях, змінюють електрохімічні умови, тим самим впливаючи на процес корозії.Широко поширена думка, що корозію MIC викликають біоплівки.Електрогенні мікроорганізми поїдають метали, щоб отримати енергію, необхідну для виживання17.Недавні дослідження MIC показали, що EET (позаклітинний перенос електронів) є фактором, що обмежує швидкість MIC, індукованого електрогенними мікроорганізмами.Чжан та ін.18 продемонстрували, що електронні посередники прискорюють передачу електронів між клітинами Desulfovibrio sessificans і нержавіючої сталі 304, що призводить до більш серйозної атаки MIC.Еннінг та ін.19 і Wenzlaff et al.20 показали, що біоплівки корозійних сульфатвідновлюючих бактерій (SRBs) можуть безпосередньо поглинати електрони з металевих підкладок, що призводить до сильного пітингу.
Відомо, що DSS чутливий до MIC у середовищах, що містять SRB, бактерії, що відновлюють залізо (IRB), тощо. 21 .Ці бактерії спричиняють локалізовану виїмку на поверхні DSS під біоплівками22,23.На відміну від DSS, HDSS24 MIC маловідомий.
Pseudomonas aeruginosa є грамнегативною, рухливою, паличкоподібною бактерією, яка широко поширена в природі25.Pseudomonas aeruginosa також є основною групою мікробів у морському середовищі, що спричиняє підвищені концентрації МІК.Pseudomonas бере активну участь у процесі корозії та визнаний піонером-колонізатором утворення біоплівки.Махат та ін.28 і Yuan et al.29 продемонстрували, що Pseudomonas aeruginosa має тенденцію збільшувати швидкість корозії м’якої сталі та сплавів у водному середовищі.
Основною метою цієї роботи було дослідження властивостей MIC 2707 HDSS, спричинених морською аеробною бактерією Pseudomonas aeruginosa, за допомогою електрохімічних методів, методів аналізу поверхні та аналізу продуктів корозії.Для вивчення поведінки MIC 2707 HDSS були проведені електрохімічні дослідження, включаючи потенціал відкритого контуру (OCP), лінійний поляризаційний опір (LPR), спектроскопію електрохімічного імпедансу (EIS) і динамічну поляризацію потенціалу.Енергодисперсійний спектрометричний аналіз (EDS) проводився для виявлення хімічних елементів на корозійній поверхні.Крім того, методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФС) визначено стійкість пасивації оксидної плівки під впливом морського середовища, що містить синьогнійну паличку.Глибину ямок вимірювали під конфокальним лазерним скануючим мікроскопом (CLSM).
У таблиці 1 наведено хімічний склад 2707 HDSS.Таблиця 2 показує, що 2707 HDSS має відмінні механічні властивості з межею текучості 650 МПа.На рис.1 показана оптична мікроструктура 2707 HDSS, обробленого розчином.У мікроструктурі, що містить приблизно 50% аустенітної та 50% феритової фаз, видно подовжені смуги аустенітної та феритової фаз без вторинних фаз.
На рис.2а показано потенціал відкритого контуру (Eocp) від часу експозиції для 2707 HDSS в абіотичному середовищі 2216E та бульйоні P. aeruginosa протягом 14 днів при 37°C.Це показує, що найбільша та найзначніша зміна Eocp відбувається протягом перших 24 годин.Значення Eocp в обох випадках досягли максимуму при -145 мВ (порівняно з SCE) приблизно через 16 годин, а потім різко впали, досягнувши -477 мВ (порівняно з SCE) і -236 мВ (порівняно з SCE) для абіотичного зразка.та купони Pseudomonas aeruginosa відповідно).Через 24 години значення Eocp 2707 HDSS для P. aeruginosa було відносно стабільним на рівні -228 мВ (порівняно з SCE), тоді як відповідне значення для небіологічних зразків становило приблизно -442 мВ (порівняно з SCE).Eocp за наявності P. aeruginosa був досить низьким.
Електрохімічне дослідження 2707 зразків HDSS в абіотичному середовищі та бульйоні Pseudomonas aeruginosa при 37 °C:
(a) Eocp як функція часу експозиції, (b) криві поляризації на 14 день, (c) Rp як функція часу експозиції та (d) icorr як функція часу експозиції.
У таблиці 3 наведено параметри електрохімічної корозії 2707 зразків HDSS, які піддалися впливу абіотичних середовищ і середовищ, інокульованих Pseudomonas aeruginosa, протягом 14 днів.Тангенси анодної та катодної кривих екстраполювали для отримання точок перетину, що дає густину струму корозії (icorr), потенціал корозії (Ecorr) і нахил Тафеля (βα і βc) відповідно до стандартних методів30,31.
Як показано на рис.2b, зрушення вгору кривої P. aeruginosa призвело до збільшення Ecorr порівняно з абіотичною кривою.Значення icorr, пропорційне швидкості корозії, зросло до 0,328 мкА см-2 у зразку Pseudomonas aeruginosa, що в чотири рази більше, ніж у небіологічному зразку (0,087 мкА см-2).
LPR є класичним неруйнівним електрохімічним методом для швидкого аналізу корозії.Його також використовували для дослідження MIC32.На рис.2c показує опір поляризації (Rp) як функцію часу експозиції.Більше значення Rp означає меншу корозію.Протягом перших 24 годин Rp 2707 HDSS досяг піку при 1955 кОм см2 для абіотичних зразків і 1429 кОм см2 для зразків Pseudomonas aeruginosa.На малюнку 2c також показано, що значення Rp швидко знизилося через один день, а потім залишилося відносно незмінним протягом наступних 13 днів.Значення Rp зразка Pseudomonas aeruginosa становить приблизно 40 кОм см2, що набагато менше, ніж значення 450 кОм см2 небіологічного зразка.
Величина icorr пропорційна рівномірній швидкості корозії.Його значення можна розрахувати за наступним рівнянням Штерна-Гірі:
За даними Zoe et al.33, типове значення нахилу Тафеля B у цій роботі було прийнято рівним 26 мВ/дек.На малюнку 2d показано, що icorr небіологічного зразка 2707 залишався відносно стабільним, тоді як зразок P. aeruginosa сильно коливався після перших 24 годин.Значення icorr зразків P. aeruginosa були на порядок вище, ніж у небіологічних контролів.Ця тенденція узгоджується з результатами поляризаційного опору.
EIS — ще один неруйнівний метод, який використовується для характеристики електрохімічних реакцій на корозійних поверхнях.Спектри імпедансу та розраховані значення ємності зразків, що піддалися впливу абіотичного середовища та розчину Pseudomonas aeruginosa, опір пасивної плівки/біоплівки Rb, сформований на поверхні зразка, опір передачі заряду Rct, електрична ємність подвійного шару Cdl (EDL) та постійні параметри елемента фази QCPE (CPE).Ці параметри були додатково проаналізовані шляхом підгонки даних за допомогою моделі еквівалентної схеми (EEC).
На рис.3 показані типові графіки Найквіста (a і b) і графіки Боде (a' і b') для 2707 зразків HDSS в абіотичному середовищі та бульйоні P. aeruginosa для різного часу інкубації.Діаметр кільця Найквіста зменшується при наявності синьогнійної палички.Діаграма Боде (рис. 3b') показує збільшення загального імпедансу.Інформацію про постійну часу релаксації можна отримати з фазових максимумів.На рис.4 показані фізичні структури на основі моношару (а) і двошару (b) і відповідні ЕЕС.CPE введено в модель EEC.Його пропускна здатність і імпеданс виражаються наступним чином:
Дві фізичні моделі та відповідні еквівалентні схеми для підгонки спектру імпедансу зразка 2707 HDSS:
де Y0 – значення KPI, j – уявне число або (-1)1/2, ω – кутова частота, n – індекс потужності KPI менше одиниці35.Інверсія опору переносу заряду (тобто 1/Rct) відповідає швидкості корозії.Чим менше Rct, тим вище швидкість корозії27.Після 14 днів інкубації Rct зразків Pseudomonas aeruginosa досягло 32 кОм см2, що набагато менше, ніж 489 кОм см2 небіологічних зразків (табл. 4).
Зображення CLSM і зображення SEM на малюнку 5 чітко показують, що покриття біоплівки на поверхні HDSS зразка 2707 після 7 днів є щільним.Однак через 14 днів покриття біоплівки було поганим і з’явилися мертві клітини.У таблиці 5 показано товщину біоплівки на 2707 зразках HDSS після впливу P. aeruginosa протягом 7 і 14 днів.Максимальна товщина біоплівки змінилася з 23,4 мкм через 7 днів до 18,9 мкм через 14 днів.Середня товщина біоплівки також підтвердила цю тенденцію.Він знизився з 22,2 ± 0,7 мкм через 7 днів до 17,8 ± 1,0 мкм через 14 днів.
(a) 3-D зображення CLSM через 7 днів, (b) 3-D зображення CLSM через 14 днів, (c) зображення SEM через 7 днів і (d) зображення SEM через 14 днів.
ЕМП виявив хімічні елементи в біоплівках і продуктах корозії на зразках, підданих P. aeruginosa протягом 14 днів.На рис.6 видно, що вміст С, N, О та Р у біоплівках та продуктах корозії значно вищий, ніж у чистих металах, оскільки ці елементи пов’язані з біоплівками та їх метаболітами.Мікробам потрібна лише незначна кількість хрому та заліза.Високі рівні Cr і Fe в біоплівці та продукти корозії на поверхні зразків свідчать про те, що металева матриця втратила елементи через корозію.
Через 14 днів у середовищі 2216E спостерігалися ямки з P. aeruginosa та без нього.До інкубації поверхня зразків була гладкою та бездефектною (рис. 7а).Після інкубації та видалення біоплівки та продуктів корозії найглибші ямки на поверхні зразків досліджували за допомогою CLSM, як показано на рис. 7b і c.На поверхні небіологічних контролів не було виявлено жодних явних ямок (максимальна глибина питтингу 0,02 мкм).Максимальна глибина ямки, викликаної P. aeruginosa, становила 0,52 мкм на 7 день і 0,69 мкм на 14 день, виходячи із середньої максимальної глибини ямки з 3 зразків (для кожного зразка було відібрано 10 максимальних глибин ямки).Досягнення 0,42 ± 0,12 мкм і 0,52 ± 0,15 мкм відповідно (табл. 5).Ці значення глибини отвору невеликі, але важливі.
(a) перед експозицією, (b) 14 днів в абіотичному середовищі та (c) 14 днів у бульйоні Pseudomonas aeruginosa.
На рис.У таблиці 8 показано XPS-спектри різних поверхонь зразків, а хімічний склад, проаналізований для кожної поверхні, підсумовано в таблиці 6. У таблиці 6 атомні відсотки Fe та Cr у присутності P. aeruginosa (зразки A та B) були набагато нижчі, ніж у небіологічних контролів.(зразки C і D).Для зразка P. aeruginosa спектральна крива на рівні ядра Cr 2p була підігнана до чотирьох пікових компонентів з енергіями зв’язку (BE) 574,4, 576,6, 578,3 та 586,8 еВ, які можна віднести до Cr, Cr2O3, CrO3 .та Cr(OH)3 відповідно (рис. 9а та б).Для небіологічних зразків спектр основного рівня Cr 2p містить два головних піки для Cr (573,80 еВ для ВЕ) та Cr2O3 (575,90 еВ для ВЕ) на рис.9c і d відповідно.Найбільш разючою відмінністю між абіотичними зразками та зразками P. aeruginosa була наявність Cr6+ і більш висока відносна частка Cr(OH)3 (BE 586,8 еВ) під біоплівкою.
Широкі спектри XPS поверхні зразка 2707 HDSS у двох середовищах складають 7 і 14 днів відповідно.
(a) 7 днів впливу P. aeruginosa, (b) 14 днів впливу P. aeruginosa, (c) 7 днів в абіотичному середовищі та (d) 14 днів в абіотичному середовищі.
HDSS демонструє високий рівень стійкості до корозії в більшості середовищ.Кім та ін.2 повідомили, що HDSS UNS S32707 було ідентифіковано як високолегований DSS з PREN понад 45. Значення PREN зразка 2707 HDSS у цій роботі становило 49. Це пов’язано з високим вмістом хрому та високим вмістом молібден і нікель, корисні в кислому середовищі.середовища з високим вмістом хлоридів.Крім того, добре збалансований склад і бездефектна мікроструктура сприяють структурній стабільності та стійкості до корозії.Однак, незважаючи на чудову хімічну стійкість, експериментальні дані в цій роботі свідчать про те, що 2707 HDSS не є повністю захищеним від MIC біоплівки P. aeruginosa.
Електрохімічні результати показали, що швидкість корозії 2707 HDSS у бульйоні P. aeruginosa значно зросла через 14 днів порівняно з небіологічним середовищем.На малюнку 2a зниження Eocp спостерігалося як в абіотичному середовищі, так і в бульйоні P. aeruginosa протягом перших 24 годин.Після цього біоплівка повністю покриває поверхню зразка, і Eocp стає відносно стабільним36.Однак біологічний рівень Eocp був набагато вищим, ніж небіологічний рівень Eocp.Є підстави вважати, що ця різниця пов’язана з утворенням біоплівок P. aeruginosa.На рис.2d у присутності P. aeruginosa значення icorr 2707 HDSS досягло 0,627 мкА см-2, що на порядок вище, ніж у абіотичного контролю (0,063 мкА см-2), що узгоджується з виміряним значенням Rct від EIS.Протягом перших кількох днів значення імпедансу в бульйоні P. aeruginosa підвищувалися за рахунок прикріплення клітин P. aeruginosa та утворення біоплівок.Однак, коли біоплівка повністю покриває поверхню зразка, імпеданс зменшується.Захисний шар зазнає атаки насамперед через утворення біоплівок і метаболітів біоплівок.Як наслідок, корозійна стійкість з часом зменшилася, а прикріплення P. aeruginosa спричинило локальну корозію.Тенденції в абіотичних середовищах були різними.Стійкість до корозії небіологічного контролю була значно вищою, ніж відповідне значення зразків, підданих бульйону P. aeruginosa.Крім того, для абіотичних зразків значення Rct 2707 HDSS досягло 489 кОм см2 на 14 день, що в 15 разів перевищує значення Rct (32 кОм см2) у присутності P. aeruginosa.Таким чином, 2707 HDSS має відмінну стійкість до корозії в стерильному середовищі, але не стійкий до МІК з біоплівок P. aeruginosa.
Ці результати також можна спостерігати з поляризаційних кривих на рис.2б.Анодне розгалуження пов’язане з утворенням біоплівки Pseudomonas aeruginosa та реакціями окислення металів.У цьому випадку катодною реакцією є відновлення кисню.Наявність P. aeruginosa значно підвищувала щільність струму корозії, приблизно на порядок вище, ніж в абіотичному контролі.Це вказує на те, що біоплівка P. aeruginosa посилює локалізовану корозію 2707 HDSS.Yuan et al.29 виявили, що щільність корозійного струму сплаву Cu-Ni 70/30 збільшилася під дією біоплівки P. aeruginosa.Це може бути наслідком біокаталізу відновлення кисню біоплівками Pseudomonas aeruginosa.Це спостереження також може пояснити MIC 2707 HDSS у цій роботі.Під аеробними біоплівками також може бути менше кисню.Таким чином, відмова від повторної пасивації поверхні металу киснем може бути фактором, що сприяє MIC у цій роботі.
Дікінсон та ін.38 припустив, що на швидкість хімічних та електрохімічних реакцій може безпосередньо впливати метаболічна активність сильних бактерій на поверхні зразка та природа продуктів корозії.Як показано на малюнку 5 і в таблиці 5, кількість клітин і товщина біоплівки зменшилися через 14 днів.Це можна розумно пояснити тим фактом, що через 14 днів більшість сидячих клітин на поверхні 2707 HDSS загинули через виснаження поживних речовин у середовищі 2216E або вивільнення іонів токсичних металів з матриці 2707 HDSS.Це обмеження групових експериментів.
У цій роботі біоплівка P. aeruginosa сприяла локальному виснаженню Cr і Fe під біоплівкою на поверхні 2707 HDSS (рис. 6).У таблиці 6 показано зниження Fe та Cr у зразку D порівняно зі зразком C, що вказує на те, що розчинені Fe та Cr, викликані біоплівкою P. aeruginosa, зберігалися протягом перших 7 днів.Середовище 2216E використовується для імітації морського середовища.Він містить 17700 ppm Cl-, що можна порівняти з його вмістом у природній морській воді.Наявність 17700 ppm Cl- була основною причиною зниження Cr у 7- та 14-денних абіотичних зразках, проаналізованих методом XPS.Порівняно зі зразками P. aeruginosa, розчинення Cr в абіотичних зразках було набагато меншим через високу стійкість 2707 HDSS до хлору в абіотичних умовах.На рис.9 показано наявність Cr6+ в пасивуючій плівці.Він може брати участь у видаленні хрому зі сталевих поверхонь за допомогою біоплівок P. aeruginosa, як припустили Чен і Клейтон.
Завдяки росту бактерій значення рН середовища до і після культивування становили 7,4 і 8,2 відповідно.Таким чином, під біоплівкою P. aeruginosa корозія органічної кислоти навряд чи сприятиме цій роботі через відносно високий рН у об’ємному середовищі.Рівень рН небіологічного контрольного середовища істотно не змінився (від початкового 7,4 до кінцевого 7,5) протягом 14-денного періоду випробувань.Підвищення рН у середовищі інокуляції після інкубації було пов’язане з метаболічною активністю P. aeruginosa, і було виявлено, що воно має такий же вплив на рН за відсутності тест-смужок.
Як показано на малюнку 7, максимальна глибина ямки, спричинена біоплівкою P. aeruginosa, становила 0,69 мкм, що набагато більше, ніж у абіотичного середовища (0,02 мкм).Це узгоджується з електрохімічними даними, описаними вище.Глибина виїмки 0,69 мкм більш ніж у десять разів менша, ніж значення 9,5 мкм, повідомлене для 2205 DSS за тих самих умов.Ці дані показують, що 2707 HDSS демонструє кращу стійкість до MIC, ніж 2205 DSS.Це не повинно бути несподіванкою, оскільки 2707 HDSS має вищі рівні Cr, які забезпечують більш тривалу пасивацію, важче депасивувати P. aeruginosa, а через його збалансовану фазову структуру без шкідливого вторинного осадження викликає точкову появу.
На закінчення, на поверхні 2707 HDSS у бульйоні P. aeruginosa були виявлені ямки MIC порівняно з незначними ямками в абіотичному середовищі.Ця робота показує, що 2707 HDSS має кращу стійкість до MIC, ніж 2205 DSS, але він не повністю стійкий до MIC через біоплівку P. aeruginosa.Ці результати допомагають у виборі відповідної нержавіючої сталі та очікуваної тривалості служби для морського середовища.
Купон на 2707 HDSS надано Школою металургії Північно-Східного університету (NEU) у Шеньяні, Китай.Елементний склад 2707 HDSS наведено в таблиці 1, яка була проаналізована відділом аналізу та випробувань матеріалів НЕУ.Усі зразки обробляли для твердого розчину при 1180°C протягом 1 години.Перед випробуванням на корозію монетоподібний 2707 HDSS із верхньою відкритою поверхнею 1 см2 був відполірований до зернистості 2000 наждачним папером з карбіду кремнію, а потім відполірований суспензією порошку Al2O3 0,05 мкм.Боковини та дно захищені інертною фарбою.Після сушіння зразки промивали стерильною деіонізованою водою та стерилізували 75% (об./об.) етанолом протягом 0,5 год.Потім їх висушували на повітрі під ультрафіолетовим (УФ) світлом протягом 0,5 години перед використанням.
Морський штам Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 був придбаний у Центрі збору морських культур Сямень (MCCC), Китай.Pseudomonas aeruginosa вирощували в аеробних умовах при 37°C у 250 мл колбах і 500 мл скляних електрохімічних комірках з використанням рідкого середовища Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Китай).Середовище містить (г/л): 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, 00166 NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 пептон, 1,0 дріжджового екстракту і 0,1 цитрату заліза.Автоклавуйте при 121°C протягом 20 хвилин перед інокуляцією.Підрахуйте сидячі та планктонні клітини гемоцитометром під світловим мікроскопом при 400-кратному збільшенні.Початкова концентрація планктонної Pseudomonas aeruginosa відразу після інокуляції становила приблизно 106 клітин/мл.
Електрохімічні випробування проводили в класичній триелектродній скляній комірці середнім об'ємом 500 мл.Платиновий лист і насичений каломелевий електрод (SAE) були підключені до реактора через капіляри Луггіна, заповнені сольовими містками, які служили відповідно протилежним електродом і електродом порівняння.Для виготовлення робочих електродів до кожного зразка прикріплювали прогумований мідний дріт і покривали епоксидною смолою, залишаючи з одного боку близько 1 см2 незахищеної площі для робочого електрода.Під час електрохімічних вимірювань зразки поміщали в середовище 2216E і витримували при постійній температурі інкубації (37°C) на водяній бані.OCP, LPR, EIS і дані про потенційну динамічну поляризацію вимірювали за допомогою потенціостата Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., США).Тести LPR реєструвалися при частоті сканування 0,125 мВ с-1 в діапазоні від -5 до 5 мВ з Eocp і частотою дискретизації 1 Гц.EIS проводили з синусоїдальною хвилею в діапазоні частот від 0,01 до 10 000 Гц, використовуючи прикладену напругу 5 мВ у стаціонарному стані Eocp.Перед розгорткою потенціалу електроди були в режимі холостого ходу до досягнення стабільного значення потенціалу вільної корозії.Потім вимірювали поляризаційні криві від -0,2 до 1,5 В як функцію Eocp при швидкості сканування 0,166 мВ/с.Кожен тест повторювали 3 рази з P. aeruginosa та без нього.
Зразки для металографічного аналізу були механічно відполіровані вологим SiC-папером зернистістю 2000, а потім додатково відполіровані порошковою суспензією 0,05 мкм Al2O3 для оптичного спостереження.Металографічний аналіз проводили за допомогою оптичного мікроскопа.Зразки травили 10 мас.% розчином гідроксиду калію 43.
Після інкубації зразки промивали 3 рази забуференим фосфатом фізіологічним розчином (PBS) (pH 7,4 ± 0,2), а потім фіксували 2,5% (об’єм/об’єм) глутаровим альдегідом протягом 10 годин для фіксації біоплівок.Потім його зневоднювали порціями етанолу (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% і 100% за об’ємом) перед сушінням на повітрі.Нарешті, золота плівка наноситься на поверхню зразка, щоб забезпечити провідність для спостереження SEM.SEM-зображення були сфокусовані на плямах з найбільш сидячими клітинами P. aeruginosa на поверхні кожного зразка.Виконайте аналіз EDS для пошуку хімічних елементів.Конфокальний лазерний скануючий мікроскоп Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Німеччина) використовувався для вимірювання глибини ямки.Щоб спостерігати корозійні ямки під біоплівкою, тестовий зразок спочатку очищали відповідно до Китайського національного стандарту (CNS) GB/T4334.4-2000, щоб видалити продукти корозії та біоплівки з поверхні тестового зразка.
Аналіз методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS, система аналізу поверхні ESCALAB250, Thermo VG, США) проводили з використанням монохроматичного джерела рентгенівського випромінювання (лінія Aluminium Kα з енергією 1500 еВ і потужністю 150 Вт) у широкому діапазоні енергії зв'язку 0 за стандартних умов –1350 еВ.Спектри високої роздільної здатності були записані з використанням енергії пропускання 50 еВ і кроком 0,2 еВ.
Інкубовані зразки виймали та обережно промивали PBS (pH 7,4 ± 0,2) протягом 15 с45.Для спостереження за життєздатністю бактерій біоплівок на зразках біоплівки фарбували за допомогою набору LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Юджин, Орегон, США).Набір містить два флуоресцентні барвники: зелений флуоресцентний барвник SYTO-9 і червоний флуоресцентний барвник пропідію йодид (PI).У CLSM флуоресцентні зелені та червоні точки представляють живі та мертві клітини відповідно.Для фарбування 1 мл суміші, що містить 3 мкл SYTO-9 і 3 мкл розчину PI, інкубували 20 хвилин при кімнатній температурі (23°C) у темряві.Після цього пофарбовані зразки досліджували на двох довжинах хвилі (488 нм для живих клітин і 559 нм для мертвих клітин) за допомогою апарату Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Японія).Товщину біоплівки вимірювали в режимі 3D сканування.
Як цитувати цю статтю: Li, H. et al.Мікробна корозія супердуплексної нержавіючої сталі 2707 морською біоплівкою Pseudomonas aeruginosa.наука.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Корозійне розтріскування дуплексної нержавіючої сталі LDX 2101 у хлоридних розчинах у присутності тіосульфату. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Корозійне розтріскування дуплексної нержавіючої сталі LDX 2101 у хлоридних розчинах у присутності тіосульфату. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Корозійне розтріскування під напругою дуплексної нержавіючої сталі LDX 2101 у розчинах хлоридів у присутності тіосульфату. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Корозійне розтріскування дуплексної нержавіючої сталі LDX 2101 у хлоридних розчинах у присутності тіосульфату. 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溶液中的应力腐蚀开裂. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相нержавіюча сталь在福代сульфат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. Корозійне розтріскування під напругою дуплексної нержавіючої сталі LDX 2101 у розчині хлориду в присутності тіосульфату. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Корозійне розтріскування дуплексної нержавіючої сталі LDX 2101 у розчині хлориду в присутності тіосульфату.coros science 80, 205–212 (2014).
Кім, С.Т., Джанг, С.Х., Лі, І.С. та Парк, Ю.С. Вплив термічної обробки розчину та азоту в захисному газі на стійкість до точкової корозії гіпердуплексних зварних швів з нержавіючої сталі. Кім, С.Т., Джанг, С.Х., Лі, І.С. та Парк, Ю.С. Вплив термічної обробки розчину та азоту в захисному газі на стійкість до точкової корозії гіпердуплексних зварних швів з нержавіючої сталі.Кім, С.Т., Джанг, С.Х., Лі, І.С. та Парк, Ю.С. Вплив термічної обробки твердого розчину та азоту в захисному газі на стійкість до точкової корозії гіпердуплексних зварних швів з нержавіючої сталі. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS 固溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝抗点蚀性能的影响。 Кім, С.Т., Джанг, С.Х., Лі, І.С. та Парк, Ю.СКім, С.Т., Джанг, С.Х., Лі, І.С. та Парк, Ю.С. Вплив термічної обробки розчину та азоту в захисному газі на стійкість до точкової корозії супердуплексних зварних швів з нержавіючої сталі.корос.наука.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Порівняльне дослідження в хімії мікробної та електрохімічно спричиненої точкової утворення нержавіючої сталі 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Порівняльне дослідження в хімії мікробної та електрохімічно спричиненої точкової утворення нержавіючої сталі 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. і Lewandowski, Z. Порівняльне хімічне дослідження мікробіологічного та електрохімічного піттингу нержавіючої сталі 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研究。 Ши, X., Авчі, Р., Гейзер, М. і Левандовскі, З.Ши, X., Авчі, Р., Гейзер, М. і Левандовскі, З. Порівняльне хімічне дослідження мікробіологічного та електрохімічно індукованого піттингу в нержавіючій сталі 316L.корос.наука.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Електрохімічна поведінка дуплексної нержавіючої сталі 2205 у лужних розчинах з різним pH у присутності хлориду. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Електрохімічна поведінка дуплексної нержавіючої сталі 2205 у лужних розчинах з різним pH у присутності хлориду.Luo H., Dong KF, Lee HG і Xiao K. Електрохімічна поведінка дуплексної нержавіючої сталі 2205 у лужних розчинах з різним pH у присутності хлориду. 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 Електрохімічна поведінка 双相нержавіючої сталі в присутності хлориду при різному pH у лужному розчині.Luo H., Dong KF, Lee HG і Xiao K. Електрохімічна поведінка дуплексної нержавіючої сталі 2205 у лужних розчинах з різним pH у присутності хлориду.електрохім.Журнал.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Вплив морських біоплівок на корозію: стислий огляд. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Вплив морських біоплівок на корозію: стислий огляд.Little, BJ, Lee, JS і Ray, RI Вплив морських біоплівок на корозію: короткий огляд. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Літтл Б.Дж., Лі Дж.С. і Рей Р.ІLittle, BJ, Lee, JS і Ray, RI Вплив морських біоплівок на корозію: короткий огляд.електрохім.Журнал.54, 2-7 (2008).