Благодарим вас за посещение Nature.com.Версия браузера, которую вы используете, имеет ограниченную поддержку CSS.Для оптимальной работы мы рекомендуем вам использовать обновленный браузер (или отключить режим совместимости в Internet Explorer).Тем временем, чтобы обеспечить постоянную поддержку, мы будем отображать сайт без стилей и JavaScript.
Микробная коррозия (МИК) является серьезной проблемой во многих отраслях промышленности, поскольку может привести к огромным экономическим потерям.Супердуплексная нержавеющая сталь 2707 (2707 HDSS) используется в морской среде благодаря своей превосходной химической стойкости.Однако его устойчивость к MIC экспериментально не продемонстрирована.В этом исследовании изучалось поведение HDSS MIC 2707, вызванного морской аэробной бактерией Pseudomonas aeruginosa.Электрохимический анализ показал, что при наличии биопленки Pseudomonas aeruginosa в среде 2216Е происходит положительное изменение потенциала коррозии и увеличение плотности тока коррозии.Анализ рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) показал снижение содержания Cr на поверхности образца под биопленкой.Визуальный анализ ямок показал, что биопленка P. aeruginosa образовывала ямки максимальной глубины 0,69 мкм в течение 14 дней инкубации.Хотя это небольшое значение, оно указывает на то, что 2707 HDSS не полностью невосприимчив к МИК биопленок P. aeruginosa.
Дуплексные нержавеющие стали (DSS) широко используются в различных отраслях промышленности благодаря идеальному сочетанию превосходных механических свойств и коррозионной стойкости1,2.Однако локальная питтинговая коррозия все еще возникает и влияет на целостность этой стали3,4.DSS не устойчив к микробной коррозии (MIC)5,6.Несмотря на широкий спектр применения DSS, все еще существуют среды, в которых коррозионная стойкость DSS недостаточна для длительного использования.Это означает, что требуются более дорогие материалы с более высокой коррозионной стойкостью.Джеон и др.7 обнаружили, что даже супердуплексные нержавеющие стали (SDSS) имеют некоторые ограничения с точки зрения коррозионной стойкости.Поэтому в некоторых случаях требуются супердуплексные нержавеющие стали (HDSS) с более высокой коррозионной стойкостью.Это привело к разработке высоколегированных HDSS.
Коррозионная стойкость ДСС зависит от соотношения альфа- и гамма-фаз и обедненных Cr, Mo и W областей 8, 9, 10, прилегающих ко второй фазе.HDSS содержит высокое содержание Cr, Mo и N11, поэтому обладает превосходной коррозионной стойкостью и высоким значением (45-50) эквивалентного числа питтинговой стойкости (PREN), определяемого масс.% Cr+ 3,3 (мас.% Mo+ 0,5 мас.%В) + 16% мас.№12.Его превосходная коррозионная стойкость зависит от сбалансированного состава, содержащего примерно 50% ферритной (α) и 50% аустенитной (γ) фаз.HDSS имеет лучшие механические свойства и более высокую устойчивость к хлоридной коррозии.Улучшенная коррозионная стойкость расширяет возможности использования HDSS в более агрессивных хлоридных средах, например в морской среде.
Страны со средним уровнем дохода являются серьезной проблемой во многих отраслях, таких как нефтегазовая и водная отрасли14.На долю MIC приходится 20% всех коррозионных повреждений15.MIC — это биоэлектрохимическая коррозия, которую можно наблюдать во многих средах.Биопленки, образующиеся на металлических поверхностях, изменяют электрохимические условия, тем самым влияя на процесс коррозии.Широко распространено мнение, что причиной коррозии MIC являются биопленки.Электрогенные микроорганизмы поедают металлы, чтобы получить энергию, необходимую им для выживания17.Недавние исследования МИК показали, что ЭЭТ (внеклеточный перенос электронов) является фактором, лимитирующим скорость МПК, индуцированной электрогенными микроорганизмами.Чжан и др.18 продемонстрировали, что электронные посредники ускоряют перенос электронов между клетками Desulfovibrio sessificans и нержавеющей сталью 304, что приводит к более серьезной атаке MIC.Эннинг и др.19 и Венцлафф и др.20 показали, что биопленки агрессивных сульфатредуцирующих бактерий (SRB) могут напрямую поглощать электроны из металлических подложек, что приводит к серьезному образованию язв.
Известно, что DSS чувствителен к МИК в средах, содержащих SRB, железоредуцирующие бактерии (IRB) и т.д. 21 .Эти бактерии вызывают локализованные питтинги на поверхности DSS под биопленками22,23.В отличие от DSS, микрофон HDSS24 малоизвестен.
Pseudomonas aeruginosa — грамотрицательная подвижная палочковидная бактерия, широко распространенная в природе25.Pseudomonas aeruginosa также является основной группой микроорганизмов морской среды, вызывающей повышенные концентрации МПК.Pseudomonas активно участвует в процессе коррозии и считается первопроходцем в формировании биопленок.Махат и др.28 и Юань и др.29 продемонстрировали, что Pseudomonas aeruginosa имеет тенденцию увеличивать скорость коррозии мягкой стали и сплавов в водной среде.
Основной целью данной работы было исследование свойств MIC 2707 HDSS, вызываемого морской аэробной бактерией Pseudomonas aeruginosa, с использованием электрохимических методов, методов анализа поверхности и анализа продуктов коррозии.Для изучения поведения MIC 2707 HDSS были проведены электрохимические исследования, включая потенциал разомкнутой цепи (OCP), сопротивление линейной поляризации (LPR), электрохимическую импедансную спектроскопию (EIS) и потенциальную динамическую поляризацию.Для обнаружения химических элементов на корродированной поверхности был проведен энергодисперсионный спектрометрический анализ (ЭДС).Кроме того, методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) была определена стабильность пассивации оксидной пленки под воздействием морской среды, содержащей Pseudomonas aeruginosa.Глубину ямок измеряли под конфокальным лазерным сканирующим микроскопом (CLSM).
В таблице 1 показан химический состав 2707 HDSS.В таблице 2 показано, что 2707 HDSS имеет превосходные механические свойства с пределом текучести 650 МПа.На рис.1 показана оптическая микроструктура термообработанного в растворе 2707 HDSS.В микроструктуре, содержащей около 50 % аустенитной и 50 % ферритной фаз, видны удлиненные полосы аустенитной и ферритной фаз без вторичных фаз.
На рис.2а показана зависимость потенциала разомкнутой цепи (Eocp) от времени воздействия для 2707 HDSS в абиотической среде 2216E и бульоне P. aeruginosa в течение 14 дней при 37°C.Это показывает, что самое большое и наиболее значимое изменение Eocp происходит в течение первых 24 часов.Значения Eocp в обоих случаях достигли максимума на уровне -145 мВ (по сравнению с SCE) около 16 ч, а затем резко упали, достигнув -477 мВ (по сравнению с SCE) и -236 мВ (по сравнению с SCE) для абиотического образца.и P купоны Pseudomonas aeruginosa соответственно).Через 24 часа значение HDSS Eocp 2707 для P. aeruginosa было относительно стабильным на уровне -228 мВ (по сравнению с SCE), тогда как соответствующее значение для небиологических образцов составляло примерно -442 мВ (по сравнению с SCE).Eocp в присутствии P. aeruginosa был достаточно низким.
Электрохимическое исследование 2707 образцов HDSS в абиотической среде и бульоне Pseudomonas aeruginosa при 37 °С:
(а) Eocp как функция времени экспозиции, (b) кривые поляризации на 14-й день, (c) Rp как функция времени экспозиции и (d) icorr как функция времени экспозиции.
В таблице 3 показаны параметры электрохимической коррозии 2707 образцов HDSS, подвергшихся воздействию абиотической среды и среды, инокулированной Pseudomonas aeruginosa, в течение 14 дней.Касательные анодной и катодной кривых были экстраполированы для получения пересечений, дающих плотность тока коррозии (icorr), потенциал коррозии (Ecorr) и наклон Тафеля (βα и βc) в соответствии со стандартными методами30,31.
Как показано на рис.2б, сдвиг кривой P. aeruginosa вверх привел к увеличению Ecorr по сравнению с абиотической кривой.Величина icorr, пропорциональная скорости коррозии, в образце Pseudomonas aeruginosa увеличилась до 0,328 мкА см-2, что в четыре раза больше, чем в небиологическом образце (0,087 мкА см-2).
LPR — классический неразрушающий электрохимический метод быстрого анализа коррозии.Он также использовался для изучения MIC32.На рис.2в показано сопротивление поляризации (Rp) в зависимости от времени экспозиции.Более высокое значение Rp означает меньшую коррозию.В течение первых 24 часов Rp 2707 HDSS достиг максимума в 1955 кОм см2 для абиотических образцов и 1429 кОм см2 для образцов Pseudomonas aeruginosa.Рисунок 2c также показывает, что значение Rp быстро уменьшалось через один день, а затем оставалось относительно неизменным в течение следующих 13 дней.Значение Rp образца Pseudomonas aeruginosa составляет около 40 кОм см2, что значительно ниже значения 450 кОм см2 небиологического образца.
Значение icorr пропорционально равномерной скорости коррозии.Его значение можно рассчитать по следующему уравнению Штерна-Гири:
По данным Зои и др.33, типичное значение наклона Тафеля B в данной работе было принято равным 26 мВ/декабрь.На рисунке 2d показано, что Icorr небиологического образца 2707 оставался относительно стабильным, в то время как образец P. aeruginosa сильно колебался после первых 24 часов.Значения icorr образцов P. aeruginosa были на порядок выше, чем у небиологического контроля.Эта тенденция согласуется с результатами поляризационного сопротивления.
EIS — еще один неразрушающий метод, используемый для характеристики электрохимических реакций на корродированных поверхностях.Спектры импеданса и расчетные значения емкости образцов, подвергшихся воздействию абиотической среды и раствора Pseudomonas aeruginosa, сопротивление пассивной пленки/биопленки Rb, образующейся на поверхности образца, сопротивление переносу заряда Rct, электрическая емкость двойного слоя Cdl (EDL) и постоянные параметры фазового элемента QCPE (КПЕ).Эти параметры были дополнительно проанализированы путем подбора данных с использованием модели эквивалентной схемы (EEC).
На рис.3 показаны типичные графики Найквиста (а и б) и графики Боде (а' и б') для 2707 образцов HDSS в абиотической среде и бульоне P. aeruginosa для различных времен инкубации.Диаметр кольца Найквиста уменьшается при наличии Pseudomonas aeruginosa.График Боде (рис. 3б') показывает увеличение общего импеданса.Информацию о постоянной времени релаксации можно получить из фазовых максимумов.На рис.4 показаны физические структуры на основе монослоя (а) и бислоя (б) и соответствующих ЭЭК.CPE введено в модель EEC.Его адмиттанс и импеданс выражаются следующим образом:
Две физические модели и соответствующие эквивалентные схемы для подбора спектра импеданса образца 2707 HDSS:
где Y0 – значение KPI, j – мнимое число или (-1)1/2, ω – угловая частота, n – показатель мощности KPI меньше единицы35.Инверсия сопротивления переносу заряда (т.е. 1/Rct) соответствует скорости коррозии.Чем меньше Rct, тем выше скорость коррозии27.Через 14 дней инкубации Rct образцов Pseudomonas aeruginosa достигала 32 кОм см2, что значительно меньше, чем 489 кОм см2 небиологических образцов (табл. 4).
Изображения CLSM и изображения SEM на рисунке 5 ясно показывают, что покрытие биопленки на поверхности образца HDSS 2707 через 7 дней становится плотным.Однако через 14 дней покрытие биопленкой было плохим и появилось некоторое количество мертвых клеток.В таблице 5 показана толщина биопленки на 2707 образцах HDSS после воздействия P. aeruginosa в течение 7 и 14 дней.Максимальная толщина биопленки изменилась с 23,4 мкм через 7 дней до 18,9 мкм через 14 дней.Средняя толщина биопленки также подтвердила эту тенденцию.Она снизилась с 22,2 ± 0,7 мкм через 7 дней до 17,8 ± 1,0 мкм через 14 дней.
(a) 3-D изображение CLSM через 7 дней, (b) 3-D изображение CLSM через 14 дней, (c) СЭМ-изображение через 7 дней и (d) СЭМ-изображение через 14 дней.
ЭМП выявило химические элементы в биопленках и продуктах коррозии на образцах, подвергшихся воздействию P. aeruginosa в течение 14 дней.На рис.Из рис. 6 видно, что содержание C, N, O и P в биопленках и продуктах коррозии значительно выше, чем в чистых металлах, поскольку эти элементы связаны с биопленками и их метаболитами.Микробам нужны лишь следовые количества хрома и железа.Высокие уровни Cr и Fe в биопленке и продуктах коррозии на поверхности образцов свидетельствуют о потере элементов металлической матрицей в результате коррозии.
Через 14 дней в среде 2216E наблюдались ямки с P. aeruginosa и без них.До инкубации поверхность образцов была гладкой и бездефектной (рис. 7а).После инкубации и удаления биопленки и продуктов коррозии наиболее глубокие ямки на поверхности образцов исследовали с помощью CLSM, как показано на рис. 7б и в.На поверхности небиологического контроля не было обнаружено явных питтингов (максимальная глубина питтинга 0,02 мкм).Максимальная глубина ямок, вызванных P. aeruginosa, составила 0,52 мкм через 7 дней и 0,69 мкм через 14 дней, исходя из средней максимальной глубины ямок из 3 образцов (для каждого образца было выбрано 10 максимальных глубин ямок).Достижение 0,42 ± 0,12 мкм и 0,52 ± 0,15 мкм соответственно (табл. 5).Эти значения глубины отверстия небольшие, но важные.
а – до воздействия, б – 14 дней в абиотической среде, в – 14 дней в бульоне Pseudomonas aeruginosa.
На рис.В Таблице 8 показаны РФЭС-спектры различных поверхностей образцов, а химический состав, проанализированный для каждой поверхности, обобщен в Таблице 6. В Таблице 6 атомные проценты Fe и Cr в присутствии P. aeruginosa (образцы A и B) составляли намного ниже, чем у небиологического контроля.(образцы C и D).Для образца P. aeruginosa спектральная кривая на уровне ядра Cr 2p была аппроксимирована четырьмя пиковыми компонентами с энергиями связи (BE) 574,4, 576,6, 578,3 и 586,8 эВ, которые можно отнести к Cr, Cr2O3, CrO3. .и Cr(OH)3 соответственно (рис. 9а и б).Для небиологических образцов спектр основного уровня Cr 2p содержит два основных пика для Cr (573,80 эВ для БЭ) и Cr2O3 (575,90 эВ для БЭ) на рис.9в и г соответственно.Наиболее разительным отличием абиотических образцов от образцов P. aeruginosa было наличие Cr6+ и более высокой относительной доли Cr(OH)3 (BE 586,8 эВ) под биопленкой.
Широкие РФЭС-спектры поверхности образца 2707 HDSS в двух средах составляют 7 и 14 дней соответственно.
(a) 7 дней воздействия P. aeruginosa, (b) 14 дней воздействия P. aeruginosa, (c) 7 дней в абиотической среде и (d) 14 дней в абиотической среде.
HDSS демонстрирует высокий уровень коррозионной стойкости в большинстве сред.Ким и др.2 сообщили, что HDSS UNS S32707 был идентифицирован как высоколегированный DSS с PREN более 45. Значение PREN образца 2707 HDSS в этой работе составило 49. Это связано с высоким содержанием хрома и высоким содержанием молибден и никель, которые полезны в кислой среде.и среды с высоким содержанием хлоридов.Кроме того, хорошо сбалансированный состав и бездефектная микроструктура способствуют структурной стабильности и коррозионной стойкости.Однако, несмотря на его превосходную химическую устойчивость, экспериментальные данные в этой работе показывают, что 2707 HDSS не является полностью невосприимчивым к МИК биопленки P. aeruginosa.
Электрохимические результаты показали, что скорость коррозии 2707 HDSS в бульоне P. aeruginosa значительно увеличилась через 14 дней по сравнению с небиологической средой.На рисунке 2а снижение Eocp наблюдалось как в абиотической среде, так и в бульоне P. aeruginosa в течение первых 24 часов.После этого биопленка полностью покрывает поверхность образца, и Eocp становится относительно стабильным36.Однако биологический уровень Eocp был намного выше, чем небиологический уровень Eocp.Есть основания полагать, что эта разница связана с образованием биопленок P. aeruginosa.На рис.2г в присутствии P. aeruginosa значение HDSS icorr 2707 достигало 0,627 мкА см-2, что на порядок выше, чем у абиотического контроля (0,063 мкА см-2), что соответствовало измеренному значению Rct. от ЭИС.В течение первых нескольких дней значения импеданса в бульоне P. aeruginosa увеличивались за счет прикрепления клеток P. aeruginosa и образования биопленок.Однако когда биопленка полностью покрывает поверхность образца, импеданс уменьшается.Защитный слой подвергается атаке в первую очередь за счет образования биопленок и метаболитов биопленок.Следовательно, коррозионная стойкость со временем снижалась, и прикрепление P. aeruginosa вызывало локальную коррозию.Тенденции в абиотических средах были иными.Коррозионная стойкость небиологического контроля была значительно выше соответствующего значения образцов, подвергнутых воздействию бульона P. aeruginosa.Кроме того, у абиотических образцов значение HDSS Rct 2707 достигало 489 кОм см2 на 14-е сутки, что в 15 раз превышает значение Rct (32 кОм см2) в присутствии P. aeruginosa.Таким образом, 2707 HDSS обладает превосходной коррозионной стойкостью в стерильной среде, но не устойчив к МИК биопленок P. aeruginosa.
Эти результаты можно наблюдать и из поляризационных кривых на рис.2б.Анодное разветвление связано с образованием биопленок Pseudomonas aeruginosa и реакциями окисления металлов.В данном случае катодной реакцией является восстановление кислорода.Присутствие P. aeruginosa значительно повышало плотность тока коррозии, примерно на порядок выше, чем в абиотическом контроле.Это указывает на то, что биопленка P. aeruginosa усиливает локализованную коррозию 2707 HDSS.Юань и др.29 обнаружили, что плотность тока коррозии сплава Cu-Ni 70/30 увеличивается под действием биопленки P. aeruginosa.Это может быть связано с биокатализом восстановления кислорода биопленками Pseudomonas aeruginosa.Это наблюдение может также объяснить HDSS MIC 2707 в этой работе.Под аэробными биопленками также может быть меньше кислорода.Следовательно, отказ от повторной пассивации поверхности металла кислородом может быть фактором, способствующим МИК в данной работе.
Дикинсон и др.38 предположили, что на скорость химических и электрохимических реакций может непосредственно влиять метаболическая активность сидячих бактерий на поверхности образца и природа продуктов коррозии.Как показано на рисунке 5 и в таблице 5, количество клеток и толщина биопленки уменьшились через 14 дней.Это можно разумно объяснить тем, что через 14 дней большая часть сидячих клеток на поверхности 2707 HDSS погибла из-за истощения питательных веществ в среде 2216E или высвобождения токсичных ионов металлов из матрицы 2707 HDSS.Это ограничение пакетных экспериментов.
В данной работе биопленка P. aeruginosa способствовала локальному истощению Cr и Fe под биопленкой на поверхности 2707 HDSS (рис. 6).В таблице 6 показано снижение содержания Fe и Cr в образце D по сравнению с образцом C, что указывает на то, что растворенные Fe и Cr, вызванные биопленкой P. aeruginosa, сохраняются в течение первых 7 дней.Среда 2216E используется для моделирования морской среды.Он содержит 17700 ppm Cl-, что сопоставимо с его содержанием в природной морской воде.Присутствие 17700 ppm Cl- было основной причиной снижения Cr в 7- и 14-дневных абиотических пробах, проанализированных методом РФЭС.По сравнению с образцами P. aeruginosa растворение Cr в абиотических образцах было значительно меньшим из-за сильной устойчивости 2707 HDSS к хлору в абиотических условиях.На рис.9 показано присутствие Cr6+ в пассивирующей пленке.Он может участвовать в удалении хрома со стальных поверхностей биопленками P. aeruginosa, как предположили Чен и Клейтон.
В связи с ростом бактерий значения pH среды до и после культивирования составляли 7,4 и 8,2 соответственно.Таким образом, ниже биопленки P. aeruginosa коррозия органических кислот вряд ли будет способствовать этой работе из-за относительно высокого pH в объемной среде.pH небиологической контрольной среды существенно не изменился (от начального 7,4 до конечного 7,5) в течение 14-дневного периода испытаний.Увеличение pH инокуляционной среды после инкубации было связано с метаболической активностью P. aeruginosa и оказывало такое же влияние на pH в отсутствие тест-полосок.
Как показано на рисунке 7, максимальная глубина ямки, вызванной биопленкой P. aeruginosa, составляла 0,69 мкм, что намного больше, чем у абиотической среды (0,02 мкм).Это согласуется с электрохимическими данными, описанными выше.Глубина ямки 0,69 мкм более чем в десять раз меньше значения 9,5 мкм, зарегистрированного для 2205 DSS в тех же условиях.Эти данные показывают, что 2707 HDSS проявляет лучшую устойчивость к MIC, чем 2205 DSS.Это не должно вызывать удивления, поскольку HDSS 2707 имеет более высокие уровни Cr, что обеспечивает более длительную пассивацию, труднее депассивировать P. aeruginosa, а из-за его сбалансированной фазовой структуры без вредных вторичных осадков вызывает образование язв.
В заключение, ямки MIC были обнаружены на поверхности 2707 HDSS в бульоне P. aeruginosa по сравнению с незначительными ямками в абиотической среде.Эта работа показывает, что 2707 HDSS обладает большей устойчивостью к MIC, чем 2205 DSS, но он не полностью невосприимчив к MIC из-за биопленки P. aeruginosa.Эти результаты помогают в выборе подходящих нержавеющих сталей и обеспечении ожидаемого срока службы для морской среды.
Купон на 2707 HDSS предоставлен Школой металлургии Северо-Восточного университета (NEU) в Шэньяне, Китай.Элементный состав 2707 HDSS показан в таблице 1, которая была проанализирована Отделом анализа и испытаний материалов НЭУ.Все образцы обрабатывали твердым раствором при 1180°С в течение 1 часа.Перед проведением коррозионных испытаний HDSS 2707 в форме монеты с площадью верхней открытой поверхности 1 см2 был отполирован до зернистости 2000 наждачной бумагой из карбида кремния, а затем отполирован суспензией порошка Al2O3 размером 0,05 мкм.Боковины и дно защищены инертной краской.После сушки образцы промывали стерильной деионизированной водой и стерилизовали 75%-ным (по объему) этанолом в течение 0,5 часа.Затем их сушили на воздухе под ультрафиолетовым (УФ) светом в течение 0,5 часа перед использованием.
Штамм морской Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 был приобретен в Центре сбора морских культур Сямыня (MCCC), Китай.Pseudomonas aeruginosa выращивали в аэробных условиях при 37°C в колбах емкостью 250 мл и стеклянных электрохимических ячейках емкостью 500 мл с использованием жидкой среды Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Циндао, Китай).Среда содержит (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, 0016 26NH3, 3,0016 NH3 5,0 пептон, 1,0 дрожжевой экстракт и 0,1 цитрата железа.Перед инокуляцией автоклавируйте при 121°C в течение 20 минут.Подсчитайте сидячие и планктонные клетки с помощью гемоцитометра под световым микроскопом при 400-кратном увеличении.Исходная концентрация планктонной Pseudomonas aeruginosa сразу после инокуляции составляла примерно 106 клеток/мл.
Электрохимические испытания проводились в классической трехэлектродной стеклянной ячейке средним объемом 500 мл.Лист платины и насыщенный каломельный электрод (НАЭ) подключались к реактору через капилляры Луггина, заполненные солевыми мостиками, которые служили противоэлектродом и электродом сравнения соответственно.Для изготовления рабочих электродов к каждому образцу прикрепляли обрезиненную медную проволоку и покрывали ее эпоксидной смолой, оставляя с одной стороны около 1 см2 незащищенной площади для рабочего электрода.При электрохимических измерениях образцы помещали в среду 2216Е и поддерживали при постоянной температуре инкубации (37°С) на водяной бане.Данные OCP, LPR, EIS и потенциальной динамической поляризации измерялись с использованием потенциостата Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., США).Тесты LPR записывались при скорости сканирования 0,125 мВ/с в диапазоне от -5 до 5 мВ с Eocp и частотой дискретизации 1 Гц.EIS выполнялась с использованием синусоидальной волны в диапазоне частот от 0,01 до 10 000 Гц с использованием приложенного напряжения 5 мВ при установившемся режиме Eocp.Перед разверткой потенциала электроды находились в режиме холостого хода до достижения стабильного значения потенциала свободной коррозии.Затем были измерены поляризационные кривые от -0,2 до 1,5 В в зависимости от Eocp при скорости сканирования 0,166 мВ/с.Каждый тест повторяли 3 раза с P. aeruginosa и без него.
Образцы для металлографического анализа механически полировались влажной бумагой SiC с зернистостью 2000, а затем дополнительно полировались суспензией порошка Al2O3 размером 0,05 мкм для оптического наблюдения.Металлографический анализ проводили с помощью оптического микроскопа.Образцы травили 10 мас.% раствором гидроксида калия 43.
После инкубации образцы промывали 3 раза фосфатно-солевым буфером (PBS) (рН 7,4 ± 0,2), а затем фиксировали 2,5% (об./об.) глутаральдегидом в течение 10 часов для фиксации биопленок.Затем его обезвоживали порционным этанолом (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% и 100% по объему) перед сушкой на воздухе.Наконец, на поверхность образца наносится золотая пленка, обеспечивающая проводимость для наблюдения с помощью СЭМ.СЭМ-изображения фокусировались на пятнах с наиболее сидячими клетками P. aeruginosa на поверхности каждого образца.Проведите ЭДС-анализ для поиска химических элементов.Для измерения глубины ямки использовали конфокальный лазерный сканирующий микроскоп Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Германия).Для обнаружения очагов коррозии под биопленкой тестируемый образец сначала очищали в соответствии с китайским национальным стандартом (CNS) GB/T4334.4-2000 для удаления продуктов коррозии и биопленки с поверхности тестируемого образца.
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS, система анализа поверхности ESCALAB250, Thermo VG, США). Анализ проводили с использованием монохроматического источника рентгеновского излучения (линия Aluminium Kα с энергией 1500 эВ и мощностью 150 Вт) в широком диапазоне энергии связи 0 при стандартных условиях –1350 эВ.Спектры высокого разрешения записывались при энергии пропускания 50 эВ и шаге 0,2 эВ.
Инкубированные образцы извлекали и осторожно промывали PBS (рН 7,4 ± 0,2) в течение 15 с45.Чтобы наблюдать жизнеспособность бактерий в биопленках на образцах, биопленки окрашивали с использованием набора LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Юджин, Орегон, США).Набор содержит два флуоресцентных красителя: зеленый флуоресцентный краситель SYTO-9 и красный флуоресцентный краситель йодид пропидия (PI).В CLSM флуоресцентные зеленые и красные точки представляют собой живые и мертвые клетки соответственно.Для окрашивания 1 мл смеси, содержащей 3 мкл SYTO-9 и 3 мкл раствора ПИ, инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре (23°С) в темноте.После этого окрашенные образцы исследовали при двух длинах волн (488 нм для живых клеток и 559 нм для мертвых клеток) с использованием аппарата Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Япония).Толщину биопленки измеряли в режиме 3D-сканирования.
Как цитировать эту статью: Li, H. et al.Микробная коррозия супердуплексной нержавеющей стали 2707 морской биопленкой Pseudomonas aeruginosa.наука.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. Коррозионное растрескивание дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 под напряжением в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. Коррозионное растрескивание дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 под напряжением в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в разработке тиосульфата. Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. Коррозионное растрескивание дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 под напряжением в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. LDX 2101. 。 Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. LDX 2101 — нержавеющая сталь, сульфат, сульфат. Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворе хлорида в разработке тиосульфата. Занотто Ф., Грасси В., Бальбо А., Монтичелли К. и Зукки Ф. Коррозионное растрескивание дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 под напряжением в растворе хлорида в присутствии тиосульфата.coros science 80, 205–212 (2014).
Ким С.Т., Джанг С.Х., Ли И.С. и Парк Ю.С. Влияние термообработки на раствор и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов гипердуплексной нержавеющей стали. Ким С.Т., Джанг С.Х., Ли И.С. и Парк Ю.С. Влияние термообработки на раствор и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов гипердуплексной нержавеющей стали.Ким С.Т., Янг Ш.Х., Ли И.С. и Парк Ю.С. Влияние термообработки твердого раствора и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов из гипердуплексной нержавеющей стали. Ким, С.Т., Чан, Ш., Ли, И.С. и Пак, Ю.С. Ким, С.Т., Чан, Ш., Ли, И.С. и Пак, Ю.С.Ким С.Т., Янг Ш.Х., Ли И.С. и Парк Ю.С. Влияние термообработки на раствор и азота в защитном газе на стойкость к точечной коррозии сварных швов супердуплексной нержавеющей стали.корос.наука.53, 1939–1947 (2011).
Ши Х., Авчи Р., Гейзер М. и Левандовски З. Сравнительное исследование химии микробиологического и электрохимически индуцированного питтинга нержавеющей стали 316L. Ши Х., Авчи Р., Гейзер М. и Левандовски З. Сравнительное исследование химии микробиологического и электрохимически индуцированного питтинга нержавеющей стали 316L.Ши Х., Авчи Р., Гейзер М. и Левандовски З. Сравнительное химическое исследование микробиологического и электрохимического питтинга нержавеющей стали 316L. Ши, X., Авчи, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З. Ши, X., Авчи, Р., Гейзер, М. и Левандовски, З.Ши Х., Авчи Р., Гейзер М. и Левандовски З. Сравнительное химическое исследование микробиологического и электрохимически индуцированного питтинга в нержавеющей стали 316L.корос.наука.45, 2577–2595 (2003).
Луо Х., Донг К.Ф., Ли С.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным pH в присутствии хлорида. Луо Х., Донг К.Ф., Ли С.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным pH в присутствии хлорида.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным pH в присутствии хлорида. Луо, Х., Донг, К.Ф., Ли, С.Г. и Сяо, К. 2205. Луо, Х., Донг, К.Ф., Ли, С.Г. и Сяо, К. 2205. Электрохимическое поведение нержавеющей стали 双相 в присутствии хлорида при различных значениях pH в щелочном растворе.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. и Сяо К. Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в щелочных растворах с различным pH в присутствии хлорида.Электрохим.Журнал.64, 211–220 (2012).
Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор. Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор.Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор. Литтл, Би Джей, Ли, Дж. С. и Рэй, Р.И. Литтл, Би Джей, Ли, Дж. С. и Рэй, Р. И.Литтл, Б.Дж., Ли, Дж.С. и Рэй, Р.И. Влияние морских биопленок на коррозию: краткий обзор.Электрохим.Журнал.54, 2–7 (2008).