شكرا لكم لزيارة Nature.com.إصدار المتصفح الذي تستخدمه لديه دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).في هذه الأثناء، ولضمان الدعم المستمر، سنعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
يعد التآكل الميكروبي (MIC) مشكلة خطيرة في العديد من الصناعات، حيث يمكن أن يؤدي إلى خسائر اقتصادية فادحة.يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ سوبر دوبلكس 2707 (2707 HDSS) في البيئات البحرية بسبب مقاومته الكيميائية الممتازة.ومع ذلك، لم يتم إثبات مقاومته للـ MIC تجريبيًا.تناولت هذه الدراسة سلوك MIC 2707 HDSS الناجم عن البكتيريا الهوائية البحرية Pseudomonas aeruginosa.أظهر التحليل الكهروكيميائي أنه في وجود الأغشية الحيوية لـ Pseudomonas aeruginosa في الوسط 2216E، يحدث تغير إيجابي في احتمالية التآكل وزيادة في كثافة تيار التآكل.أظهر تحليل التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية (XPS) انخفاضًا في محتوى الكروم على سطح العينة تحت الغشاء الحيوي.أظهر التحليل البصري للحفر أن الأغشية الحيوية لـ P. aeruginosa أنتجت أقصى عمق للحفر قدره 0.69 ميكرومتر خلال 14 يومًا من الحضانة.على الرغم من أن هذا صغير، فإنه يشير إلى أن 2707 HDSS ليس محصنًا تمامًا ضد MIC الخاص بالأغشية الحيوية P. aeruginosa.
يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (DSS) على نطاق واسع في العديد من الصناعات بسبب المزيج المثالي من الخواص الميكانيكية الممتازة ومقاومة التآكل 1،2.ومع ذلك، لا يزال يحدث تأليب موضعي ويؤثر على سلامة هذا الفولاذ.DSS ليس مقاومًا للتآكل الميكروبي (MIC) 5،6.على الرغم من النطاق الواسع لتطبيقات DSS، لا تزال هناك بيئات حيث مقاومة التآكل لـ DSS ليست كافية للاستخدام على المدى الطويل.وهذا يعني أن هناك حاجة إلى مواد أكثر تكلفة ذات مقاومة أعلى للتآكل.وجد جيون وآخرون أنه حتى الفولاذ المقاوم للصدأ مزدوج الاتجاه (SDSS) لديه بعض القيود من حيث مقاومة التآكل.لذلك، في بعض الحالات، يلزم وجود فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج الاتجاه (HDSS) يتمتع بمقاومة أعلى للتآكل.أدى هذا إلى تطوير HDSS عالي السبائك.
تعتمد مقاومة التآكل DSS على نسبة مرحلتي ألفا وغاما وتنضب في مناطق Cr وMo وW 8 و9 و10 المجاورة للمرحلة الثانية.يحتوي HDSS على نسبة عالية من Cr وMo وN11، وبالتالي فهو يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل وقيمة عالية (45-50) من رقم مقاومة التنقر المكافئ (PREN) المحدد بالوزن% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 بالوزن.% واط) + 16% بالوزن.ن12.تعتمد مقاومتها الممتازة للتآكل على تركيبة متوازنة تحتوي على حوالي 50% من الطور الحديدي (α) و50% من الأوستنيتي (γ).يتمتع HDSS بخصائص ميكانيكية أفضل ومقاومة أعلى لتآكل الكلوريد.تعمل المقاومة المحسنة للتآكل على توسيع استخدام HDSS في بيئات الكلوريد الأكثر عدوانية مثل البيئات البحرية.
تمثل البلدان المتوسطة الدخل مشكلة كبيرة في العديد من الصناعات مثل صناعات النفط والغاز والمياه.يمثل MIC 20% من إجمالي أضرار التآكل.MIC هو تآكل كهروكيميائي حيوي يمكن ملاحظته في العديد من البيئات.تعمل الأغشية الحيوية التي تتشكل على الأسطح المعدنية على تغيير الظروف الكهروكيميائية، مما يؤثر على عملية التآكل.من المعتقد على نطاق واسع أن تآكل MIC يحدث بسبب الأغشية الحيوية.تقوم الكائنات الحية الدقيقة الكهربية بأكل المعادن للحصول على الطاقة التي تحتاجها للبقاء على قيد الحياة.أظهرت دراسات MIC الحديثة أن EET (نقل الإلكترون خارج الخلية) هو العامل الذي يحد من معدل MIC الناجم عن الكائنات الحية الدقيقة الكهربية.تشانغ وآخرون.أظهر 18 أن وسطاء الإلكترون يسرعون من نقل الإلكترونات بين خلايا Desulfovibrio sessificans والفولاذ المقاوم للصدأ 304، مما يؤدي إلى هجوم أكثر شدة على MIC.أنينغ وآخرون.19 و وينزلاف وآخرون.وقد أظهرت 20 أن الأغشية الحيوية للبكتيريا المسببة للكبريتات المسببة للتآكل (SRBs) يمكن أن تمتص الإلكترونات مباشرة من الركائز المعدنية، مما يؤدي إلى تأليب شديد.
من المعروف أن DSS عرضة لـ MIC في الوسائط التي تحتوي على SRBs، والبكتيريا التي تقلل الحديد (IRBs)، وما إلى ذلك 21.تسبب هذه البكتيريا تأليبًا موضعيًا على سطح DSS تحت الأغشية الحيوية .على عكس DSS، فإن HDSS24 MIC ليس معروفًا جيدًا.
Pseudomonas aeruginosa هي بكتيريا سالبة الجرام، متحركة، على شكل قضيب، وتنتشر على نطاق واسع في الطبيعة.تعد Pseudomonas aeruginosa أيضًا مجموعة ميكروبية رئيسية في البيئة البحرية، مما يتسبب في ارتفاع تركيزات MIC.تشارك الزائفة بشكل نشط في عملية التآكل وتُعرف بأنها مستعمر رائد أثناء تكوين الأغشية الحيوية.ماهات وآخرون.28 ويوان وآخرون.أظهر 29 أن Pseudomonas aeruginosa تميل إلى زيادة معدل تآكل الفولاذ الطري والسبائك في البيئات المائية.
كان الهدف الرئيسي من هذا العمل هو دراسة خصائص MIC 2707 HDSS التي تسببها البكتيريا الهوائية البحرية Pseudomonas aeruginosa باستخدام الطرق الكهروكيميائية وطرق تحليل السطح وتحليل منتجات التآكل.تم إجراء الدراسات الكهروكيميائية، بما في ذلك إمكانات الدائرة المفتوحة (OCP)، ومقاومة الاستقطاب الخطي (LPR)، والتحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية (EIS)، والاستقطاب الديناميكي المحتمل، لدراسة سلوك MIC 2707 HDSS.تم إجراء التحليل الطيفي لتشتت الطاقة (EDS) للكشف عن العناصر الكيميائية على السطح المتآكل.بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية (XPS) لتحديد ثبات تخميل فيلم الأكسيد تحت تأثير البيئة البحرية التي تحتوي على Pseudomonas aeruginosa.تم قياس عمق الحفر تحت مجهر المسح بالليزر متحد البؤر (CLSM).
يوضح الجدول 1 التركيب الكيميائي لـ 2707 HDSS.يوضح الجدول 2 أن 2707 HDSS يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة مع قوة إنتاج تبلغ 650 ميجا باسكال.على الشكل.يوضح الشكل 1 البنية المجهرية الضوئية للمحلول المعالج حرارياً 2707 HDSS.في البنية المجهرية التي تحتوي على حوالي 50% من أطوار الأوستينيت و50% من الفريت، تظهر نطاقات ممدودة من أطوار الأوستينيت والفريت بدون أطوار ثانوية.
على الشكل.يُظهر الشكل 2 أ إمكانات الدائرة المفتوحة (Eocp) مقابل وقت التعرض لـ 2707 HDSS في وسط غير حيوي 2216E ومرق P. aeruginosa لمدة 14 يومًا عند 37 درجة مئوية.ويظهر أن التغيير الأكبر والأكثر أهمية في Eocp يحدث خلال الـ 24 ساعة الأولى.بلغت قيم Eocp في كلتا الحالتين ذروتها عند -145 مللي فولت (مقارنة بـ SCE) حوالي 16 ساعة ثم انخفضت بشكل حاد، حيث وصلت إلى -477 مللي فولت (مقارنة بـ SCE) و -236 مللي فولت (مقارنة بـ SCE) للعينة اللاأحيائية.وكوبونات Pseudomonas aeruginosa، على التوالي).بعد 24 ساعة، كانت قيمة Eocp 2707 HDSS لـ P. aeruginosa مستقرة نسبيًا عند -228 mV (مقارنة بـ SCE)، بينما كانت القيمة المقابلة للعينات غير البيولوجية حوالي -442 mV (مقارنة بـ SCE).كانت Eocp في وجود P. aeruginosa منخفضة جدًا.
دراسة كهروكيميائية لـ 2707 عينة من HDSS في الوسط اللاأحيائي ومرق Pseudomonas aeruginosa عند 37 درجة مئوية:
(أ) Eocp كدالة لوقت التعرض، (ب) منحنيات الاستقطاب في اليوم 14، (ج) Rp كدالة لوقت التعرض، و (د) icorr كدالة لوقت التعرض.
يوضح الجدول 3 معلمات التآكل الكهروكيميائي لـ 2707 عينة من HDSS المعرضة للوسائط الملقحة اللاأحيائية والزائفة الزنجارية على مدار فترة 14 يومًا.تم استقراء مماسات منحنيات الأنود والكاثود للحصول على تقاطعات تعطي كثافة تيار التآكل (icorr)، واحتمال التآكل (Ecorr) ومنحدر Tafel (βα وβc) وفقًا للطرق القياسية.
كما يظهر في الشكل.كما هو مبين في الشكل 2 ب، أدى التحول التصاعدي في منحنى P. aeruginosa إلى زيادة في Ecorr مقارنة بالمنحنى اللاأحيائي.زادت قيمة Icorr، التي تتناسب مع معدل التآكل، إلى 0.328 μA سم-2 في عينة Pseudomonas aeruginosa، وهي أكبر بأربع مرات منها في العينة غير البيولوجية (0.087 μA سم-2).
LPR هي طريقة كهروكيميائية كلاسيكية غير مدمرة لتحليل التآكل السريع.كما تم استخدامه لدراسة MIC32.على الشكل.يوضح الشكل 2 ج مقاومة الاستقطاب (Rp) كدالة لوقت التعرض.قيمة Rp الأعلى تعني تآكلًا أقل.خلال الـ 24 ساعة الأولى، وصل Rp 2707 HDSS إلى ذروته عند 1955 كيلو أوم سم2 للعينات اللاأحيائية و1429 كيلو أوم سم2 لعينات الزائفة الزنجارية.يوضح الشكل 2 ج أيضًا أن قيمة Rp انخفضت بسرعة بعد يوم واحد ثم ظلت دون تغيير نسبيًا خلال الـ 13 يومًا التالية.تبلغ قيمة Rp لعينة Pseudomonas aeruginosa حوالي 40 كيلو أوم سم 2، وهي أقل بكثير من قيمة 450 كيلو أوم سم 2 لعينة غير بيولوجية.
تتناسب قيمة Icorr مع معدل التآكل الموحد.يمكن حساب قيمتها من معادلة ستيرن-جيري التالية:
وفقا لزوي وآخرون.33، تم اعتبار القيمة النموذجية لمنحدر Tafel B في هذا العمل هي 26 مللي فولت / ديسمبر.ويبين الشكل 2 د أن معدل نمو العينة غير البيولوجية 2707 ظل مستقرًا نسبيًا، بينما تقلبت عينة P. aeruginosa بشكل كبير بعد أول 24 ساعة.كانت قيم icorr لعينات P. aeruginosa أعلى بكثير من تلك الخاصة بالضوابط غير البيولوجية.ويتوافق هذا الاتجاه مع نتائج مقاومة الاستقطاب.
EIS هي طريقة أخرى غير مدمرة تستخدم لتوصيف التفاعلات الكهروكيميائية على الأسطح المتآكلة.أطياف المعاوقة وقيم السعة المحسوبة للعينات المعرضة للبيئة اللاأحيائية ومحلول Pseudomonas aeruginosa، ومقاومة الفيلم السلبي/الأغشية الحيوية Rb المتكونة على سطح العينة، ومقاومة نقل الشحنة Rct، والسعة الكهربائية مزدوجة الطبقة Cdl (EDL) ومعلمات عنصر مرحلة QCPE الثابتة (كيب).تم تحليل هذه المعلمات بشكل أكبر من خلال تركيب البيانات باستخدام نموذج الدائرة المكافئة (EEC).
على الشكل.يُظهر الشكل 3 مخططات Nyquist النموذجية (a وb) ومؤامرات Bode (a' وb') لـ 2707 عينة من HDSS في الوسائط اللاأحيائية ومرق P. aeruginosa لأوقات حضانة مختلفة.يتناقص قطر حلقة نيكويست في وجود الزائفة الزنجارية.تُظهر مخطط Bode (الشكل 3 ب') الزيادة في الممانعة الإجمالية.يمكن الحصول على معلومات حول ثابت وقت الاسترخاء من المرحلة القصوى.على الشكل.يوضح الشكل 4 الهياكل المادية القائمة على طبقة أحادية (أ) وطبقة ثنائية (ب) والمجموعات الاقتصادية الأوروبية المقابلة.تم إدخال CPE في نموذج EEC.يتم التعبير عن قبولها ومقاومتها على النحو التالي:
نموذجان ماديان ودوائر مكافئة مقابلة لتركيب طيف المعاوقة للعينة 2707 HDSS:
حيث Y0 هي قيمة KPI، j هو الرقم التخيلي أو (-1)1/2، ω هو التردد الزاوي، n هو مؤشر طاقة KPI أقل من واحد35.يتوافق انعكاس مقاومة نقل الشحنة (أي 1/Rct) مع معدل التآكل.أصغر Rct، وارتفاع معدل التآكل.بعد 14 يومًا من الحضانة، وصلت عينات Rct من Pseudomonas aeruginosa إلى 32 كيلو أوم سم 2، وهو أقل بكثير من 489 كيلو أوم سم 2 للعينات غير البيولوجية (الجدول 4).
تظهر صور CLSM وصور SEM في الشكل 5 بوضوح أن طلاء الأغشية الحيوية على سطح عينة HDSS 2707 بعد 7 أيام يكون كثيفًا.ومع ذلك، بعد 14 يومًا، كانت تغطية البيوفيلم ضعيفة وظهرت بعض الخلايا الميتة.يوضح الجدول 5 سمك الغشاء الحيوي في 2707 عينة من HDSS بعد التعرض لـ P. aeruginosa لمدة 7 و14 يومًا.تغير الحد الأقصى لسمك الغشاء الحيوي من 23.4 ميكرومتر بعد 7 أيام إلى 18.9 ميكرومتر بعد 14 يومًا.كما أكد متوسط ​​سمك الأغشية الحيوية هذا الاتجاه.انخفض من 22.2 ± 0.7 ميكرومتر بعد 7 أيام إلى 17.8 ± 1.0 ميكرومتر بعد 14 يومًا.
(أ) صورة CLSM ثلاثية الأبعاد في 7 أيام، (ب) صورة CLSM ثلاثية الأبعاد في 14 يومًا، (ج) صورة SEM في 7 أيام، و (د) صورة SEM في 14 يومًا.
كشفت EMF عن العناصر الكيميائية في الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل في العينات المعرضة لـ P. aeruginosa لمدة 14 يومًا.على الشكل.يوضح الشكل 6 أن محتوى C وN وO وP في الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل أعلى بكثير منه في المعادن النقية، حيث ترتبط هذه العناصر بالأغشية الحيوية ومستقلباتها.تحتاج الميكروبات إلى كميات ضئيلة فقط من الكروم والحديد.تشير المستويات العالية من الكروم والحديد في الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل على سطح العينات إلى أن المصفوفة المعدنية قد فقدت عناصر بسبب التآكل.
وبعد 14 يومًا، لوحظت حفر تحتوي على أو بدون P. aeruginosa في وسط 2216E.قبل الحضانة، كان سطح العينات سلسًا وخاليًا من العيوب (الشكل 7 أ).بعد الحضانة وإزالة الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل، تم فحص أعمق الحفر على سطح العينات باستخدام CLSM، كما هو مبين في الشكل 7 ب و ج.لم يتم العثور على أي تأليب واضح على سطح الضوابط غير البيولوجية (أقصى عمق تأليب 0.02 ميكرومتر).كان الحد الأقصى لعمق الحفرة الناجم عن P. aeruginosa 0.52 ميكرومتر في 7 أيام و0.69 ميكرومتر في 14 يومًا، استنادًا إلى متوسط ​​عمق الحفرة الأقصى من 3 عينات (تم اختيار 10 أعماق الحفرة القصوى لكل عينة).تحقيق 0.42 ± 0.12 ميكرومتر و 0.52 ± 0.15 ميكرومتر، على التوالي (الجدول 5).قيم عمق الثقب هذه صغيرة ولكنها مهمة.
(أ) قبل التعرض، (ب) 14 يومًا في بيئة غير حيوية، و (ج) 14 يومًا في مرق Pseudomonas aeruginosa.
على الشكل.يوضح الجدول 8 أطياف XPS لأسطح العينات المختلفة، ويلخص الجدول 6 التركيب الكيميائي الذي تم تحليله لكل سطح. في الجدول 6، كانت النسب المئوية الذرية للFe وCr في وجود P. aeruginosa (العينات A وB) أقل بكثير من الضوابط غير البيولوجية.(العينات C و D).بالنسبة لعينة P. aeruginosa، تم تركيب المنحنى الطيفي على مستوى نواة Cr 2p على أربعة مكونات ذروة ذات طاقات ربط (BE) تبلغ 574.4 و576.6 و578.3 و586.8 فولت، والتي يمكن أن تعزى إلى Cr وCr2O3 وCrO3 .وCr(OH)3، على التوالي (الشكل 9 أ و ب).بالنسبة للعينات غير البيولوجية، يحتوي طيف المستوى الرئيسي Cr 2p على ذروتين رئيسيتين لـ Cr (573.80 فولت لـ BE) وCr2O3 (575.90 فولت لـ BE) في الشكلين.9 ج ود، على التوالي.كان الاختلاف الأكثر وضوحًا بين العينات اللاأحيائية وعينات P. aeruginosa هو وجود Cr6+ ونسبة نسبية أعلى من Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) تحت الأغشية الحيوية.
أطياف XPS العريضة لسطح العينة 2707 HDSS في وسطين هي 7 و14 يومًا على التوالي.
(أ) التعرض لـ P. aeruginosa لمدة 7 أيام، (ب) التعرض لـ P. aeruginosa لمدة 14 يومًا، (ج) 7 أيام في بيئة غير حيوية، و (د) 14 يومًا في بيئة غير حيوية.
يُظهر HDSS مستوى عالٍ من مقاومة التآكل في معظم البيئات.أفاد Kim et al.2 أنه تم تحديد HDSS UNS S32707 على أنه DSS عالي السبائك مع PREN أكبر من 45. وكانت قيمة PREN للعينة 2707 HDSS في هذا العمل 49. ويرجع ذلك إلى المحتوى العالي من الكروم والمحتوى العالي من الكروم. الموليبدينوم والنيكل، وهما مفيدان في البيئات الحمضية.والبيئات ذات المحتوى العالي من الكلوريد.بالإضافة إلى ذلك، فإن التركيبة المتوازنة والبنية المجهرية الخالية من العيوب مفيدة للاستقرار الهيكلي ومقاومة التآكل.ومع ذلك، على الرغم من مقاومته الكيميائية الممتازة، تشير البيانات التجريبية في هذا العمل إلى أن 2707 HDSS ليس محصنًا تمامًا ضد الأغشية الحيوية المتوسطة الحجم P. aeruginosa.
أظهرت النتائج الكهروكيميائية أن معدل تآكل 2707 HDSS في مرق P. aeruginosa زاد بشكل ملحوظ بعد 14 يوما مقارنة بالبيئة غير البيولوجية.في الشكل 2 أ، لوحظ انخفاض في Eocp سواء في الوسط اللاأحيائي أو في مرق P. aeruginosa خلال الـ 24 ساعة الأولى.بعد ذلك، يغطي الغشاء الحيوي سطح العينة بالكامل، ويصبح Eocp مستقرًا نسبيًا.ومع ذلك، كان مستوى EOCp البيولوجي أعلى بكثير من مستوى EOCp غير البيولوجي.هناك أسباب للاعتقاد بأن هذا الاختلاف يرتبط بتكوين الأغشية الحيوية P. aeruginosa.على الشكل.كما هو مبين في الشكل 2d في وجود P. aeruginosa، وصلت قيمة icorr 2707 HDSS إلى 0.627 μA cm-2، وهو ترتيب أعلى من التحكم اللاأحيائي (0.063 μA cm-2)، والذي كان متسقًا مع قيمة Rct المقاسة. بواسطة EIS.خلال الأيام القليلة الأولى، زادت قيم المعاوقة في مرق P. aeruginosa بسبب ارتباط خلايا P. aeruginosa وتكوين الأغشية الحيوية.ومع ذلك، عندما يغطي الغشاء الحيوي سطح العينة بالكامل، تنخفض المعاوقة.تتعرض الطبقة الواقية للهجوم في المقام الأول بسبب تكوين الأغشية الحيوية ومستقلبات الأغشية الحيوية.وبالتالي، انخفضت مقاومة التآكل بمرور الوقت وتسبب ارتباط P. aeruginosa في تآكل موضعي.وكانت الاتجاهات في البيئات اللاأحيائية مختلفة.وكانت مقاومة التآكل للمكافحة غير البيولوجية أعلى بكثير من القيمة المقابلة للعينات المعرضة لمرق P. aeruginosa.بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للدخول اللاأحيائي، وصلت قيمة Rct 2707 HDSS إلى 489 كيلو أوم سم في اليوم 14، وهو أعلى بـ 15 مرة من قيمة Rct (32 كيلو أوم سم2) في وجود P. aeruginosa.وبالتالي، يتمتع 2707 HDSS بمقاومة ممتازة للتآكل في بيئة معقمة، ولكنه ليس مقاومًا للـ MICs من الأغشية الحيوية P. aeruginosa.
ويمكن أيضًا ملاحظة هذه النتائج من منحنيات الاستقطاب في التين.2ب.ارتبط التفرع الأنودي بتكوين الأغشية الحيوية لـ Pseudomonas aeruginosa وتفاعلات أكسدة المعادن.في هذه الحالة، التفاعل الكاثودي هو اختزال الأكسجين.أدى وجود P. aeruginosa إلى زيادة كثافة تيار التآكل بشكل ملحوظ، حيث كان أعلى بمقدار أعلى تقريبًا من التحكم اللاأحيائي.يشير هذا إلى أن الغشاء الحيوي P. aeruginosa يعزز التآكل الموضعي لـ 2707 HDSS.وجد Yuan et al.29 أن كثافة تيار التآكل لسبائك Cu-Ni 70/30 زادت تحت تأثير الأغشية الحيوية P. aeruginosa.قد يكون هذا بسبب التحفيز الحيوي لتقليل الأكسجين بواسطة الأغشية الحيوية لـ Pseudomonas aeruginosa.قد تفسر هذه الملاحظة أيضًا MIC 2707 HDSS في هذا العمل.قد يكون هناك أيضًا كمية أقل من الأكسجين تحت الأغشية الحيوية الهوائية.ولذلك، فإن رفض إعادة تخميل السطح المعدني بالأكسجين قد يكون عاملا يساهم في MIC في هذا العمل.
ديكنسون وآخرون.اقترح 38 أن معدل التفاعلات الكيميائية والكهروكيميائية يمكن أن يتأثر بشكل مباشر بالنشاط الأيضي للبكتيريا اللاطئة على سطح العينة وطبيعة منتجات التآكل.كما هو مبين في الشكل 5 والجدول 5، انخفض عدد الخلايا وسمك الأغشية الحيوية بعد 14 يومًا.يمكن تفسير ذلك بشكل معقول من خلال حقيقة أنه بعد 14 يومًا، ماتت معظم الخلايا اللاطئة الموجودة على سطح 2707 HDSS بسبب استنفاد المغذيات في الوسط 2216E أو إطلاق أيونات معدنية سامة من مصفوفة 2707 HDSS.وهذا قيد من التجارب الدفعية.
في هذا العمل، ساهم الغشاء الحيوي لـ P. aeruginosa في استنفاد الكروم والحديد محليًا تحت الغشاء الحيوي على سطح 2707 HDSS (الشكل 6).ويبين الجدول 6 الانخفاض في Fe وCr في العينة D مقارنة بالعينة C، مما يشير إلى أن Fe وCr المذاب الناجم عن الأغشية الحيوية P. aeruginosa استمرت خلال الأيام السبعة الأولى.يتم استخدام بيئة 2216E لمحاكاة البيئة البحرية.ويحتوي على 17700 جزء في المليون Cl-، وهو ما يعادل محتواه في مياه البحر الطبيعية.كان وجود 17700 جزء في المليون Cl- هو السبب الرئيسي لانخفاض الكروم في العينات اللاأحيائية لمدة 7 و 14 يومًا التي تم تحليلها بواسطة XPS.بالمقارنة مع عينات P. aeruginosa، كان ذوبان الكروم في العينات اللاأحيائية أقل بكثير بسبب المقاومة القوية لـ 2707 HDSS للكلور في ظل الظروف اللاأحيائية.على الشكل.يوضح الشكل 9 وجود Cr6+ في الفيلم التخميلى.قد يكون متورطًا في إزالة الكروم من الأسطح الفولاذية بواسطة الأغشية الحيوية P. aeruginosa، كما اقترح تشين وكلايتون.
وبسبب النمو البكتيري، كانت قيم الرقم الهيدروجيني للوسط قبل وبعد الزراعة 7.4 و8.2 على التوالي.وهكذا، تحت الأغشية الحيوية P. aeruginosa، من غير المرجح أن يساهم تآكل الأحماض العضوية في هذا العمل بسبب ارتفاع الرقم الهيدروجيني نسبيًا في الوسط السائب.لم يتغير الرقم الهيدروجيني لوسط التحكم غير البيولوجي بشكل ملحوظ (من 7.4 الأولي إلى 7.5 النهائي) خلال فترة الاختبار البالغة 14 يومًا.ارتبطت الزيادة في الرقم الهيدروجيني في وسط التلقيح بعد الحضانة بالنشاط الأيضي لـ P. aeruginosa ووجد أن لها نفس التأثير على الرقم الهيدروجيني في حالة عدم وجود شرائط الاختبار.
كما هو مبين في الشكل 7، كان الحد الأقصى لعمق الحفرة الناجم عن الأغشية الحيوية P. aeruginosa 0.69 ميكرومتر، وهو أكبر بكثير من الوسط اللاأحيائي (0.02 ميكرومتر).وهذا يتوافق مع البيانات الكهروكيميائية الموضحة أعلاه.عمق الحفرة البالغ 0.69 ميكرومتر أصغر بعشر مرات من قيمة 9.5 ميكرومتر المُبلغ عنها في 2205 DSS في نفس الظروف.تظهر هذه البيانات أن 2707 HDSS يُظهر مقاومة أفضل للـ MICs من 2205 DSS.لا ينبغي أن يكون هذا مفاجئًا نظرًا لأن 2707 HDSS يحتوي على مستويات أعلى من الكروم والتي توفر تخميلًا أطول، وأكثر صعوبة في إزالة تأثير P. aeruginosa، وبسبب بنية الطور المتوازنة دون هطول الأمطار الثانوية الضارة، فإنها تسبب تأليبًا.
في الختام، تم العثور على حفر MIC على سطح 2707 HDSS في مرق P. aeruginosa مقارنة بالحفر غير المهمة في البيئة اللاأحيائية.يوضح هذا العمل أن 2707 HDSS لديه مقاومة أفضل لـ MIC من 2205 DSS، لكنه ليس محصنًا تمامًا ضد MIC بسبب الأغشية الحيوية P. aeruginosa.تساعد هذه النتائج في اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ المناسب ومتوسط ​​العمر المتوقع للبيئة البحرية.
قسيمة لـ 2707 HDSS مقدمة من كلية المعادن بجامعة نورث إيسترن (NEU) في شنيانغ، الصين.يظهر التركيب العنصري لـ 2707 HDSS في الجدول 1، والذي تم تحليله بواسطة قسم تحليل واختبار المواد في جامعة الشرق الأدنى.تمت معالجة جميع العينات للحصول على محلول صلب عند درجة حرارة 1180 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.قبل اختبار التآكل، تم صقل 2707 HDSS على شكل عملة معدنية بمساحة سطح مفتوحة تبلغ 1 سم2 حتى 2000 حصى باستخدام ورق صنفرة من كربيد السيليكون ثم صقلها باستخدام ملاط ​​مسحوق Al2O3 بقطر 0.05 ميكرومتر.الجوانب والقاع محمية بطلاء خامل.بعد التجفيف، تم غسل العينات بالماء المعقم منزوع الأيونات وتعقيمها باستخدام 75٪ (حجم / حجم) من الإيثانول لمدة 0.5 ساعة.تم بعد ذلك تجفيفها بالهواء تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة 0.5 ساعة قبل الاستخدام.
تم شراء سلالة Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 من مركز مجموعة الثقافة البحرية في شيامن (MCCC) بالصين.تمت زراعة Pseudomonas aeruginosa في ظروف هوائية عند 37 درجة مئوية في قوارير سعة 250 مل وخلايا كهروكيميائية زجاجية سعة 500 مل باستخدام الوسط السائل Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd.، Qingdao، China).الوسط يحتوي على (جم/لتر): 19.45 كلوريد الصوديوم، 5.98 ملغم كلوريد الصوديوم، 3.24 Na2SO4، 1.8 CaCl2، 0.55 بوكل، 0.16 Na2CO3، 0.08 كيلو بر، 0.034 SrCl2، 0.08 SrBr2، 0.022 H3BO3، 0.004 NaSiO3، 0016. 6NH26NH3، 3.0016 NH3 5.0 ببتون، 1.0 خلاصة الخميرة و 0.1 سترات الحديد.الأوتوكلاف عند 121 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة قبل التلقيح.عد الخلايا اللاطئة والعوالق باستخدام عدادة الكريات تحت المجهر الضوئي عند التكبير 400x.وكان التركيز الأولي للعوالق الزائفة الزنجارية مباشرة بعد التلقيح حوالي 106 خلية / مل.
تم إجراء الاختبارات الكهروكيميائية في خلية زجاجية كلاسيكية ثلاثية الأقطاب بحجم متوسط ​​يبلغ 500 مل.تم توصيل صفيحة البلاتين وقطب الكالوميل المشبع (SAE) بالمفاعل من خلال شعيرات Luggin المملوءة بجسور ملحية، والتي كانت بمثابة أقطاب كهربائية مضادة ومرجعية، على التوالي.لتصنيع أقطاب العمل، تم ربط الأسلاك النحاسية المطاطية بكل عينة وتغطيتها براتنج الإيبوكسي، مما يترك حوالي 1 سم2 من المساحة غير المحمية للقطب العامل على جانب واحد.أثناء القياسات الكهروكيميائية، تم وضع العينات في الوسط 2216E وحفظها عند درجة حرارة حضانة ثابتة (37 درجة مئوية) في حمام مائي.تم قياس بيانات OCP وLPR وEIS وبيانات الاستقطاب الديناميكي المحتملة باستخدام Autolab Potentiostat (المرجع 600TM، Gamry Instruments، Inc.، USA).تم تسجيل اختبارات LPR بمعدل مسح قدره 0.125 مللي فولت في الثانية في نطاق من -5 إلى 5 مللي فولت مع Eocp ومعدل أخذ عينات قدره 1 هرتز.تم إجراء EIS بموجة جيبية على مدى تردد يتراوح من 0.01 إلى 10000 هرتز باستخدام جهد مطبق قدره 5 مللي فولت في حالة ثابتة Eocp.قبل عملية المسح المحتملة، كانت الأقطاب الكهربائية في وضع الخمول حتى تم الوصول إلى قيمة ثابتة لإمكانية التآكل الحر.ثم تم قياس منحنيات الاستقطاب من -0.2 إلى 1.5 فولت كدالة لـ Eocp بمعدل مسح قدره 0.166 مللي فولت/ثانية.تم تكرار كل اختبار 3 مرات مع وبدون P. aeruginosa.
تم صقل عينات التحليل الميتالوغرافي ميكانيكيًا باستخدام ورق SiC رطب بحبيبات 2000 ثم تم صقلها أيضًا باستخدام مسحوق معلق Al2O3 بحجم 0.05 ميكرومتر للمراقبة البصرية.تم إجراء تحليل المعادن باستخدام المجهر الضوئي.تم حفر العينات بمحلول 10٪ بالوزن من هيدروكسيد البوتاسيوم 43.
بعد الحضانة، تم غسل العينات 3 مرات بمحلول ملحي بالفوسفات (PBS) (الرقم الهيدروجيني 7.4 ± 0.2) ثم تم تثبيتها باستخدام غلوتارالدهيد بنسبة 2.5٪ (حجم / حجم) لمدة 10 ساعات لإصلاح الأغشية الحيوية.تم بعد ذلك تجفيفه باستخدام دفعة من الإيثانول (50%، 60%، 70%، 80%، 90%، 95% و100% من حيث الحجم) قبل تجفيفه بالهواء.وأخيراً، يتم ترسيب فيلم ذهبي على سطح العينة لتوفير التوصيل لمراقبة SEM.ركزت صور SEM على البقع التي تحتوي على خلايا P. aeruginosa الأكثر ثباتًا على سطح كل عينة.إجراء تحليل EDS للعثور على العناصر الكيميائية.تم استخدام مجهر المسح بالليزر متحد البؤر زايس (CLSM) (LSM 710، زايس، ألمانيا) لقياس عمق الحفرة.لمراقبة حفر التآكل الموجودة تحت الأغشية الحيوية، تم تنظيف عينة الاختبار أولاً وفقًا للمعيار الوطني الصيني (CNS) GB/T4334.4-2000 لإزالة منتجات التآكل والأغشية الحيوية من سطح عينة الاختبار.
تم إجراء التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية (XPS، نظام تحليل السطح ESCALAB250، Thermo VG، الولايات المتحدة الأمريكية) باستخدام مصدر أشعة سينية أحادي اللون (خط Aluminium Kα بطاقة 1500 فولت وقوة 150 واط) في نطاق واسع من طاقات الربط 0 في ظل الظروف القياسية -1350 فولت.تم تسجيل أطياف عالية الدقة باستخدام طاقة نقل تبلغ 50 فولتًا وخطوة قدرها 0.2 فولت.
تمت إزالة العينات المحتضنة وغسلها بلطف باستخدام برنامج تلفزيوني (الرقم الهيدروجيني 7.4 ± 0.2) لمدة 15 ثانية.لمراقبة الحيوية البكتيرية للأغشية الحيوية في العينات، تم تلطيخ الأغشية الحيوية باستخدام مجموعة LIVE / DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen، Eugene، OR، USA).تحتوي المجموعة على صبغتين فلورسنت: صبغة فلورسنت خضراء SYTO-9 وصبغة فلورسنت حمراء بروبيديوم يوديد (PI).في CLSM، تمثل النقاط الخضراء والحمراء الفلورية الخلايا الحية والميتة، على التوالي.للتلوين، تم تحضين 1 مل من خليط يحتوي على 3 ميكرولتر من SYTO-9 و3 ميكرولتر من محلول PI لمدة 20 دقيقة عند درجة حرارة الغرفة (23 درجة مئوية) في الظلام.بعد ذلك، تم فحص العينات الملطخة بطولين موجيين (488 نانومتر للخلايا الحية و559 نانومتر للخلايا الميتة) باستخدام جهاز Nikon CLSM (C2 Plus، Nikon، اليابان).تم قياس سمك الغشاء الحيوي في وضع المسح ثلاثي الأبعاد.
كيفية الاستشهاد بهذه المقالة : Li، H. et al.التآكل الميكروبي للفولاذ المقاوم للصدأ 2707 سوبر دوبلكس بواسطة الأغشية الحيوية البحرية Pseudomonas aeruginosa.العلم.6، 20190. دوى: 10.1038 / srep20190 (2016).
Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. تكسير التآكل الإجهادي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج LDX 2101 في محاليل الكلوريد في وجود ثيوكبريتات. Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. تكسير التآكل الإجهادي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج LDX 2101 في محاليل الكلوريد في وجود ثيوكبريتات. Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. التآكل تحت الضغط المزدوج LDX 2101 في كلورايد في إنتاج تيوسولفاتا. Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. تكسير التآكل الناتج عن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج LDX 2101 في محاليل الكلوريد في وجود ثيوكبريتات. زانوتو، إف.، جراسي، في.، بالبو، أ.، مونتيسيلي، سي. آند زوتشي، إف. إل دي إكس 2101 . Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. LDX 2101 الفولاذ المقاوم للصدأ كبريتات الفولاذ المقاوم للصدأ. Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. التآكل في شبكة الضغط المزدوج في LDX 2101 في إنتاج تيوسولفاتا. Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. تكسير التآكل الناتج عن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج LDX 2101 في محلول كلوريد في وجود ثيوكبريتات.علم كوروس 80، 205-212 (2014).
Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS & Park، YS تأثيرات المعالجة الحرارية للمحلول والنيتروجين في غاز التدريع على مقاومة التآكل في اللحامات الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة المزدوجة. Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS & Park، YS تأثيرات المعالجة الحرارية للمحلول والنيتروجين في غاز التدريع على مقاومة التآكل في اللحامات الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة المزدوجة.Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS and Park، YS تأثير المعالجة الحرارية للمحلول الصلب والنيتروجين في غاز التدريع على مقاومة التآكل للحام الفولاذ المقاوم للصدأ فائق الازدواج. Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS & Park، YS. كيم، ST، جانج، SH، لي، IS & بارك، YSKim، ST، Jang، SH، Lee، IS and Park، YS تأثير المعالجة الحرارية للمحلول والنيتروجين في غاز التدريع على مقاومة التآكل في اللحامات الفولاذية المقاومة للصدأ فائقة الازدواج.كوروس.العلم.53، 1939-1947 (2011).
Shi، X.، Avci، R.، Geiser، M. & Lewandowski، Z. دراسة مقارنة في كيمياء الحفر المستحث ميكروبيًا وكهروكيميائيًا للفولاذ المقاوم للصدأ 316L. Shi، X.، Avci، R.، Geiser، M. & Lewandowski، Z. دراسة مقارنة في كيمياء الحفر المستحث ميكروبيًا وكهروكيميائيًا للفولاذ المقاوم للصدأ 316L.Shi، X.، Avchi، R.، Geyser، M. and Lewandowski، Z. دراسة كيميائية مقارنة للحفر الميكروبيولوجي والكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 316L. Shi، X.، Avci، R.، Geiser، M. & Lewandowski، Z. شي، إكس، أفسي، آر، جيزر، إم، ليفاندوفسكي، زي.Shi، X.، Avchi، R.، Geyser، M. and Lewandowski، Z. دراسة كيميائية مقارنة للتنقر الميكروبيولوجي والكهروكيميائي في الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.كوروس.العلم.45، 2577-2595 (2003).
Luo، H.، Dong، CF، Li، XG & Xiao، K. السلوك الكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 في المحاليل القلوية مع درجة حموضة مختلفة في وجود الكلوريد. Luo، H.، Dong، CF، Li، XG & Xiao، K. السلوك الكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 في المحاليل القلوية مع درجة حموضة مختلفة في وجود الكلوريد.Luo H.، Dong KF، Lee HG و Xiao K. السلوك الكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 في المحاليل القلوية مع درجة حموضة مختلفة في وجود الكلوريد. 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 السلوك الكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ في وجود الكلوريد عند درجة حموضة مختلفة في المحلول القلوي.Luo H.، Dong KF، Lee HG و Xiao K. السلوك الكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 في المحاليل القلوية مع درجة حموضة مختلفة في وجود الكلوريد.الكهروكيميائية.مجلة.64، 211-220 (2012).
Little، BJ، Lee، JS & Ray، RI تأثير الأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة. Little، BJ، Lee، JS & Ray، RI تأثير الأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة.ليتل، بي جيه، لي، جي إس وراي، آر آي تأثير الأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة. Little، BJ، Lee، JS & Ray، RI. ليتل، بي جيه، لي، جي إس وراي، آر آيليتل، بي جيه، لي، جي إس وراي، آر آي تأثير الأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة.الكهروكيميائية.مجلة.54، 2-7 (2008).