Terima kasih telah mengunjungi Nature.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas.Untuk pengalaman terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau menonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami akan merender situs tanpa gaya dan JavaScript.
Korosi mikroba (MIC) merupakan masalah serius di banyak industri, karena dapat menyebabkan kerugian ekonomi yang sangat besar.Baja tahan karat super duplex 2707 (2707 HDSS) digunakan di lingkungan laut karena ketahanan kimianya yang sangat baik.Namun, resistensi terhadap MIC belum dibuktikan secara eksperimental.Penelitian ini mengkaji perilaku MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteri aerob laut Pseudomonas aeruginosa.Analisis elektrokimia menunjukkan bahwa dengan adanya biofilm Pseudomonas aeruginosa pada medium 2216E, terjadi perubahan positif pada potensi korosi dan peningkatan rapat arus korosi.Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) menunjukkan adanya penurunan kandungan Cr pada permukaan sampel di bawah biofilm.Analisis visual terhadap lubang menunjukkan bahwa biofilm P. aeruginosa menghasilkan kedalaman lubang maksimum 0,69 µm selama 14 hari inkubasi.Meskipun kecil, hal ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC biofilm P. aeruginosa.
Baja tahan karat dupleks (DSS) banyak digunakan di berbagai industri karena kombinasi sempurna antara sifat mekanik yang sangat baik dan ketahanan terhadap korosi1,2.Namun, lubang lokal masih terjadi dan mempengaruhi integritas baja ini3,4.DSS tidak tahan terhadap korosi mikroba (MIC)5,6.Meskipun DSS mempunyai aplikasi yang luas, masih ada lingkungan di mana ketahanan korosi DSS tidak cukup untuk penggunaan jangka panjang.Ini berarti diperlukan material yang lebih mahal dengan ketahanan korosi yang lebih tinggi.Jeon et al7 menemukan bahwa baja tahan karat super duplex (SDSS) pun memiliki beberapa keterbatasan dalam hal ketahanan terhadap korosi.Oleh karena itu, dalam beberapa kasus, diperlukan baja tahan karat super dupleks (HDSS) dengan ketahanan korosi yang lebih tinggi.Hal ini menyebabkan pengembangan HDSS paduan tinggi.
DSS ketahanan terhadap korosi bergantung pada rasio fase alfa dan gamma dan habis di wilayah Cr, Mo, dan W 8, 9, 10 yang berdekatan dengan fase kedua.HDSS mengandung kandungan Cr, Mo dan N11 yang tinggi, sehingga memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan nilai yang tinggi (45-50) dari angka resistansi pitting setara (PREN) yang ditentukan oleh wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0,5 berat.%W) + 16% berat.N12.Ketahanannya terhadap korosi yang sangat baik bergantung pada komposisi seimbang yang mengandung sekitar 50% fase feritik (α) dan 50% austenitik (γ).HDSS memiliki sifat mekanik yang lebih baik dan ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi klorida.Peningkatan ketahanan terhadap korosi memperluas penggunaan HDSS di lingkungan klorida yang lebih agresif seperti lingkungan laut.
MIC merupakan masalah utama di banyak industri seperti industri minyak, gas, dan air14.MIC menyumbang 20% ​​dari seluruh kerusakan korosi15.MIC adalah korosi bioelektrokimia yang dapat diamati di banyak lingkungan.Biofilm yang terbentuk pada permukaan logam mengubah kondisi elektrokimia sehingga mempengaruhi proses korosi.Dipercaya secara luas bahwa korosi MIC disebabkan oleh biofilm.Mikroorganisme elektrogenik menggerogoti logam untuk mendapatkan energi yang mereka perlukan untuk bertahan hidup17.Studi MIC baru-baru ini menunjukkan bahwa EET (transfer elektron ekstraseluler) adalah faktor pembatas laju MIC yang disebabkan oleh mikroorganisme elektrogenik.Zhang dkk.18 menunjukkan bahwa perantara elektron mempercepat transfer elektron antara sel Desulfovibrio sessificans dan baja tahan karat 304, menghasilkan serangan MIC yang lebih parah.Anning dkk.19 dan Wenzlaff dkk.20 telah menunjukkan bahwa biofilm bakteri pereduksi sulfat korosif (SRB) dapat secara langsung menyerap elektron dari substrat logam, sehingga mengakibatkan lubang yang parah.
DSS diketahui rentan terhadap MIC pada media yang mengandung SRB, bakteri pereduksi besi (IRB), dll.21 .Bakteri ini menyebabkan lubang lokal pada permukaan DSS di bawah biofilm22,23.Berbeda dengan DSS, MIC HDSS24 tidak begitu dikenal.
Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri Gram negatif, motil, berbentuk batang yang tersebar luas di alam25.Pseudomonas aeruginosa juga merupakan kelompok mikroba utama di lingkungan laut yang menyebabkan peningkatan konsentrasi MIC.Pseudomonas secara aktif terlibat dalam proses korosi dan dikenal sebagai pionir penjajah selama pembentukan biofilm.Mahat dkk.28 dan Yuan dkk.29 menunjukkan bahwa Pseudomonas aeruginosa cenderung meningkatkan laju korosi baja ringan dan paduan di lingkungan perairan.
Tujuan utama dari pekerjaan ini adalah untuk menyelidiki sifat-sifat MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteri aerob laut Pseudomonas aeruginosa menggunakan metode elektrokimia, metode analisis permukaan, dan analisis produk korosi.Studi elektrokimia, termasuk potensial rangkaian terbuka (OCP), resistansi polarisasi linier (LPR), spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS), dan polarisasi dinamis potensial, dilakukan untuk mempelajari perilaku MIC 2707 HDSS.Analisis spektrometri dispersif energi (EDS) dilakukan untuk mendeteksi unsur kimia pada permukaan yang terkorosi.Selain itu, spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) digunakan untuk menentukan stabilitas pasivasi film oksida di bawah pengaruh lingkungan laut yang mengandung Pseudomonas aeruginosa.Kedalaman lubang diukur di bawah mikroskop pemindaian laser confocal (CLSM).
Tabel 1 menunjukkan komposisi kimia 2707 HDSS.Tabel 2 menunjukkan bahwa HDSS 2707 mempunyai sifat mekanik yang sangat baik dengan kekuatan luluh sebesar 650 MPa.Pada gambar.Gambar 1 menunjukkan struktur mikro optik dari larutan 2707 HDSS yang diberi perlakuan panas.Dalam struktur mikro yang mengandung sekitar 50% fase austenit dan 50% ferit, terlihat pita fase austenit dan ferit yang memanjang tanpa fase sekunder.
Pada gambar.Gambar 2a menunjukkan potensi sirkuit terbuka (Eocp) versus waktu pemaparan untuk 2707 HDSS dalam media abiotik 2216E dan kaldu P. aeruginosa selama 14 hari pada suhu 37°C.Hal ini menunjukkan bahwa perubahan Eocp terbesar dan paling signifikan terjadi dalam 24 jam pertama.Nilai Eocp pada kedua kasus mencapai puncaknya pada -145 mV (dibandingkan dengan SCE) sekitar 16 jam dan kemudian turun tajam hingga mencapai -477 mV (dibandingkan dengan SCE) dan -236 mV (dibandingkan dengan SCE) untuk sampel abiotik.dan kupon Pseudomonas aeruginosa).Setelah 24 jam, nilai HDSS Eocp 2707 untuk P. aeruginosa relatif stabil pada -228 mV (dibandingkan dengan SCE), sedangkan nilai yang sesuai untuk sampel non-biologis adalah sekitar -442 mV (dibandingkan dengan SCE).Eocp keberadaan P. aeruginosa cukup rendah.
Studi elektrokimia terhadap 2707 sampel HDSS dalam media abiotik dan kaldu Pseudomonas aeruginosa pada suhu 37 °C:
(a) Eocp sebagai fungsi waktu pemaparan, (b) kurva polarisasi pada hari ke 14, (c) Rp sebagai fungsi waktu pemaparan, dan (d) icorr sebagai fungsi waktu pemaparan.
Tabel 3 menunjukkan parameter korosi elektrokimia dari 2707 sampel HDSS yang dipaparkan pada media inokulasi abiotik dan Pseudomonas aeruginosa selama periode 14 hari.Garis singgung kurva anoda dan katoda diekstrapolasi untuk mendapatkan perpotongan yang memberikan kerapatan arus korosi (icorr), potensi korosi (Ecorr) dan kemiringan Tafel (βα dan βc) sesuai dengan metode standar30,31.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar.2b, pergeseran kurva P. aeruginosa ke atas mengakibatkan peningkatan Ecorr dibandingkan kurva abiotik.Nilai ICORR yang sebanding dengan laju korosi meningkat menjadi 0,328 µA cm-2 pada sampel Pseudomonas aeruginosa, empat kali lebih besar dibandingkan sampel non-biologis (0,087 µA cm-2).
LPR adalah metode elektrokimia non-destruktif klasik untuk analisis korosi yang cepat.Itu juga telah digunakan untuk mempelajari MIC32.Pada gambar.Gambar 2c menunjukkan resistensi polarisasi (Rp) sebagai fungsi dari waktu pemaparan.Nilai Rp yang lebih tinggi berarti lebih sedikit korosi.Dalam 24 jam pertama, Rp 2707 HDSS mencapai puncaknya pada 1955 kΩ cm2 untuk spesimen abiotik dan 1429 kΩ cm2 untuk spesimen Pseudomonas aeruginosa.Gambar 2c juga menunjukkan bahwa nilai Rp menurun dengan cepat setelah satu hari dan kemudian relatif tidak berubah selama 13 hari berikutnya.Nilai Rp sampel Pseudomonas aeruginosa adalah sekitar 40 kΩ cm2, jauh lebih rendah dibandingkan nilai 450 kΩ cm2 pada sampel non-biologis.
Nilai icorr sebanding dengan laju korosi seragam.Nilainya dapat dihitung dari persamaan Stern-Giri berikut:
Menurut Zoë dkk.33, nilai tipikal kemiringan Tafel B dalam pekerjaan ini diambil sebesar 26 mV/des.Gambar 2d menunjukkan bahwa ikon sampel non-biologis 2707 tetap relatif stabil, sedangkan sampel P. aeruginosa sangat berfluktuasi setelah 24 jam pertama.Nilai ICORR sampel P. aeruginosa jauh lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol non-biologis.Tren ini konsisten dengan hasil resistensi polarisasi.
EIS adalah metode non-destruktif lain yang digunakan untuk mengkarakterisasi reaksi elektrokimia pada permukaan yang terkorosi.Spektrum impedansi dan perhitungan nilai kapasitansi sampel yang terpapar lingkungan abiotik dan larutan Pseudomonas aeruginosa, resistansi film pasif/biofilm Rb yang terbentuk pada permukaan sampel, resistansi perpindahan muatan Rct, kapasitansi lapisan ganda listrik Cdl (EDL) dan konstanta QCPE Parameter elemen fasa (CPE).Parameter-parameter ini dianalisis lebih lanjut dengan mencocokkan data menggunakan model rangkaian ekivalen (EEC).
Pada gambar.Gambar 3 menunjukkan plot khas Nyquist (a dan b) dan plot Bode (a' dan b') untuk 2707 sampel HDSS dalam media abiotik dan kaldu P. aeruginosa untuk waktu inkubasi yang berbeda.Diameter cincin Nyquist mengecil dengan adanya Pseudomonas aeruginosa.Plot Bode (Gbr. 3b') menunjukkan peningkatan impedansi total.Informasi konstanta waktu relaksasi dapat diperoleh dari fase maxima.Pada gambar.Gambar 4 menunjukkan struktur fisik berdasarkan lapisan tunggal (a) dan lapisan ganda (b) serta EEC yang sesuai.CPE diperkenalkan ke dalam model EEC.Penerimaan dan impedansinya dinyatakan sebagai berikut:
Dua model fisik dan rangkaian ekivalen yang sesuai untuk menyesuaikan spektrum impedansi sampel 2707 HDSS:
dimana Y0 adalah nilai KPI, j adalah bilangan imajiner atau (-1)1/2, ω adalah frekuensi sudut, n adalah indeks daya KPI kurang dari satu35.Inversi resistensi perpindahan muatan (yaitu 1/Rct) berhubungan dengan laju korosi.Semakin kecil Rct, semakin tinggi laju korosinya27.Setelah 14 hari inkubasi, Rct sampel Pseudomonas aeruginosa mencapai 32 kΩ cm2, jauh lebih kecil dibandingkan sampel non-biologis yang berjumlah 489 kΩ cm2 (Tabel 4).
Gambar CLSM dan gambar SEM pada Gambar 5 dengan jelas menunjukkan bahwa lapisan biofilm pada permukaan sampel HDSS 2707 setelah 7 hari menjadi padat.Namun, setelah 14 hari, cakupan biofilm menjadi buruk dan beberapa sel mati muncul.Tabel 5 menunjukkan ketebalan biofilm pada 2707 sampel HDSS setelah terpapar P. aeruginosa selama 7 dan 14 hari.Ketebalan biofilm maksimum berubah dari 23,4 µm setelah 7 hari menjadi 18,9 µm setelah 14 hari.Rata-rata ketebalan biofilm juga mengkonfirmasi tren ini.Ini menurun dari 22,2 ± 0,7 μm setelah 7 hari menjadi 17,8 ± 1,0 μm setelah 14 hari.
(a) Citra CLSM 3-D umur 7 hari, (b) Citra CLSM 3-D umur 14 hari, (c) Citra SEM umur 7 hari, dan (d) Gambar SEM umur 14 hari.
EMF mengungkap unsur kimia dalam biofilm dan produk korosi pada sampel yang dipaparkan P. aeruginosa selama 14 hari.Pada gambar.Gambar 6 menunjukkan bahwa kandungan C, N, O, dan P dalam biofilm dan produk korosi jauh lebih tinggi dibandingkan logam murni, karena unsur-unsur ini berasosiasi dengan biofilm dan metabolitnya.Mikroba hanya membutuhkan sejumlah kecil kromium dan zat besi.Tingginya kadar Cr dan Fe pada biofilm dan produk korosi pada permukaan sampel menunjukkan bahwa matriks logam telah kehilangan unsur-unsurnya akibat korosi.
Setelah 14 hari, lubang dengan dan tanpa P. aeruginosa diamati pada medium 2216E.Sebelum inkubasi, permukaan sampel halus dan bebas cacat (Gbr. 7a).Setelah inkubasi dan penghilangan biofilm dan produk korosi, lubang terdalam pada permukaan sampel diperiksa menggunakan CLSM, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7b dan c.Tidak ada lubang yang jelas ditemukan pada permukaan kontrol non-biologis (kedalaman lubang maksimum 0,02 µm).Kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh P. aeruginosa adalah 0,52 µm pada umur 7 hari dan 0,69 µm pada umur 14 hari, berdasarkan rata-rata kedalaman lubang maksimum dari 3 sampel (10 kedalaman lubang maksimum dipilih untuk setiap sampel).Pencapaian masing-masing sebesar 0,42 ± 0,12 µm dan 0,52 ± 0,15 µm (Tabel 5).Nilai kedalaman lubang ini kecil tapi penting.
(a) sebelum paparan, (b) 14 hari dalam lingkungan abiotik, dan (c) 14 hari dalam kaldu Pseudomonas aeruginosa.
Pada gambar.Tabel 8 menunjukkan spektrum XPS dari berbagai permukaan sampel, dan komposisi kimia yang dianalisis untuk setiap permukaan dirangkum dalam Tabel 6. Pada Tabel 6, persentase atom Fe dan Cr dengan adanya P. aeruginosa (sampel A dan B) adalah jauh lebih rendah dibandingkan dengan pengendalian non-biologis.(sampel C dan D).Untuk sampel P. aeruginosa, kurva spektral pada tingkat inti Cr 2p disesuaikan dengan empat komponen puncak dengan energi ikat (BE) sebesar 574,4, 576,6, 578,3 dan 586,8 eV, yang dapat dikaitkan dengan Cr, Cr2O3, CrO3 .dan Cr(OH)3, masing-masing (Gambar 9a dan b).Untuk sampel non-biologis, spektrum tingkat Cr 2p utama mengandung dua puncak utama untuk Cr (573,80 eV untuk BE) dan Cr2O3 (575,90 eV untuk BE) pada Gambar.9c dan d, masing-masing.Perbedaan paling mencolok antara sampel abiotik dan sampel P. aeruginosa adalah keberadaan Cr6+ dan proporsi relatif lebih tinggi Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) di bawah biofilm.
Luas spektrum XPS permukaan sampel 2707 HDSS pada dua media masing-masing adalah 7 dan 14 hari.
(a) paparan P. aeruginosa selama 7 hari, (b) paparan P. aeruginosa selama 14 hari, (c) pada lingkungan abiotik selama 7 hari, dan (d) pada lingkungan abiotik selama 14 hari.
HDSS menunjukkan tingkat ketahanan korosi yang tinggi di sebagian besar lingkungan.Kim et al.2 melaporkan bahwa HDSS UNS S32707 diidentifikasi sebagai DSS paduan tinggi dengan PREN lebih besar dari 45. Nilai PREN sampel 2707 HDSS dalam penelitian ini adalah 49. Hal ini disebabkan oleh kandungan kromium yang tinggi dan kandungan kromium yang tinggi. molibdenum dan nikel, yang berguna dalam lingkungan asam.dan lingkungan dengan kandungan klorida tinggi.Selain itu, komposisi yang seimbang dan struktur mikro yang bebas cacat bermanfaat untuk stabilitas struktural dan ketahanan terhadap korosi.Namun, meskipun memiliki ketahanan kimia yang sangat baik, data eksperimen dalam penelitian ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC biofilm P. aeruginosa.
Hasil elektrokimia menunjukkan bahwa laju korosi 2707 HDSS pada kaldu P. aeruginosa meningkat secara signifikan setelah 14 hari dibandingkan dengan lingkungan non-biologis.Pada Gambar 2a, penurunan Eocp diamati baik dalam media abiotik dan kaldu P. aeruginosa selama 24 jam pertama.Setelah itu, biofilm menutupi seluruh permukaan sampel, dan Eocp menjadi relatif stabil36.Namun, tingkat Eocp biologis jauh lebih tinggi dibandingkan tingkat Eocp non-biologis.Ada alasan untuk percaya bahwa perbedaan ini terkait dengan pembentukan biofilm P. aeruginosa.Pada gambar.2d di hadapan P. aeruginosa, nilai HDSS icorr 2707 mencapai 0,627 μA cm-2, yang merupakan urutan besarnya lebih tinggi dibandingkan kontrol abiotik (0,063 μA cm-2), yang konsisten dengan nilai Rct yang diukur oleh EIS.Selama beberapa hari pertama, nilai impedansi pada kaldu P. aeruginosa meningkat karena menempelnya sel P. aeruginosa dan terbentuknya biofilm.Namun, ketika biofilm menutupi seluruh permukaan sampel, impedansinya menurun.Lapisan pelindung diserang terutama akibat pembentukan biofilm dan metabolit biofilm.Akibatnya, ketahanan terhadap korosi menurun seiring waktu dan penambahan P. aeruginosa menyebabkan korosi lokal.Tren lingkungan abiotik berbeda.Ketahanan korosi pada kontrol non-biologis jauh lebih tinggi dibandingkan nilai sampel yang dipaparkan pada kaldu P. aeruginosa.Selain itu, pada aksesi abiotik, nilai HDSS Rct 2707 mencapai 489 kΩ cm2 pada hari ke-14, yaitu 15 kali lebih tinggi dibandingkan nilai Rct (32 kΩ cm2) pada keberadaan P. aeruginosa.Dengan demikian, 2707 HDSS memiliki ketahanan korosi yang sangat baik di lingkungan yang steril, namun tidak tahan terhadap MIC dari biofilm P. aeruginosa.
Hasil ini juga dapat diamati dari kurva polarisasi pada Gambar.2b.Percabangan anodik telah dikaitkan dengan pembentukan biofilm Pseudomonas aeruginosa dan reaksi oksidasi logam.Dalam hal ini, reaksi katodik adalah reduksi oksigen.Kehadiran P. aeruginosa secara signifikan meningkatkan kepadatan arus korosi, sekitar satu urutan besarnya lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol abiotik.Hal ini menunjukkan bahwa biofilm P. aeruginosa meningkatkan korosi lokal pada 2707 HDSS.Yuan et al.29 menemukan bahwa kepadatan arus korosi paduan Cu-Ni 70/30 meningkat di bawah aksi biofilm P. aeruginosa.Hal ini mungkin disebabkan oleh biokatalisis reduksi oksigen oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa.Pengamatan ini juga dapat menjelaskan MIC 2707 HDSS dalam karya ini.Mungkin juga terdapat lebih sedikit oksigen di bawah biofilm aerobik.Oleh karena itu, penolakan untuk mempasifkan kembali permukaan logam dengan oksigen mungkin menjadi faktor yang berkontribusi terhadap MIC dalam pekerjaan ini.
Dickinson dkk.38 menyarankan bahwa laju reaksi kimia dan elektrokimia dapat dipengaruhi secara langsung oleh aktivitas metabolisme bakteri sesil pada permukaan sampel dan sifat produk korosi.Seperti terlihat pada Gambar 5 dan Tabel 5, jumlah sel dan ketebalan biofilm mengalami penurunan setelah 14 hari.Hal ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa setelah 14 hari, sebagian besar sel sesil pada permukaan 2707 HDSS mati karena penipisan nutrisi dalam media 2216E atau pelepasan ion logam beracun dari matriks 2707 HDSS.Ini adalah batasan eksperimen batch.
Dalam karya ini, biofilm P. aeruginosa berkontribusi terhadap penipisan lokal Cr dan Fe di bawah biofilm pada permukaan 2707 HDSS (Gbr. 6).Tabel 6 menunjukkan penurunan Fe dan Cr pada sampel D dibandingkan sampel C, menunjukkan bahwa Fe dan Cr terlarut yang disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa bertahan selama 7 hari pertama.Lingkungan 2216E digunakan untuk mensimulasikan lingkungan laut.Mengandung 17700 ppm Cl-, yang sebanding dengan kandungannya di air laut alami.Kehadiran 17700 ppm Cl- menjadi penyebab utama penurunan Cr pada sampel abiotik umur 7 dan 14 hari yang dianalisis dengan XPS.Dibandingkan dengan sampel P. aeruginosa, kelarutan Cr dalam sampel abiotik jauh lebih sedikit karena ketahanan yang kuat dari 2707 HDSS terhadap klorin dalam kondisi abiotik.Pada gambar.Gambar 9 menunjukkan keberadaan Cr6+ dalam film pasif.Ini mungkin terlibat dalam penghilangan kromium dari permukaan baja oleh biofilm P. aeruginosa, seperti yang disarankan oleh Chen dan Clayton.
Akibat pertumbuhan bakteri, nilai pH media sebelum dan sesudah budidaya masing-masing adalah 7,4 dan 8,2.Jadi, di bawah biofilm P. aeruginosa, korosi asam organik tidak mungkin berkontribusi terhadap pekerjaan ini karena pH yang relatif tinggi dalam media curah.PH media kontrol non-hayati tidak mengalami perubahan yang signifikan (dari awal 7,4 hingga akhir 7,5) selama periode pengujian 14 hari.Peningkatan pH dalam media inokulasi setelah inkubasi dikaitkan dengan aktivitas metabolisme P. aeruginosa dan ditemukan memiliki efek yang sama pada pH tanpa adanya strip tes.
Seperti ditunjukkan pada Gambar 7, kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa adalah 0,69 µm, jauh lebih besar dibandingkan dengan media abiotik (0,02 µm).Ini konsisten dengan data elektrokimia yang dijelaskan di atas.Kedalaman lubang sebesar 0,69 µm sepuluh kali lebih kecil dibandingkan nilai 9,5 µm yang dilaporkan untuk 2205 DSS dalam kondisi yang sama.Data ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap MIC dibandingkan 2205 DSS.Hal ini seharusnya tidak mengejutkan karena HDSS 2707 memiliki kadar Cr yang lebih tinggi sehingga memberikan pasivasi yang lebih lama, lebih sulit untuk mendepassifasi P. aeruginosa, dan karena struktur fasenya yang seimbang tanpa adanya presipitasi sekunder yang berbahaya yang menyebabkan lubang.
Kesimpulannya, lubang MIC ditemukan pada permukaan 2707 HDSS dalam kaldu P. aeruginosa dibandingkan dengan lubang yang tidak signifikan di lingkungan abiotik.Penelitian ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap MIC dibandingkan 2205 DSS, namun tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC karena biofilm P. aeruginosa.Hasil ini membantu dalam pemilihan baja tahan karat yang sesuai dan harapan hidup untuk lingkungan laut.
Kupon untuk 2707 HDSS disediakan oleh Sekolah Metalurgi Universitas Northeastern (NEU) di Shenyang, Tiongkok.Komposisi unsur 2707 HDSS ditunjukkan pada Tabel 1, yang dianalisis oleh Departemen Analisis dan Pengujian Bahan NEU.Semua sampel diberi perlakuan larutan padat pada suhu 1180°C selama 1 jam.Sebelum dilakukan pengujian korosi, HDSS 2707 berbentuk koin dengan luas permukaan terbuka atas 1 cm2 dipoles hingga grit 2000 dengan amplas silikon karbida kemudian dipoles dengan bubur bubuk Al2O3 0,05 µm.Bagian samping dan bawah dilindungi dengan cat lembam.Setelah kering, sampel dicuci dengan air deionisasi steril dan disterilkan dengan etanol 75% (v/v) selama 0,5 jam.Kemudian dikeringkan di bawah sinar ultraviolet (UV) selama 0,5 jam sebelum digunakan.
Marine Pseudomonas aeruginosa strain MCCC 1A00099 dibeli dari Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China.Pseudomonas aeruginosa ditanam dalam kondisi aerobik pada suhu 37°C dalam labu 250 ml dan sel elektrokimia kaca 500 ml menggunakan media cair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Cina).Medium mengandung (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 6 NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 ekstrak ragi dan 0,1 besi sitrat.Autoklaf pada suhu 121°C selama 20 menit sebelum inokulasi.Hitung sel sesil dan planktonik dengan hemositometer di bawah mikroskop cahaya dengan perbesaran 400x.Konsentrasi awal Pseudomonas aeruginosa planktonik segera setelah inokulasi adalah sekitar 106 sel/ml.
Uji elektrokimia dilakukan dalam sel kaca tiga elektroda klasik dengan volume sedang 500 ml.Lembaran platina dan elektroda kalomel jenuh (SAE) dihubungkan ke reaktor melalui kapiler Luggin yang diisi dengan jembatan garam, yang masing-masing berfungsi sebagai elektroda counter dan referensi.Untuk pembuatan elektroda kerja, kawat tembaga karet dilekatkan pada setiap sampel dan ditutup dengan resin epoksi, menyisakan sekitar 1 cm2 area tidak terlindungi untuk elektroda kerja di satu sisi.Selama pengukuran elektrokimia, sampel ditempatkan dalam media 2216E dan disimpan pada suhu inkubasi konstan (37°C) dalam penangas air.OCP, LPR, EIS dan data polarisasi dinamis potensial diukur menggunakan potensiostat Autolab (Referensi 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Tes LPR direkam pada kecepatan pemindaian 0,125 mV s-1 dalam kisaran -5 hingga 5 mV dengan Eocp dan kecepatan pengambilan sampel 1 Hz.EIS dilakukan dengan gelombang sinus pada rentang frekuensi 0,01 hingga 10.000 Hz menggunakan tegangan yang diterapkan 5 mV pada kondisi stabil Eocp.Sebelum penyapuan potensial, elektroda berada dalam mode idle sampai nilai potensial korosi bebas yang stabil tercapai.Kurva polarisasi kemudian diukur dari -0,2 hingga 1,5 V sebagai fungsi Eocp pada kecepatan pemindaian 0,166 mV/s.Setiap pengujian diulang 3 kali dengan dan tanpa P. aeruginosa.
Sampel untuk analisis metalografi dipoles secara mekanis dengan kertas SiC grit 2000 basah dan kemudian dipoles lebih lanjut dengan suspensi bubuk Al2O3 0,05 µm untuk pengamatan optik.Analisis metalografi dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik.Sampel dietsa dengan larutan kalium hidroksida 10% berat 43.
Setelah inkubasi, sampel dicuci 3 kali dengan phosphate buffered saline (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) dan kemudian difiksasi dengan 2,5% (v/v) glutaraldehyde selama 10 jam untuk memfiksasi biofilm.Kemudian didehidrasi dengan etanol batch (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% dan 100% volume) sebelum dikeringkan dengan udara.Terakhir, lapisan emas diendapkan ke permukaan sampel untuk memberikan konduktivitas untuk pengamatan SEM.Gambar SEM difokuskan pada titik dengan sel P. aeruginosa paling sesil di permukaan setiap sampel.Lakukan analisis EDS untuk menemukan unsur kimia.Mikroskop pemindaian laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) digunakan untuk mengukur kedalaman lubang.Untuk mengamati lubang korosi di bawah biofilm, sampel uji terlebih dahulu dibersihkan sesuai dengan Standar Nasional China (CNS) GB/T4334.4-2000 untuk menghilangkan produk korosi dan biofilm dari permukaan sampel uji.
Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS, sistem analisis permukaan ESCALAB250, Thermo VG, USA) dilakukan menggunakan sumber sinar-X monokromatik (garis Aluminium Kα dengan energi 1500 eV dan daya 150 W) dalam berbagai macam energi pengikatan 0 dalam kondisi standar –1350 eV.Spektrum resolusi tinggi direkam menggunakan energi transmisi 50 eV dan langkah 0,2 eV.
Sampel yang diinkubasi dikeluarkan dan dicuci perlahan dengan PBS (pH 7,4 ± 0,2) selama 15 detik45.Untuk mengamati viabilitas bakteri dari biofilm pada sampel, biofilm diwarnai menggunakan LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Kit ini berisi dua pewarna fluoresen: pewarna fluoresen hijau SYTO-9 dan pewarna fluoresen merah propidium iodida (PI).Dalam CLSM, titik hijau dan merah neon masing-masing mewakili sel hidup dan mati.Untuk pewarnaan, 1 ml campuran yang mengandung 3 μl SYTO-9 dan 3 μl larutan PI diinkubasi selama 20 menit pada suhu kamar (23°C) dalam gelap.Setelah itu, sampel yang diwarnai diperiksa pada dua panjang gelombang (488 nm untuk sel hidup dan 559 nm untuk sel mati) menggunakan peralatan Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepang).Ketebalan biofilm diukur dalam mode pemindaian 3D.
Cara mengutip artikel ini : Li, H. et al.Korosi mikroba pada baja tahan karat super dupleks 2707 oleh biofilm laut Pseudomonas aeruginosa.ilmu.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание untuk membantu kami dalam LDX 2101 pada hari libur nasional. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溶液中的应力腐蚀开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 peralatan baja tahan karat sulfat untuk industri baja tahan karat Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание untuk membantu kami dalam LDX 2101 pada hari libur nasional. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan pada baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat.ilmu pengetahuan 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Pengaruh larutan perlakuan panas dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan terhadap korosi pitting pada las baja tahan karat hiperdupleks. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Pengaruh larutan perlakuan panas dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan terhadap korosi pitting pada las baja tahan karat hiperdupleks.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS dan Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan padat dan nitrogen dalam gas pelindung pada ketahanan korosi lubang las baja tahan karat hiperdupleks. 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。 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS dan Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung pada ketahanan korosi lubang las baja tahan karat super dupleks.koros.ilmu.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studi perbandingan kimia lubang yang diinduksi secara mikroba dan elektrokimia dari baja tahan karat 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studi perbandingan kimia lubang yang diinduksi secara mikroba dan elektrokimia dari baja tahan karat 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Studi kimia komparatif lubang mikrobiologi dan elektrokimia dari baja tahan karat 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。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Studi kimia komparatif dari pitting yang diinduksi secara mikrobiologis dan elektrokimia dalam baja tahan karat 316L.koros.ilmu.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida. 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 Perilaku elektrokimia baja tahan karat 双相 dengan adanya klorida pada pH berbeda dalam larutan basa.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida.Elektrokimia.Majalah.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm laut terhadap korosi: Tinjauan singkat. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm laut terhadap korosi: Tinjauan singkat.Little, BJ, Lee, JS dan Ray, RI Pengaruh Biofilm Laut terhadap Korosi: Tinjauan Singkat. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Kecil, BJ, Lee, JS & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS dan Ray, RI Pengaruh Biofilm Laut terhadap Korosi: Tinjauan Singkat.Elektrokimia.Majalah.54, 2-7 (2008).