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माइक्रोबियल संक्षारण (एमआईसी) कई उद्योगों में एक गंभीर समस्या है, क्योंकि इससे भारी आर्थिक नुकसान हो सकता है।सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील 2707 (2707 एचडीएसएस) का उपयोग इसके उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध के कारण समुद्री वातावरण में किया जाता है।हालाँकि, एमआईसी के प्रति इसके प्रतिरोध को प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित नहीं किया गया है।इस अध्ययन में समुद्री एरोबिक जीवाणु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के कारण होने वाले एमआईसी 2707 एचडीएसएस के व्यवहार की जांच की गई।इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण से पता चला कि 2216E माध्यम में स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म की उपस्थिति में, संक्षारण क्षमता में सकारात्मक परिवर्तन होता है और संक्षारण वर्तमान घनत्व में वृद्धि होती है।एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) के विश्लेषण से बायोफिल्म के तहत नमूने की सतह पर सीआर सामग्री में कमी देखी गई।गड्ढों के दृश्य विश्लेषण से पता चला कि पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म ने ऊष्मायन के 14 दिनों के दौरान 0.69 µm की अधिकतम गड्ढे की गहराई उत्पन्न की।हालांकि यह छोटा है, यह इंगित करता है कि 2707 एचडीएसएस पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स के एमआईसी से पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं है।
उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध1,2 के सही संयोजन के कारण डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (डीएसएस) का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है।हालाँकि, स्थानीयकृत गड्ढे अभी भी होते हैं और इस स्टील3,4 की अखंडता को प्रभावित करते हैं।डीएसएस माइक्रोबियल संक्षारण (एमआईसी)5,6 के प्रति प्रतिरोधी नहीं है।डीएसएस के लिए अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के बावजूद, अभी भी ऐसे वातावरण हैं जहां डीएसएस का संक्षारण प्रतिरोध दीर्घकालिक उपयोग के लिए पर्याप्त नहीं है।इसका मतलब है कि उच्च संक्षारण प्रतिरोध वाली अधिक महंगी सामग्री की आवश्यकता है।जियोन एट अल7 ने पाया कि सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (एसडीएसएस) में भी संक्षारण प्रतिरोध के मामले में कुछ सीमाएं हैं।इसलिए, कुछ मामलों में, उच्च संक्षारण प्रतिरोध वाले सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (एचडीएसएस) की आवश्यकता होती है।इससे अत्यधिक मिश्रित एचडीएसएस का विकास हुआ।
संक्षारण प्रतिरोध डीएसएस अल्फा और गामा चरणों के अनुपात पर निर्भर करता है और दूसरे चरण से सटे सीआर, मो और डब्ल्यू क्षेत्रों 8, 9, 10 में समाप्त हो जाता है।HDSS में Cr, Mo और N11 की उच्च सामग्री होती है, इसलिए इसमें उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है और wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo +) द्वारा निर्धारित समकक्ष पिटिंग प्रतिरोध संख्या (PREN) का उच्च मान (45-50) होता है। 0.5 वजन .%W) + 16% वजन.एन12.इसका उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध लगभग 50% फेरिटिक (α) और 50% ऑस्टेनिटिक (γ) चरणों वाली संतुलित संरचना पर निर्भर करता है।एचडीएसएस में बेहतर यांत्रिक गुण और क्लोराइड संक्षारण के लिए उच्च प्रतिरोध है।बेहतर संक्षारण प्रतिरोध समुद्री वातावरण जैसे अधिक आक्रामक क्लोराइड वातावरण में एचडीएसएस के उपयोग को बढ़ाता है।
तेल और गैस और जल उद्योग14 जैसे कई उद्योगों में एमआईसी एक बड़ी समस्या है।सभी संक्षारण क्षति का 20% एमआईसी के कारण होता है15।एमआईसी एक बायोइलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण है जिसे कई वातावरणों में देखा जा सकता है।धातु की सतहों पर बनने वाली बायोफिल्म विद्युत रासायनिक स्थितियों को बदल देती है, जिससे संक्षारण प्रक्रिया प्रभावित होती है।यह व्यापक रूप से माना जाता है कि एमआईसी संक्षारण बायोफिल्म के कारण होता है।जीवित रहने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीव धातुओं को खा जाते हैं17।हाल के एमआईसी अध्ययनों से पता चला है कि ईईटी (बाह्यकोशिकीय इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण) इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीवों से प्रेरित एमआईसी में दर-सीमित कारक है।झांग एट अल.18 ने प्रदर्शित किया कि इलेक्ट्रॉन मध्यस्थ डेसल्फोविब्रियो सेसिफिकन्स कोशिकाओं और 304 स्टेनलेस स्टील के बीच इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण को तेज करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिक गंभीर एमआईसी हमला होता है।एनिंग एट अल.19 और वेन्ज़लफ़ एट अल।20 से पता चला है कि संक्षारक सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया (एसआरबी) के बायोफिल्म सीधे धातु सब्सट्रेट से इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर गड्ढे हो सकते हैं।
डीएसएस को एसआरबी, आयरन कम करने वाले बैक्टीरिया (आईआरबी) आदि युक्त मीडिया में एमआईसी के प्रति संवेदनशील माना जाता है। 21।ये बैक्टीरिया बायोफिल्म्स22,23 के तहत डीएसएस की सतह पर स्थानीयकृत गड्ढे पैदा करते हैं।DSS के विपरीत, HDSS24 MIC अच्छी तरह से ज्ञात नहीं है।
स्यूडोमोनास एरुगिनोसा एक ग्राम-नकारात्मक, गतिशील, छड़ के आकार का जीवाणु है जो प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित होता है।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा भी समुद्री पर्यावरण में एक प्रमुख सूक्ष्मजीव समूह है, जो एमआईसी सांद्रता को बढ़ाता है।स्यूडोमोनास संक्षारण प्रक्रिया में सक्रिय रूप से शामिल है और बायोफिल्म निर्माण के दौरान अग्रणी उपनिवेशक के रूप में पहचाना जाता है।महत एट अल.28 और युआन एट अल।29 ने प्रदर्शित किया कि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा जलीय वातावरण में हल्के स्टील और मिश्र धातुओं की संक्षारण दर को बढ़ाता है।
इस कार्य का मुख्य उद्देश्य इलेक्ट्रोकेमिकल विधियों, सतह विश्लेषण विधियों और संक्षारण उत्पाद विश्लेषण का उपयोग करके समुद्री एरोबिक जीवाणु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के कारण होने वाले एमआईसी 2707 एचडीएसएस के गुणों की जांच करना था।एमआईसी 2707 एचडीएसएस के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए ओपन सर्किट क्षमता (ओसीपी), रैखिक ध्रुवीकरण प्रतिरोध (एलपीआर), इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईआईएस), और संभावित गतिशील ध्रुवीकरण सहित इलेक्ट्रोकेमिकल अध्ययन किए गए थे।संक्षारित सतह पर रासायनिक तत्वों का पता लगाने के लिए ऊर्जा फैलाव स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण (ईडीएस) किया गया था।इसके अलावा, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा युक्त समुद्री वातावरण के प्रभाव के तहत ऑक्साइड फिल्म निष्क्रियता की स्थिरता निर्धारित करने के लिए एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) का उपयोग किया गया था।गड्ढों की गहराई को कन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (सीएलएसएम) के तहत मापा गया था।
तालिका 1 2707 एचडीएसएस की रासायनिक संरचना को दर्शाती है।तालिका 2 से पता चलता है कि 2707 एचडीएसएस में 650 एमपीए की उपज शक्ति के साथ उत्कृष्ट यांत्रिक गुण हैं।अंजीर पर.1 2707 एचडीएसएस उपचारित समाधान ताप की ऑप्टिकल सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है।लगभग 50% ऑस्टेनाइट और 50% फेराइट चरणों वाली सूक्ष्म संरचना में, द्वितीयक चरणों के बिना ऑस्टेनाइट और फेराइट चरणों के लम्बे बैंड दिखाई देते हैं।
अंजीर पर.2ए 2216ई अजैविक माध्यम में 2707 एचडीएसएस और 37 डिग्री सेल्सियस पर 14 दिनों के लिए पी. एरुगिनोसा शोरबा के लिए ओपन सर्किट क्षमता (ईओसीपी) बनाम एक्सपोज़र समय दिखाता है।यह दर्शाता है कि Eocp में सबसे बड़ा और सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तन पहले 24 घंटों के भीतर होता है।दोनों मामलों में ईओसीपी मान 16 घंटे के आसपास -145 एमवी (एससीई की तुलना में) पर पहुंच गया और फिर तेजी से गिरा, अजैविक नमूने के लिए -477 एमवी (एससीई की तुलना में) और -236 एमवी (एससीई की तुलना में) तक पहुंच गया।और पी स्यूडोमोनास एरुगिनोसा कूपन, क्रमशः)।24 घंटों के बाद, पी. एरुगिनोसा के लिए ईओसीपी 2707 एचडीएसएस मान -228 एमवी (एससीई की तुलना में) पर अपेक्षाकृत स्थिर था, जबकि गैर-जैविक नमूनों के लिए संबंधित मूल्य लगभग -442 एमवी (एससीई की तुलना में) था।पी. एरुगिनोसा की उपस्थिति में ईओसीपी काफी कम था।
37 डिग्री सेल्सियस पर अजैविक माध्यम और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा में 2707 एचडीएसएस नमूनों का विद्युत रासायनिक अध्ययन:
(ए) एक्सपोज़र समय के एक फ़ंक्शन के रूप में ईओसीपी, (बी) 14 दिन पर ध्रुवीकरण घटता है, (सी) एक्सपोज़र समय के एक फ़ंक्शन के रूप में आरपी, और (डी) एक्सपोज़र समय के एक फ़ंक्शन के रूप में आईसीओआरआर।
तालिका 3 14 दिनों की अवधि में अजैविक और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा टीका मीडिया के संपर्क में आए 2707 एचडीएसएस नमूनों के इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण मापदंडों को दिखाती है।एनोड और कैथोड वक्रों के स्पर्शरेखाओं को मानक विधियों30,31 के अनुसार संक्षारण वर्तमान घनत्व (आईसीओआरआर), संक्षारण क्षमता (ईकोर) और टैफेल ढलान (βα और βc) देने वाले चौराहे प्राप्त करने के लिए एक्सट्रपलेशन किया गया था।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।2बी, पी. एरुगिनोसा वक्र में ऊपर की ओर बदलाव के परिणामस्वरूप अजैविक वक्र की तुलना में ईकोर में वृद्धि हुई।आईसीओआरआर मान, जो संक्षारण दर के लिए आनुपातिक है, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूने में 0.328 μA सेमी -2 तक बढ़ गया है, जो गैर-जैविक नमूने (0.087 μA सेमी -2) से चार गुना अधिक है।
एलपीआर तेजी से संक्षारण विश्लेषण के लिए एक क्लासिक गैर-विनाशकारी विद्युत रासायनिक विधि है।इसका उपयोग MIC32 का अध्ययन करने के लिए भी किया गया है।अंजीर पर.2सी एक्सपोज़र समय के एक फ़ंक्शन के रूप में ध्रुवीकरण प्रतिरोध (आरपी) दिखाता है।उच्च Rp मान का अर्थ है कम संक्षारण।पहले 24 घंटों के भीतर, आरपी 2707 एचडीएसएस अजैविक नमूनों के लिए 1955 kΩ सेमी2 और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूनों के लिए 1429 kΩ सेमी2 पर पहुंच गया।चित्र 2सी यह भी दर्शाता है कि आरपी मान एक दिन के बाद तेजी से घट गया और फिर अगले 13 दिनों में अपेक्षाकृत अपरिवर्तित रहा।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूने का आरपी मान लगभग 40 kΩ सेमी2 है, जो गैर-जैविक नमूने के 450 kΩ सेमी2 मान से बहुत कम है।
आईसीओआरआर का मूल्य समान संक्षारण दर के समानुपाती होता है।इसके मान की गणना निम्नलिखित स्टर्न-गिरि समीकरण से की जा सकती है:
ज़ो एट अल के अनुसार.33, इस कार्य में टैफेल ढलान बी का विशिष्ट मान 26 एमवी/डेसी लिया गया था।चित्र 2d से पता चलता है कि गैर-जैविक नमूना 2707 का आईसीओआरआर अपेक्षाकृत स्थिर रहा, जबकि पी. एरुगिनोसा नमूने में पहले 24 घंटों के बाद काफी उतार-चढ़ाव आया।पी. एरुगिनोसा नमूनों के आईसीओआरआर मूल्य गैर-जैविक नियंत्रणों की तुलना में अधिक परिमाण के क्रम में थे।यह प्रवृत्ति ध्रुवीकरण प्रतिरोध के परिणामों के अनुरूप है।
ईआईएस एक अन्य गैर-विनाशकारी विधि है जिसका उपयोग जंग लगी सतहों पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।अजैविक वातावरण और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा समाधान के संपर्क में आए नमूनों के प्रतिबाधा स्पेक्ट्रा और गणना किए गए कैपेसिटेंस मान, नमूना सतह पर गठित निष्क्रिय फिल्म / बायोफिल्म प्रतिरोध आरबी, चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध आरसीटी, इलेक्ट्रिकल डबल लेयर कैपेसिटेंस सीडीएल (ईडीएल) और निरंतर क्यूसीपीई चरण तत्व पैरामीटर (सीपीई)।समतुल्य सर्किट (ईईसी) मॉडल का उपयोग करके डेटा को फिट करके इन मापदंडों का आगे विश्लेषण किया गया।
अंजीर पर.3 अजैविक मीडिया में 2707 एचडीएसएस नमूनों के लिए विशिष्ट नाइक्विस्ट प्लॉट (ए और बी) और बोड प्लॉट (ए' और बी') और विभिन्न ऊष्मायन समय के लिए पी. एरुगिनोसा शोरबा दिखाता है।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा की उपस्थिति में नाइक्विस्ट रिंग का व्यास कम हो जाता है।बोडे प्लॉट (चित्र 3बी') कुल प्रतिबाधा में वृद्धि दर्शाता है।विश्राम समय स्थिरांक के बारे में जानकारी चरण मैक्सिमा से प्राप्त की जा सकती है।अंजीर पर.4 एक मोनोलेयर (ए) और एक बाइलेयर (बी) और संबंधित ईईसी पर आधारित भौतिक संरचनाओं को दिखाता है।सीपीई को ईईसी मॉडल में पेश किया गया है।इसकी स्वीकार्यता और प्रतिबाधा इस प्रकार व्यक्त की गई है:
नमूना 2707 एचडीएसएस के प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम को फिट करने के लिए दो भौतिक मॉडल और संबंधित समकक्ष सर्किट:
जहां Y0 KPI मान है, j काल्पनिक संख्या या (-1)1/2 है, ω कोणीय आवृत्ति है, n एक35 से कम KPI शक्ति सूचकांक है।चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध उलटा (यानी 1/आरसीटी) संक्षारण दर से मेल खाता है।Rct जितना छोटा होगा, संक्षारण दर उतनी ही अधिक होगी27।ऊष्मायन के 14 दिनों के बाद, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूनों का आरसीटी 32 kΩ सेमी2 तक पहुंच गया, जो गैर-जैविक नमूनों के 489 kΩ सेमी2 से बहुत कम है (तालिका 4)।
चित्र 5 में सीएलएसएम छवियां और एसईएम छवियां स्पष्ट रूप से दिखाती हैं कि 7 दिनों के बाद एचडीएसएस नमूना 2707 की सतह पर बायोफिल्म कोटिंग घनी है।हालाँकि, 14 दिनों के बाद, बायोफिल्म कवरेज खराब था और कुछ मृत कोशिकाएँ दिखाई दीं।तालिका 5 7 और 14 दिनों के लिए पी. एरुगिनोसा के संपर्क में आने के बाद 2707 एचडीएसएस नमूनों पर बायोफिल्म की मोटाई दिखाती है।अधिकतम बायोफिल्म की मोटाई 7 दिनों के बाद 23.4 µm से बदलकर 14 दिनों के बाद 18.9 µm हो गई।औसत बायोफिल्म मोटाई ने भी इस प्रवृत्ति की पुष्टि की।यह 7 दिनों के बाद 22.2 ± 0.7 μm से घटकर 14 दिनों के बाद 17.8 ± 1.0 μm हो गया।
(ए) 7 दिनों में 3-डी सीएलएसएम छवि, (बी) 14 दिनों में 3-डी सीएलएसएम छवि, (सी) 7 दिनों में एसईएम छवि, और (डी) 14 दिनों में एसईएम छवि।
ईएमएफ ने 14 दिनों तक पी. एरुगिनोसा के संपर्क में आए नमूनों पर बायोफिल्म्स और संक्षारण उत्पादों में रासायनिक तत्वों का खुलासा किया।अंजीर पर.चित्र 6 से पता चलता है कि बायोफिल्म और संक्षारण उत्पादों में सी, एन, ओ और पी की सामग्री शुद्ध धातुओं की तुलना में काफी अधिक है, क्योंकि ये तत्व बायोफिल्म और उनके मेटाबोलाइट्स से जुड़े हुए हैं।सूक्ष्मजीवों को केवल क्रोमियम और आयरन की थोड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है।नमूनों की सतह पर बायोफिल्म और संक्षारण उत्पादों में सीआर और Fe के उच्च स्तर से संकेत मिलता है कि धातु मैट्रिक्स ने संक्षारण के कारण तत्वों को खो दिया है।
14 दिनों के बाद, मध्यम 2216ई में पी. एरुगिनोसा वाले और बिना पी. एरुगिनोसा वाले गड्ढे देखे गए।ऊष्मायन से पहले, नमूनों की सतह चिकनी और दोष-मुक्त थी (चित्र 7ए)।बायोफिल्म और संक्षारण उत्पादों के ऊष्मायन और हटाने के बाद, नमूनों की सतह पर सबसे गहरे गड्ढों की जांच सीएलएसएम का उपयोग करके की गई, जैसा कि चित्र 7 बी और सी में दिखाया गया है।गैर-जैविक नियंत्रणों की सतह पर कोई स्पष्ट गड्ढा नहीं पाया गया (अधिकतम गड्ढा गहराई 0.02 µm)।पी. एरुगिनोसा के कारण अधिकतम गड्ढे की गहराई 7 दिनों में 0.52 µm और 14 दिनों में 0.69 µm थी, जो 3 नमूनों की औसत अधिकतम गड्ढे की गहराई पर आधारित थी (प्रत्येक नमूने के लिए 10 अधिकतम गड्ढे की गहराई का चयन किया गया था)।क्रमशः 0.42 ± 0.12 µm और 0.52 ± 0.15 µm की उपलब्धि (तालिका 5)।ये छेद गहराई मान छोटे लेकिन महत्वपूर्ण हैं।
(ए) एक्सपोज़र से पहले, (बी) अजैविक वातावरण में 14 दिन, और (सी) स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा में 14 दिन।
अंजीर पर.तालिका 8 विभिन्न नमूना सतहों के एक्सपीएस स्पेक्ट्रा को दिखाती है, और प्रत्येक सतह के लिए विश्लेषण की गई रासायनिक संरचना को तालिका 6 में संक्षेपित किया गया है। तालिका 6 में, पी. एरुगिनोसा (नमूने ए और बी) की उपस्थिति में Fe और Cr के परमाणु प्रतिशत थे गैर-जैविक नियंत्रणों की तुलना में बहुत कम।(नमूने सी और डी)।पी. एरुगिनोसा नमूने के लिए, सीआर 2पी नाभिक के स्तर पर वर्णक्रमीय वक्र को 574.4, 576.6, 578.3 और 586.8 ईवी की बाध्यकारी ऊर्जा (बीई) के साथ चार शिखर घटकों पर फिट किया गया था, जिसे सीआर, सीआर2ओ3, सीआरओ3 के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। .और Cr(OH)3, क्रमशः (चित्र 9ए और बी)।गैर-जैविक नमूनों के लिए, मुख्य सीआर 2पी स्तर के स्पेक्ट्रम में अंजीर में सीआर (बीई के लिए 573.80 ईवी) और सीआर2ओ3 (बीई के लिए 575.90 ईवी) के लिए दो मुख्य शिखर शामिल हैं।क्रमशः 9सी और डी।अजैविक नमूनों और पी. एरुगिनोसा नमूनों के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर सीआर6+ की उपस्थिति और बायोफिल्म के तहत सीआर(ओएच)3 (बीई 586.8 ईवी) का उच्च सापेक्ष अनुपात था।
दो मीडिया में नमूना 2707 एचडीएसएस की सतह का व्यापक एक्सपीएस स्पेक्ट्रा क्रमशः 7 और 14 दिन है।
(ए) पी. एरुगिनोसा के संपर्क में 7 दिन, (बी) पी. एरुगिनोसा के संपर्क में 14 दिन, (सी) अजैविक वातावरण में 7 दिन, और (डी) अजैविक वातावरण में 14 दिन।
एचडीएसएस अधिकांश वातावरणों में उच्च स्तर का संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है।किम एट अल.2 ने बताया कि एचडीएसएस यूएनएस एस32707 को 45 से अधिक पीआरईएन के साथ अत्यधिक मिश्रित डीएसएस के रूप में पहचाना गया था। इस काम में नमूना 2707 एचडीएसएस का पीआरईएन मूल्य 49 था। यह उच्च क्रोमियम सामग्री और उच्च सामग्री के कारण है मोलिब्डेनम और निकल, जो अम्लीय वातावरण में उपयोगी होते हैं।और उच्च क्लोराइड सामग्री वाले वातावरण।इसके अलावा, एक अच्छी तरह से संतुलित संरचना और दोष-मुक्त माइक्रोस्ट्रक्चर संरचनात्मक स्थिरता और संक्षारण प्रतिरोध के लिए फायदेमंद होते हैं।हालाँकि, इसके उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध के बावजूद, इस कार्य में प्रयोगात्मक डेटा से पता चलता है कि 2707 एचडीएसएस पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म एमआईसी से पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं है।
इलेक्ट्रोकेमिकल परिणामों से पता चला कि पी. एरुगिनोसा शोरबा में 2707 एचडीएसएस की संक्षारण दर गैर-जैविक वातावरण की तुलना में 14 दिनों के बाद काफी बढ़ गई।चित्र 2ए में, पहले 24 घंटों के दौरान अजैविक माध्यम और पी. एरुगिनोसा शोरबा दोनों में ईओसीपी में कमी देखी गई।उसके बाद, बायोफिल्म नमूने की सतह को पूरी तरह से कवर कर लेती है, और Eocp अपेक्षाकृत स्थिर36 हो जाता है।हालाँकि, जैविक ईओसीपी स्तर गैर-जैविक ईओसीपी स्तर से बहुत अधिक था।यह मानने के कारण हैं कि यह अंतर पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स के निर्माण से जुड़ा है।अंजीर पर.पी. एरुगिनोसा की उपस्थिति में 2d, icorr 2707 HDSS मान 0.627 μA सेमी-2 तक पहुंच गया, जो कि अजैविक नियंत्रण (0.063 μA सेमी-2) की तुलना में अधिक परिमाण का क्रम है, जो मापा गया Rct मान के अनुरूप था। ईआईएस द्वारा.पहले कुछ दिनों के दौरान, पी. एरुगिनोसा कोशिकाओं के जुड़ने और बायोफिल्म के निर्माण के कारण पी. एरुगिनोसा शोरबा में प्रतिबाधा मान बढ़ गए।हालाँकि, जब बायोफिल्म पूरी तरह से नमूना सतह को कवर करती है, तो प्रतिबाधा कम हो जाती है।सुरक्षात्मक परत पर मुख्य रूप से बायोफिल्म और बायोफिल्म मेटाबोलाइट्स के निर्माण के कारण हमला होता है।नतीजतन, समय के साथ संक्षारण प्रतिरोध कम हो गया और पी. एरुगिनोसा के जुड़ने से स्थानीय क्षरण हुआ।अजैविक वातावरण में रुझान भिन्न थे।गैर-जैविक नियंत्रण का संक्षारण प्रतिरोध पी. एरुगिनोसा शोरबा के संपर्क में आए नमूनों के संबंधित मूल्य से बहुत अधिक था।इसके अलावा, अजैविक परिग्रहण के लिए, Rct 2707 HDSS मान 14वें दिन 489 kΩ सेमी2 तक पहुंच गया, जो कि पी. एरुगिनोसा की उपस्थिति में Rct मान (32 kΩ सेमी2) से 15 गुना अधिक है।इस प्रकार, 2707 एचडीएसएस में बाँझ वातावरण में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है, लेकिन पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स से एमआईसी के लिए प्रतिरोधी नहीं है।
इन परिणामों को अंजीर में ध्रुवीकरण वक्रों से भी देखा जा सकता है।2बी.एनोडिक ब्रांचिंग स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म निर्माण और धातु ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं से जुड़ी हुई है।इस मामले में, कैथोडिक प्रतिक्रिया ऑक्सीजन की कमी है।पी. एरुगिनोसा की उपस्थिति ने संक्षारण धारा घनत्व को काफी हद तक बढ़ा दिया, जो कि अजैविक नियंत्रण की तुलना में लगभग एक गुना अधिक है।यह इंगित करता है कि पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म 2707 एचडीएसएस के स्थानीयकृत क्षरण को बढ़ाता है।युआन एट अल.29 ने पाया कि पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म की कार्रवाई के तहत Cu-Ni 70/30 मिश्र धातु का संक्षारण वर्तमान घनत्व बढ़ गया।यह स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म्स द्वारा ऑक्सीजन की कमी के बायोकैटलिसिस के कारण हो सकता है।यह अवलोकन इस कार्य में एमआईसी 2707 एचडीएसएस की भी व्याख्या कर सकता है।एरोबिक बायोफिल्म के अंतर्गत ऑक्सीजन भी कम हो सकती है।इसलिए, ऑक्सीजन के साथ धातु की सतह को पुन: निष्क्रिय करने से इंकार करना इस कार्य में एमआईसी में योगदान देने वाला एक कारक हो सकता है।
डिकिंसन एट अल.38 ने सुझाव दिया कि रासायनिक और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं की दर नमूना सतह पर सेसाइल बैक्टीरिया की चयापचय गतिविधि और संक्षारण उत्पादों की प्रकृति से सीधे प्रभावित हो सकती है।जैसा कि चित्र 5 और तालिका 5 में दिखाया गया है, 14 दिनों के बाद कोशिकाओं की संख्या और बायोफिल्म की मोटाई कम हो गई।इसे इस तथ्य से उचित रूप से समझाया जा सकता है कि 14 दिनों के बाद, 2707 एचडीएसएस की सतह पर अधिकांश सेसाइल कोशिकाएं 2216ई माध्यम में पोषक तत्वों की कमी या 2707 एचडीएसएस मैट्रिक्स से विषाक्त धातु आयनों की रिहाई के कारण मर गईं।यह बैच प्रयोगों की एक सीमा है।
इस कार्य में, एक पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म ने 2707 एचडीएसएस (चित्र 6) की सतह पर बायोफिल्म के तहत सीआर और Fe की स्थानीय कमी में योगदान दिया।तालिका 6 नमूना सी की तुलना में नमूना डी में Fe और Cr में कमी दिखाती है, जो दर्शाती है कि पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म के कारण घुले Fe और Cr पहले 7 दिनों तक बने रहे।2216E पर्यावरण का उपयोग समुद्री पर्यावरण का अनुकरण करने के लिए किया जाता है।इसमें 17700 पीपीएम सीएल- है, जो प्राकृतिक समुद्री जल में इसकी सामग्री के बराबर है।एक्सपीएस द्वारा विश्लेषण किए गए 7- और 14-दिवसीय अजैविक नमूनों में 17700 पीपीएम सीएल- की उपस्थिति सीआर में कमी का मुख्य कारण थी।पी. एरुगिनोसा नमूनों की तुलना में, अजैविक परिस्थितियों में क्लोरीन के प्रति 2707 एचडीएसएस के मजबूत प्रतिरोध के कारण अजैविक नमूनों में सीआर का विघटन बहुत कम था।अंजीर पर.9 निष्क्रिय फिल्म में Cr6+ की उपस्थिति दर्शाता है।यह पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स द्वारा स्टील की सतहों से क्रोमियम को हटाने में शामिल हो सकता है, जैसा कि चेन और क्लेटन ने सुझाव दिया है।
जीवाणु वृद्धि के कारण, खेती से पहले और बाद में माध्यम का पीएच मान क्रमशः 7.4 और 8.2 था।इस प्रकार, पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म के नीचे, थोक माध्यम में अपेक्षाकृत उच्च पीएच के कारण कार्बनिक अम्ल संक्षारण इस कार्य में योगदान देने की संभावना नहीं है।14 दिन की परीक्षण अवधि के दौरान गैर-जैविक नियंत्रण माध्यम का पीएच महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदला (प्रारंभिक 7.4 से अंतिम 7.5 तक)।ऊष्मायन के बाद टीकाकरण माध्यम में पीएच में वृद्धि पी. एरुगिनोसा की चयापचय गतिविधि से जुड़ी थी और परीक्षण स्ट्रिप्स की अनुपस्थिति में पीएच पर समान प्रभाव पाया गया था।
जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है, पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म के कारण अधिकतम गड्ढे की गहराई 0.69 µm थी, जो कि अजैविक माध्यम (0.02 µm) से बहुत अधिक है।यह ऊपर वर्णित इलेक्ट्रोकेमिकल डेटा के अनुरूप है।0.69 µm की गड्ढे की गहराई समान परिस्थितियों में 2205 DSS के लिए रिपोर्ट किए गए 9.5 µm मान से दस गुना कम है।ये आंकड़े बताते हैं कि 2707 एचडीएसएस 2205 डीएसएस की तुलना में एमआईसी के लिए बेहतर प्रतिरोध प्रदर्शित करता है।यह कोई आश्चर्य की बात नहीं होनी चाहिए क्योंकि 2707 एचडीएसएस में सीआर स्तर अधिक है जो लंबे समय तक निष्क्रियता प्रदान करता है, पी. एरुगिनोसा को निष्क्रिय करना अधिक कठिन होता है, और हानिकारक माध्यमिक वर्षा के बिना इसकी संतुलित चरण संरचना के कारण गड्ढे हो जाते हैं।
निष्कर्ष में, अजैविक वातावरण में नगण्य गड्ढों की तुलना में पी. एरुगिनोसा शोरबा में 2707 एचडीएसएस की सतह पर एमआईसी गड्ढे पाए गए।यह कार्य दर्शाता है कि 2707 एचडीएसएस में 2205 डीएसएस की तुलना में एमआईसी के लिए बेहतर प्रतिरोध है, लेकिन पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म के कारण यह एमआईसी के प्रति पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं है।ये परिणाम समुद्री पर्यावरण के लिए उपयुक्त स्टेनलेस स्टील और जीवन प्रत्याशा के चयन में सहायता करते हैं।
2707 एचडीएसएस के लिए कूपन चीन के शेनयांग में नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी (एनईयू) स्कूल ऑफ मेटलर्जी द्वारा प्रदान किया गया।2707 एचडीएसएस की मौलिक संरचना तालिका 1 में दिखाई गई है, जिसका विश्लेषण एनईयू सामग्री विश्लेषण और परीक्षण विभाग द्वारा किया गया था।सभी नमूनों को 1 घंटे के लिए 1180°C पर ठोस घोल के लिए उपचारित किया गया।संक्षारण परीक्षण से पहले, 1 सेमी2 के शीर्ष खुले सतह क्षेत्र के साथ एक सिक्के के आकार का 2707 HDSS को सिलिकॉन कार्बाइड सैंडपेपर के साथ 2000 ग्रिट तक पॉलिश किया गया था और फिर 0.05 µm Al2O3 पाउडर घोल के साथ पॉलिश किया गया था।किनारों और तली को अक्रिय पेंट से सुरक्षित किया गया है।सूखने के बाद, नमूनों को बाँझ विआयनीकृत पानी से धोया गया और 0.5 घंटे के लिए 75% (v/v) इथेनॉल के साथ निष्फल किया गया।उपयोग से पहले उन्हें 0.5 घंटे के लिए पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश के तहत हवा में सुखाया गया।
समुद्री स्यूडोमोनास एरुगिनोसा स्ट्रेन एमसीसीसी 1ए00099 को ज़ियामेन समुद्री संस्कृति संग्रह केंद्र (एमसीसीसी), चीन से खरीदा गया था।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा को समुद्री 2216E तरल माध्यम (क़िंगदाओ होप बायोटेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड, क़िंगदाओ, चीन) का उपयोग करके 250 मिलीलीटर फ्लास्क और 500 मिलीलीटर ग्लास इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं में 37 डिग्री सेल्सियस पर एरोबिक परिस्थितियों में उगाया गया था।माध्यम में (g/l) होता है: 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 पेप्टोन, 1.0 खमीर अर्क और 0.1 आयरन साइट्रेट।टीकाकरण से पहले 20 मिनट के लिए 121°C पर आटोक्लेव करें।400x आवर्धन पर एक प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत हेमोसाइटोमीटर के साथ सेसाइल और प्लवकटोनिक कोशिकाओं की गणना करें।टीकाकरण के तुरंत बाद प्लैंकटोनिक स्यूडोमोनस एरुगिनोसा की प्रारंभिक सांद्रता लगभग 106 कोशिकाएं/एमएल थी।
500 मिलीलीटर की मध्यम मात्रा के साथ एक क्लासिक तीन-इलेक्ट्रोड ग्लास सेल में इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण किए गए।प्लैटिनम शीट और संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड (एसएई) नमक पुलों से भरी लुगिन केशिकाओं के माध्यम से रिएक्टर से जुड़े थे, जो क्रमशः काउंटर और संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में काम करते थे।कार्यशील इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए, रबरयुक्त तांबे के तार को प्रत्येक नमूने से जोड़ा गया था और एपॉक्सी राल के साथ कवर किया गया था, जिससे एक तरफ कार्यशील इलेक्ट्रोड के लिए लगभग 1 सेमी2 असुरक्षित क्षेत्र छोड़ दिया गया था।इलेक्ट्रोकेमिकल माप के दौरान, नमूनों को 2216E माध्यम में रखा गया था और पानी के स्नान में एक स्थिर ऊष्मायन तापमान (37 डिग्री सेल्सियस) पर रखा गया था।OCP, LPR, EIS और संभावित गतिशील ध्रुवीकरण डेटा को एक ऑटोलैब पोटेंशियोस्टेट (संदर्भ 600TM, गेमरी इंस्ट्रूमेंट्स, इंक., यूएसए) का उपयोग करके मापा गया था।एलपीआर परीक्षण 0.125 एमवी एस-1 की स्कैन दर पर ईओसीपी के साथ -5 से 5 एमवी की रेंज में और 1 हर्ट्ज की नमूना दर पर दर्ज किए गए थे।स्थिर अवस्था ईओसीपी पर 5 एमवी के लागू वोल्टेज का उपयोग करके 0.01 से 10,000 हर्ट्ज की आवृत्ति रेंज पर साइन तरंग के साथ ईआईएस का प्रदर्शन किया गया था।संभावित स्वीप से पहले, मुक्त संक्षारण क्षमता के स्थिर मूल्य तक पहुंचने तक इलेक्ट्रोड निष्क्रिय मोड में थे।ध्रुवीकरण वक्रों को तब 0.166 mV/s की स्कैन दर पर Eocp के एक फ़ंक्शन के रूप में -0.2 से 1.5 V तक मापा गया था।प्रत्येक परीक्षण को पी. एरुगिनोसा के साथ और उसके बिना 3 बार दोहराया गया।
मेटलोग्राफिक विश्लेषण के लिए नमूनों को यांत्रिक रूप से गीले 2000 ग्रिट SiC पेपर से पॉलिश किया गया और फिर ऑप्टिकल अवलोकन के लिए 0.05 µm Al2O3 पाउडर सस्पेंशन के साथ पॉलिश किया गया।मेटलोग्राफिक विश्लेषण एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके किया गया था।नमूनों को पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड 43 के 10 wt% समाधान के साथ उकेरा गया था।
ऊष्मायन के बाद, नमूनों को फॉस्फेट बफर्ड सलाइन (पीबीएस) (पीएच 7.4 ± 0.2) के साथ 3 बार धोया गया और फिर बायोफिल्म को ठीक करने के लिए 10 घंटे के लिए 2.5% (वी/वी) ग्लूटाराल्डिहाइड के साथ तय किया गया।हवा में सुखाने से पहले इसे बैचेड इथेनॉल (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% और मात्रा के अनुसार 100%) के साथ निर्जलित किया गया था।अंत में, SEM अवलोकन के लिए चालकता प्रदान करने के लिए नमूने की सतह पर एक सोने की फिल्म जमा की जाती है।एसईएम छवियां प्रत्येक नमूने की सतह पर सबसे अधिक सेसाइल पी. एरुगिनोसा कोशिकाओं वाले स्थानों पर केंद्रित थीं।रासायनिक तत्वों को खोजने के लिए ईडीएस विश्लेषण करें।गड्ढे की गहराई मापने के लिए एक ज़ीस कन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (सीएलएसएम) (एलएसएम 710, ज़ीस, जर्मनी) का उपयोग किया गया था।बायोफिल्म के नीचे संक्षारण गड्ढों का निरीक्षण करने के लिए, परीक्षण नमूने की सतह से संक्षारण उत्पादों और बायोफिल्म को हटाने के लिए परीक्षण नमूने को पहले चीनी राष्ट्रीय मानक (सीएनएस) जीबी/टी4334.4-2000 के अनुसार साफ किया गया था।
एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB250 सतह विश्लेषण प्रणाली, थर्मो वीजी, यूएसए) विश्लेषण एक मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे स्रोत (1500 eV की ऊर्जा और 150 W की शक्ति के साथ एल्यूमीनियम Kα लाइन) का उपयोग करके एक विस्तृत श्रृंखला में किया गया था। -1350 ईवी की मानक स्थितियों के तहत बाध्यकारी ऊर्जा 0।उच्च रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रा को 50 eV की ट्रांसमिशन ऊर्जा और 0.2 eV के चरण का उपयोग करके रिकॉर्ड किया गया था।
इनक्यूबेटेड नमूनों को हटा दिया गया और 15 एस45 के लिए पीबीएस (पीएच 7.4 ± 0.2) के साथ धीरे से धोया गया।नमूनों पर बायोफिल्म की जीवाणु व्यवहार्यता का निरीक्षण करने के लिए, बायोफिल्म को लाइव/डेड बैकलाइट बैक्टीरियल व्यवहार्यता किट (इंविट्रोजन, यूजीन, ओआर, यूएसए) का उपयोग करके दाग दिया गया था।किट में दो फ्लोरोसेंट डाई शामिल हैं: SYTO-9 हरी फ्लोरोसेंट डाई और प्रोपीडियम आयोडाइड (PI) लाल फ्लोरोसेंट डाई।सीएलएसएम में, फ्लोरोसेंट हरे और लाल बिंदु क्रमशः जीवित और मृत कोशिकाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं।धुंधला करने के लिए, SYTO-9 के 3 μl और PI समाधान के 3 μl युक्त मिश्रण के 1 मिलीलीटर को कमरे के तापमान (23 डिग्री सेल्सियस) पर 20 मिनट के लिए अंधेरे में रखा गया था।इसके बाद, निकॉन सीएलएसएम उपकरण (सी2 प्लस, निकॉन, जापान) का उपयोग करके दाग वाले नमूनों की दो तरंग दैर्ध्य (जीवित कोशिकाओं के लिए 488 एनएम और मृत कोशिकाओं के लिए 559 एनएम) पर जांच की गई।बायोफिल्म की मोटाई 3डी स्कैनिंग मोड में मापी गई।
इस लेख का हवाला कैसे दें: ली, एच. एट अल।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा समुद्री बायोफिल्म द्वारा 2707 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का माइक्रोबियल संक्षारण।विज्ञान।6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016)।
ज़ैनोटो, एफ., ग्रासी, वी., बाल्बो, ए., मोंटीसेली, सी. और ज़ुच्ची, एफ. थायोसल्फेट की उपस्थिति में क्लोराइड समाधान में एलडीएक्स 2101 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का तनाव संक्षारण क्रैकिंग। ज़ैनोटो, एफ., ग्रासी, वी., बाल्बो, ए., मोंटीसेली, सी. और ज़ुच्ची, एफ. थायोसल्फेट की उपस्थिति में क्लोराइड समाधान में एलडीएक्स 2101 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का तनाव संक्षारण क्रैकिंग। Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. коррозионное растрескивание нод нн ही хлоридов ज़ैनोटो, एफ., ग्रासी, वी., बाल्बो, ए., मोंटीसेली, सी. और ज़ुच्ची, एफ. थायोसल्फेट की उपस्थिति में क्लोराइड समाधान में डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील एलडीएक्स 2101 का तनाव संक्षारण क्रैकिंग। ज़ैनोटो, एफ., ग्रासी, वी., बाल्बो, ए., मोंटीसेली, सी. और ज़ुच्ची, एफ. एलडीएक्स 2101 。 ज़ैनोटो, एफ., ग्रासी, वी., बाल्बो, ए., मोंटीसेली, सी. और ज़ुच्ची, एफ. एलडीएक्स 2101 स्टेनलेस स्टील सल्फेट के लिए उपयुक्त है। Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. коррозионное растрескивание нод напрянием ंदी сxл сxж сxж с сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж с сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж сxж с сxж с сxж с лори वृद्धि в ज़ैनोटो, एफ., ग्रासी, वी., बाल्बो, ए., मोंटीसेली, सी. और ज़ुच्ची, एफ. थायोसल्फेट की उपस्थिति में क्लोराइड समाधान में डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील एलडीएक्स 2101 का तनाव संक्षारण क्रैकिंग।कोरोस साइंस 80, 205-212 (2014)।
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