Spannungsrisskorrosion von X80-Stahlhitze

npj Materials Degradation Band 7, Artikelnummer: 27 (2023) Diesen Artikel zitieren

476 Zugriffe

Details zu den Metriken

Es wurde beobachtet, dass Bacillus cereus (B. cereus) unterschiedliche Auswirkungen auf die Spannungsrisskorrosionsempfindlichkeit (SCC) verschiedener Mikrostrukturen in der simulierten Wärmeeinflusszone (HAZ) von X80-Stahl hat. Beim Leerlaufpotential (OCP) stieg die SCC-Empfindlichkeit verschiedener Mikrostrukturen von 3,40–7,49 % in einem abiotischen Medium auf 10,22–15,17 % in einem biotischen Medium. Bei −0,9 V (SCE) stieg sie von 22,81–26,51 % auf 35,76–39,60 %. Der Anstieg der SCC-Empfindlichkeit bei Exposition gegenüber B. cereus war in der grobkörnigen WEZ am höchsten (7,68 bzw. 16,79 % bei OCP bzw. –0,9 V), gefolgt von den interkritischen und feinkörnigen WEZ. Aufgrund von Unterschieden in der Phasenzusammensetzung, dem Korngrenzentyp, der Versetzungsdichte und dem Oberflächenvoltpotential waren die anfängliche Adhäsionszahl und Position von B. cereus in der Mikrostruktur der HAZ unterschiedlich, was zu unterschiedlichen Empfindlichkeiten gegenüber SCC führte.

Der X80-Pipelinestahl gilt aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit, Festigkeit und Schweißbarkeit weithin als einer der wirtschaftlichsten nahtlosen und geschweißten Pipelinestähle. Obwohl Korrosionsunfälle bei vorschriftsmäßig hergestellten und betriebenen Rohren minimiert werden, sind sie aufgrund der besonderen Mikrostruktur von Schweißverbindungen nicht vollständig ausgeschlossen1,2,3. Die Veränderung der lokalen Mikrostruktur während des thermischen Schweißzyklus wird auf das Korrosionsverhalten des entsprechenden Schweißbereichs zurückgeführt4,5,6. Die Wärmeeinflusszone (HAZ) verdient aufgrund ihrer Rolle bei der Korrosionsbeständigkeit besondere Aufmerksamkeit, da sich die physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften der darin enthaltenen Legierung von denen unterscheiden, die im Grundmetallbereich beobachtet werden. Bei herkömmlichen Stählen kann die HAZ in drei entscheidende Komponenten unterteilt werden: die interkritische HAZ (ICHAZ), die feinkörnige HAZ (FGHAZ) und die grobkörnige HAZ (CGHAZ), wobei jede Komponente eine eigene Mikrostruktur aufweist.

In den letzten Jahrzehnten konzentrierten sich zahlreiche Studien zur Korrosion von Schweißverbindungen auf galvanische Korrosion, Spannungs- und Ermüdungskorrosion in der Meeresatmosphäre, in Bodenlösungen und anderen Umgebungen7,8,9. In jüngster Zeit hat die mikrobiologisch beeinflusste Korrosion (MIC) von Schweißverbindungen die Aufmerksamkeit von Forschern auf sich gezogen10,11,12. Arun et al.13 untersuchten die mikrostrukturellen Veränderungen in rostfreiem Stahl, einschließlich der Bildung von sekundärem und interkristallinem Austenit in Schweißnähten, die den Gehalt an Legierungselementen reduzierten und zu MIC führten. Antony et al.14 berichteten, dass der Angriff durch sulfatreduzierende Bakterien (SRB) vorzugsweise in der Ferritphase einer 2205-Duplex-Edelstahlschweißverbindung auftritt, während er auf die Austenitphase des Grundmetalls beschränkt ist. Liduino et al.15 führten eine Vergleichsstudie zum Schweißbereich von X65-Stahl durch und stellten fest, dass der Schweißbereich anfälliger für die Entwicklung von Biofilmen ist, was hauptsächlich mit der Oberflächenrauheit zusammenhängt. Offensichtlich hat die Mikrostruktur von Edelstahl oder Kohlenstoffstahl einen wesentlichen Einfluss auf die Korrosionsempfindlichkeit und die zugrunde liegenden Mechanismen.

Die meisten Geräte sind während des Betriebs Belastungen ausgesetzt. Anschließend wird der Zusammenhang zwischen Mikroorganismen und Spannungskorrosion untersucht16,17,18. SRB verbessert die Sprödbrucheigenschaften von Kohlenstoffstahl, indem es die Wasserstoffrekombination und die Diffusion von atomarem Wasserstoff in das Metall erleichtert19. SRB verfügt über unterschiedliche Kontrollmechanismen für Spannungsrisskorrosion (SCC) von 980-Stahl zu unterschiedlichen Kulturzeiten durch Wasserstoffpermeation, die auch eng mit der unter kathodischem Potenzial verknüpft ist20. Unter einem kathodischen Potenzial erleichtern SRB-unterstützte Lochfraßbildung und die Förderung der Wasserstoffpermeation in Stahl die Entstehung und Ausbreitung von Rissen, was für die Erhöhung der SCC-Anfälligkeit verantwortlich ist21. Viele Studien haben sich auf SRB konzentriert, aber über Bacillus cereus (B. cereus), ein typisches nitratreduzierendes Bakterium (NRB), das in Böden und Ozeanen weit verbreitet ist, wurde nur wenig berichtet22,23,24. Die einzige von NRB durchgeführte Studie zur Spannungskorrosion berichtet, dass das durch seinen Metabolismus erzeugte Ammoniak zur Entzinkung und dem anschließenden Bruch der Kupferlegierung führt25. Frühere Studien haben bestätigt, dass X80-Stahl in einer Umgebung mit Bacillus cereus (B. cereus) hohe Korrosionsraten und SCC-Anfälligkeit aufweist26,27. Der Einfluss von B. cereus auf die Verschlechterung der Schweißzone ist kaum erforscht. Somit besteht eine Forschungslücke bei der Untersuchung der Spannungskorrosion von X80-Stahl in der HAZ bei Exposition gegenüber B. cereus in einer Umgebung mit nahezu neutralem pH-Wert.

In dieser Studie wurden verschiedene HAZ-Mikrostrukturen durch Wärmebehandlung erhalten, um die Schweiß-HAZ zu simulieren. Die Auswirkungen von B. cereus auf die elektrochemischen Eigenschaften, die Oberflächenmorphologie und die Zusammensetzung der HAZ wurden bestimmt. Die SCC-Empfindlichkeit der HAZ gegenüber dem B. cereus-System bei offenem Kreislauf und kathodischen Potentialen wurde diskutiert. Darüber hinaus wurden die anfängliche Adhäsionszahl und Position von B. cereus in der WEZ sowie deren Zusammenhang mit Stress diskutiert.

Die Morphologien der realen und simulierten HAZ-Mikrostrukturen wurden verglichen, wie in Abb. 1a – c dargestellt. Es wird beobachtet, dass die Morphologien der simulierten WEZ denen der realen WEZ ähneln. ICHAZ besteht hauptsächlich aus körnigem Bainit mit einer Korngröße von 2–10 μm. Bei Erhöhung der Heiztemperatur ist FGHAZ Bainit und quasi-polygonaler Ferrit mit einer Korngröße im Bereich von 10–15 μm. Bei weiterer Erwärmung erhöht sich die Korngröße auf 15–30 μm und CGHAZ wird von körnigem Bainit mit einer vorherigen austenitischen Korngrenze dominiert. Die höhere Heiztemperatur erleichtert die Atomdiffusion, verringert den Migrationswiderstand der Korngrenzen und erhöht die Korngröße, um eine Protoaustenit-Korngrenze zu bilden.

a1–c1 zeigen echte ICHAZ, FGHAZ und CGHAZ. a2–c2 zeigen simulierte ICHAZ, FGHAZ und CGHAZ.

Die Vickers-Mikrohärte von der HAZ zum Grundmetall wurde gemessen und mit der der entsprechenden simulierten HAZ verglichen (Abb. 2). Der Vickers-Mikrohärtetest mit einer Belastung von 100 g wurde für jede HAZ-Mikrostruktur mindestens dreimal in verschiedenen Bereichen wiederholt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Härte der simulierten HAZ-Mikrostrukturen der der echten HAZ ähnelte, jedoch etwas niedriger als die des Grundmetalls war. Frühere Studien haben berichtet, dass Luftkühlung die Kristallkörner von Stahl verfeinert und seine mechanischen Eigenschaften deutlich verbessert28. Die Morphologie und Härte der simulierten HAZ ähnelten denen der realen HAZ. Daher kam man zu dem Schluss, dass die mit dieser Methode erstellte simulierte Mikrostruktur eine typische HAZ-Mikrostruktur effektiv abbilden kann.

Der Änderungswert zwischen der Vickers-Härte der realen WEZ und dem Abstand vom Heizzentrum sowie die Vickers-Härtewerte der simulierten WEZ nach verschiedenen Wärmebehandlungen (Fehlerbalken stehen für die Standardabweichungen von drei unabhängigen Proben).

Die EIS-Ergebnisse verschiedener HAZ-Mikrostrukturen in abiotischen und biotischen Medien mit ihren Eintauchzeiten werden in den Abbildungen verglichen. 3 und 4. Im abiotischen Medium zeigten die drei verschiedenen Mikrostrukturen mit zunehmender Eintauchzeit relativ vollständige kapazitive und reaktive Lichtbögen. Die Änderungen der Radien und Kapazitätsbögen, die unterschiedlichen Eintauchzeiten und Mikrostrukturen entsprachen, waren gering, was auf einen leichten Einfluss der Korrosionsrate auf die Eintauchzeit in einer anaeroben Umgebung hinweist. Im biotischen Medium nahm der Bogenradius der Reaktanz verschiedener Mikrostrukturen mit zunehmender Eintauchzeit zu, was auf eine allmähliche Abnahme der Korrosionsrate hinweist. Der Phasenwinkel zeigte eine Zeitkonstante, was darauf hinweist, dass nur ein Polarisationspotential die Elektrodenreaktion im System beeinflusst. Darüber hinaus verstärkten die Bakterien und der Biofilm die Elektrodenreaktion nicht22.

a1, a2 zeigen ICHAZ. b1, b2 zeigen FGHAZ. c1, c2 zeigen CGHAZ.

Die EIS-Ergebnisse wurden zur weiteren Analyse der Impedanzwerte verwendet, indem die Daten mit einem Ersatzschaltbildmodell angepasst wurden, wie in Abb. 5a, b dargestellt. Die erhaltenen passenden elektrochemischen Parameter sind in den Ergänzungstabellen 1 und 2 zusammengefasst. Im Kreislauf ist Rs der Lösungswiderstand, Qf die Kapazität der Korrosionsprodukte im abiotischen Medium und die der gemischten Schicht aus Korrosionsprodukt und Biofilm im Biotikum Medium, Rp ist der Porenwiderstand in abiotischem oder biotischem Medium und Qdl und Rct repräsentieren die Doppelschichtkapazität bzw. den Ladungsübertragungswiderstand. Es ist bekannt, dass der Wert von Rct + Rp die Korrosionsrate widerspiegelt, wobei ein höherer Wert eine geringere Korrosionsrate anzeigt.

a ist abiotisch, b ist biotisch und c ist Rct + Rp-Wert (Fehlerbalken stehen für die Standardabweichungen von drei unabhängigen Proben).

Abbildung 5c zeigt die Rct + Rp-Variation der Anpassungsergebnisse. Für die drei verschiedenen Mikrostrukturen steigen die Rct + Rp-Werte im abiotischen Medium mit der Eintauchzeit leicht an, die Gesamtänderung ist jedoch gering. Im biotischen Medium zeigen die Rct + Rp-Werte mit der Zeit einen steigenden Trend, die Werte sind jedoch niedriger als die entsprechenden Werte im abiotischen Medium. Basierend auf diesen EIS-Ergebnissen wurden die folgenden drei Schlussfolgerungen gezogen. Erstens waren die Korrosionsraten verschiedener Mikrostrukturen im biotischen Medium bei gleicher Eintauchzeit höher als die ihrer Gegenstücke im abiotischen Medium. Zweitens war der Rct + Rp-Wert von CGHAZ der niedrigste der drei verschiedenen Mikrostrukturen für die gleiche Eintauchzeit, unabhängig von der Art des Mediums (biotisch oder abiotisch), was darauf hindeutet, dass CGHAZ die schwächste Fähigkeit hatte, den Ladungstransfer zu behindern, und die höchste Korrosion Rate. Drittens war im Vergleich zum abiotischen Medium die Wirkung der MHK auf die verschiedenen Mikrostrukturen im Zeitraum von 1–3 Tagen besonders deutlich.

Abbildung 6 zeigt die Sweep-Potential-Polarisationskurven verschiedener HAZ-Mikrostrukturen und die entsprechenden Tafel-Anpassungsergebnisse. Es wird beobachtet, dass die unterschiedlichen Mikrostrukturen einen geringen Einfluss auf die potentiodynamischen Polarisationsergebnisse haben. Bei einer Abtastrate von 0,5 mV s−1 befindet sich die elektrochemische Reaktion von Kohlenstoffstahl in einem Quasi-Gleichgewichtszustand. Wenn die Potentialabtastrate ausreichend hoch ist (~50 mV s−1), erreicht die elektrochemische Reaktion einen anderen Quasi-Gleichgewichtszustand. Die bei langsamen und schnellen Abtastraten von 0,5 bzw. 50 mV s−1 gemessenen Polarisationskurven unterteilen die Nullstromposition in drei Zonen: AD-dominierte, HE-dominierte und sowohl AD- als auch HE-koexistierende Zonen29,30 . Abbildung 6a zeigt, dass −0,9 V das Anfangspotential der Wasserstoffversprödung ist, dies weist jedoch nicht auf eine Auswirkung von Wasserstoff auf den Bruch hin.

a ist die Polarisationskurve. b ist die nach Tafel passende Korrosionsstromdichte.

Zur weiteren Quantifizierung der potentiodynamischen Polarisationskurven wurde die Tafel-Extrapolationsmethode zur Bewertung der Korrosionsstromdichte (Icorr) verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Stromdichten der verschiedenen Mikrostrukturen unabhängig von der Scanrate der Reihenfolge ICGHAZ > IFGHAZ > IICHAZ folgten. Die unterschiedlichen Stromdichten hingen sowohl mit der Struktur des Materials als auch mit der Wirkung von Bakterien auf seiner Oberfläche zusammen. Es ist bemerkenswert, dass ein Wendepunkt auftrat, als das Anodenpotential −0,3 V betrug, was dem Oxidationspotential von Eisenmaterialien wie FeCO3 zu Fe2O3 und Fe3O426 entspricht.

Die Oberflächen- und Korrosionsmorphologien der verschiedenen HAZ-Mikrostrukturen nach 14-tägigem Eintauchen in ein biotisches Medium sind in Abb. 7 dargestellt. Es wurde beobachtet, dass sowohl Biofilm als auch Korrosionsprodukte die Oberfläche der Probe bedecken. Die Biofilmcluster bestehen aus stäbchenförmigen Bakterien mit einer Länge von 2–3 μm. Basierend auf der Überwachung des Bakterienwachstums in einer früheren Arbeit und der Beobachtung der Morphologie wurde festgestellt, dass B. cereus in einer vorgegebenen Kohlenstoffquelle und einer sauerstofffreien Umgebung mindestens 14 Tage überleben kann26. Es wurden keine offensichtlichen Unterschiede in der Oberflächenmorphologie der drei Mikrostrukturen beobachtet; Nach der Entfernung der Korrosionsprodukte war die Korrosionsmorphologie von CGHAZ jedoch schwerwiegend, während die von ICHAZ gering war. Diese Ergebnisse stimmten mit denen des elektrochemischen Tests überein, der darauf hinwies, dass die Bakterien während des zweiwöchigen Zeitraums die stärkste Korrosionswirkung auf CGHAZ hatten. Die EDX-Ergebnisse zeigen, dass die Oberflächenprodukte hauptsächlich aus Fe, O und P bestehen und geringe Mengen an Mn und Na enthalten, wobei P und O die Hauptbestandteile der Zellen sind und Na und Mn hauptsächlich im Medium enthalten sind Materialien bzw.

a1–a4 zeigen ICHAZ. b1–b4 zeigen FGHAZ. c1–c4 zeigen CGHAZ.

Abbildung 8 zeigt die SSRT-Testergebnisse und die SCC-Anfälligkeit der verschiedenen HAZ-Mikrostrukturen bei OCP und –0,9 V in Luft sowie abiotischen und biotischen Medien für 3 Tage. Nach der Wärmebehandlung verringern sich die Streckgrenzen von ICHAZ, FGHAZ und CGHAZ im Vergleich zur Streckgrenze des Grundmetalls an Luft auf 776, 671 bzw. 582 MPa. Die Dehnung von ICHAZ und FGHAZ nimmt leicht zu, während die von CGHAZ leicht abnimmt. Unter dem OCP und dem kathodischen Potenzial in den abiotischen und biotischen Medien wurden der SCC-Anfälligkeitsindex und die Verringerung der Fläche IΨ unter Verwendung von Gleichung berechnet. 1 und sind in Abb. 8d dargestellt. Es wird beobachtet, dass der IΨ-Wert der HAZ im biotischen Medium größer ist als der im abiotischen Medium, und dies gilt für –0,9 V. Die Unterschiede im IΨ für das biotische und das abiotische Medium bei OCP und –0,9 V wurden verglichen, und die entsprechenden Ergebnisse zeigten, dass ICHAZ, FGHAZ und CGHAZ beim OCP 6,67 %, 5,11 % bzw. 6,81 % und bei –0,9 V 14,25 %, 8,47 % bzw. 17,79 % betrugen Die IΨ-Werte von ICHAZ und FGHAZ waren bei CGHAZ am höchsten, was darauf hindeutet, dass das Bakteriensystem die größte Anfälligkeit für SCC aufwies. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass das kathodische Potenzial die SCC-Empfindlichkeit des Bakteriensystems gegenüber jeder Mikrostruktur erhöhte.

a ist ICHAZ. b ist FGHAZ. c ist CGHAZ und d ist die SCC-Anfälligkeit (Fehlerbalken stehen für die Standardabweichungen von drei unabhängigen Proben).

Abbildung 9 zeigt die Bruchmorphologie der verschiedenen HAZ-Mikrostrukturen bei OCP und –0,9 V in abiotischen und biotischen Medien. Bei OCP weisen alle Brüche ein leichtes Schrumpfungsphänomen auf. Bei der Beobachtung des Bruchbeginns zeigen ICHAZ und FGHAZ sowohl im abiotischen als auch im biotischen Medium kleine Grübchen, was auf das Vorhandensein duktiler Bruchmerkmale hinweist. Die Flussmorphologie von CGHAZ weist jedoch darauf hin, dass der Bruch spröde ist. Bei −0,9 V sind die Grübchen von ICHAZ und FGHAZ sowohl im abiotischen als auch im biotischen Medium tief und klein. Die Grübchen der CGHAZ-Mikrostruktur sind (zahlreich) klein und flach, und die typischen Abreißkanteneigenschaften weisen darauf hin, dass die CGHAZ-Mikrostruktur eine hohe Sprödigkeit aufweist. Für die verschiedenen Mikrostrukturen ist das Potenzial von −0,9 V das anfängliche Potenzial für die Wasserstoffversprödung, der CGHAZ-Bruch zeigt jedoch die Eigenschaften eines Sprödbruchs bei diesem Potenzial, was darauf hindeutet, dass die Umgebung von B. cereus die Wasserstoffversprödung fördert.

a ist ICHAZ. b ist FGHAZ. c ist CGHAZ. Die Indizes 1–4 sind abiotisch, biotisch, abiotisch bei −0,9 V bzw. biotisch bei −0,9 V.

Die lateralen Morphologien der oben genannten Brüche wurden im Detail untersucht und die entsprechenden Ergebnisse sind in Abb. 10 dargestellt. Beim OCP weisen die Oberflächen der Proben eine Korrosionsmorphologie auf, und die daraus resultierenden Eigenschaften sind in Gegenwart der Bakterien deutlicher zu erkennen . In der sekundären Rissmorphologie wird beobachtet, dass die Rissgröße von CGHAZ größer ist als die der anderen Mikrostrukturen. Bei −0,9 V ist weder in abiotischen noch in biotischen Medien ein offensichtliches Korrosionsphänomen auf der Oberfläche der Proben zu beobachten, was darauf hindeutet, dass dieses Potenzial die Korrosionsreaktion wirksam hemmt. Die Sekundärrissgröße ist im Bakteriensystem größer als im sterilen Medium, was darauf hindeutet, dass CGHAZ im Bakteriensystem empfindlicher auf SCC reagiert.

a ist ICHAZ. b ist FGHAZ. c ist CGHAZ. Die Indizes 1–4 sind abiotisch, biotisch, abiotisch bei −0,9 V bzw. biotisch bei −0,9 V.

Basierend auf den EIS-Ergebnissen, den potentiodynamischen Polarisationskurven und der Oberflächenmorphologie wurde festgestellt, dass die Bakterien den größten Einfluss auf die Korrosion von CGHAZ hatten. Frühere Studien haben berichtet, dass die Oberflächenrauheit die anfängliche Bakterienanhaftung und die anschließende Biofilmbildung beeinflusst. Die Ergebnisse31,32 zeigten eine negative Korrelation zwischen Bakterienadhäsion und Nanorauheit, während die Korrelation bei Mikrorauheit im Allgemeinen positiv war. Darüber hinaus haben einige Studien33,34 berichtet, dass unterschiedliche Kohlenstoffgehalte in Stahl die anfängliche Adhäsion von Bakterien beeinflussen, sodass ein höherer Kohlenstoffgehalt zu einer stärkeren Bakterienadhäsion führt. In dieser Studie wurden die Änderungen des Kohlenstoffgehalts durch die thermische Behandlung nur minimal beeinflusst. Nach Ausschluss möglicher Faktoren deutet dies darauf hin, dass die unterschiedlichen HAZ-Mikrostrukturen eine wesentliche Rolle bei der anfänglichen Bakterienanheftung und der anschließenden Korrosion spielten.

Um die Beeinträchtigung der einzig möglichen Faktoren in unserer Studie zu minimieren, haben wir die HAZ-Mikrostrukturen mit einer 0,5 μm Polierpaste poliert und sie nacheinander 30, 60 und 90 Minuten lang in die gleiche Versuchsumgebung getaucht. Die Verteilung der anfänglichen Bakterienanhaftung auf den verschiedenen Mikrostrukturen ist in Abb. 11 dargestellt. Die Anzahl der Zellen in jeder Probe wurde in mehreren Bereichen gezählt, und die entsprechenden Zellzahlen sind in Abb. 12 dargestellt.

ein ICHAZ. b FGHAZ. c CGHAZ. Die Indizes 1–3 sind jeweils 30 Minuten, 60 Minuten und 90 Minuten lang.

Die Anzahl der Bakterien, die in derselben Umgebung an verschiedenen Mikrostrukturoberflächen von X80-Stahl haften, im Verhältnis zur Eintauchzeit (Fehlerbalken stehen für die Standardabweichungen von drei unabhängigen Proben).

Man beobachtet, dass die Bakterien relativ gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt sind und mit zunehmender Eintauchzeit allmählich (an der Menge) zunehmen. Wenn die Eintauchzeit 90 Minuten erreicht, nehmen die Zellen fast die gesamte Oberfläche ein, was darauf hindeutet, dass die Anzahl der Bakterienzellen auf den verschiedenen Mikrostrukturen ähnlich ist. Basierend auf den statistischen Ergebnissen der Zellzahlen stellten wir fest, dass die CGHAZ-Oberfläche die höchste Zellzahl aufwies, gefolgt von FGHAZ und IGHAZ (zu unterschiedlichen Eintauchzeiten).

Korngröße, Versetzungsdichte und Unterschiede in der Mikrostruktur sind wichtige Faktoren, die zu Korrosionsunterschieden in Materialien führen, und die thermodynamische Stabilität einer Materialoberfläche steht in engem Zusammenhang mit der Bakterienadhäsion darauf. Es wird angenommen, dass Planktonzellen die Oberfläche anhand der Flagellen- oder Pili-Bewegung erkennen und eine bevorzugte Selektion für die Anhaftung ermöglichen können35,36. Um den Zusammenhang zwischen der thermodynamischen Stabilität der drei verschiedenen HAZ und der Bakterienadhäsion zu untersuchen, wurde SKPFM zum Scannen dieser drei verschiedenen HAZ eingesetzt. Die nachfolgenden Ergebnisse sind in Abb. 13 dargestellt. Die grobe Korngröße von CGHAZ geht mit einem Anstieg des Voraustenits einher Korngrenze, und im Inneren der Körner findet eine große körnige Bainitbildung statt. Darüber hinaus nimmt aufgrund der höheren Abkühltemperatur die Gleichmäßigkeit der Körner ab, die Versetzungen werden im Inneren der Körner eingeschlossen und die Atome sind in den Großwinkel-Korngrenzen ungleichmäßig angeordnet, was zu einer höheren Oberflächenarbeitsfunktion führt (Abb. 13c2). 37. Diese hohe Thermodynamik stellt eine große Anzahl aktiver Auflösungsstellen und Elektronen bereit und erleichtert den Bakterien die Bindung und Aufnahme von Elektronen38. ICHAZ und FGHAZ bestehen aus körnigem Bainit und Ferrit mit kleinen Körnern. Mit abnehmender Abkühlgeschwindigkeit scheidet sich eine große Anzahl von Karbiden aus, wie durch die weißen Punkte in Abb. 13a1 und b1 dargestellt, was zu einer Verringerung des Kohlenstoffgehalts, der Versetzungsdichte und der lokalen Spannung in der Matrix und anschließend zu einer Abnahme führt in der aktiven Auflösungsposition in der Mikrostruktur.

AC-Show ICHAZ, FGHAZ und CGHAZ. a1–c1 zeigen topografisches Bild. a2–c2 zeigen die Volta-Potenzialkarte.

Die SSRT-Ergebnisse bestätigten, dass das mit B. cereus inokulierte Medium die SCC-Anfälligkeit der HAZ, insbesondere für CGHAZ, erhöhte. Daher ist es notwendig, die Auswirkungen von B. cereus auf verschiedene Mikrostrukturen unter Stressbedingungen zu untersuchen. Die Ergebnisse von EBSD und Quasi-in-situ-Anfangsadhäsions-REM sind in Abb. 14 und der ergänzenden Abb. 1 dargestellt. Die umgekehrte Polfigur (IPF) (Abb. 14a1 – c1) zeigt, dass CGHAZ die größte Korngröße aufweist, gefolgt von FGHAZ und ICHAZ. Die KAM-Kartierung (Abb. 14a2–c2) spiegelt die Dichte der geometrisch notwendigen Versetzungen wider, und die entsprechenden Ergebnisse legen nahe, dass die ICHAZ-Spannung gleichmäßig verteilt ist, wohingegen die FGHAZ- und IGHAZ-Spannungen offensichtlich und konzentriert sind. Die anschließende Topographie des 30-minütigen Eintauchtests (Abb. 14a3–c3) zeigt, dass B. cereus in unterschiedlichen Mengen auf der Oberfläche der Probe nachgewiesen werden kann, wobei einige davon unabhängig voneinander und andere in Clustern haften.

Wechselstromshow ICHAZ, FGHAZ, CGHAZ. Die Indizes 1 sind IPF. Die Indizes 2 sind KAM. Die Indizes 3 sind SEM.

Um das bakterielle Verteilungsverhalten unter Stress weiter zu verdeutlichen, wurden die Zellen manuell in situ in der KAM-Phasenkartierung markiert. Die entsprechenden Ergebnisse sind in Abb. 15 dargestellt. Die lokal vergrößerten Karten zeigen deutlich die Verteilung von B. cereus im Tiefland. Belastung, hohe Belastung oder angrenzende Bereiche in verschiedenen WEZ. Daher haben wir die Zellzahlen und Cluster in der gesamten markierten Region statistisch analysiert und die B. cereus-Verteilung normalisiert. Die entsprechenden Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Wechselstromshow ICHAZ, FGHAZ, CGHAZ. Die Indizes 1 entsprechen lokal vergrößerten Morphologien.

Es wird beobachtet, dass 2,98 % der Zellen in der Region mit hoher Spannung verteilt sind, 16–29 % in der Region mit niedriger Spannung, und der Rest (d. h. mehr als die Hälfte) besetzt die angrenzende Übergangsregion. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Bakterien bevorzugt im angrenzenden Übergangsbereich mit hohem/niedrigem Stress verteilt waren. Es ist bekannt, dass die geometrisch notwendigen Versetzungen in den Regionen mit hoher Spannung höher sind als in den Regionen mit niedriger Spannung, was die elektrochemische Aktivität erhöht. Somit könnte die anfängliche Adhäsionsselektion von Bakterien mit dieser Eigenschaft zusammenhängen39.

Basierend auf der obigen Analyse können die folgenden Schlussfolgerungen gezogen werden: (1) Im Vergleich zu ICHAZ und FGHAZ wies B. cereus in CGHAZ die deutlichste Korrosion auf. Die CGHAZ-Oberfläche ermöglichte die Adhäsion von mehr Bakterien in den frühen Stadien, was auf ihre höhere Oberflächenthermodynamik zurückgeführt wurde. Innerhalb der Mikrostruktur gab es mehrere versetzungsverstopfende und großwinklige Korngrenzen, die aktive Auflösungsstellen bereitstellten. (2) B. cereus erhöhte die SCC-Empfindlichkeit verschiedener Mikrostrukturen in der WEZ. Der SCC verschiedener Mikrostrukturen in abiotischem/biotischem Medium stieg bei OCP von 3,40–7,49 % auf 10,22–15,17 % und bei –0,9 V von 22,81–26,51 % auf 35,76–39,60 %. Im Vergleich zu ICHAZ und FGHAZ wies B. cereus auf größte SCC-Empfindlichkeit gegenüber CGHAZ. Bei −0,9 V zeigten sowohl ICHAZ als auch FGHAZ duktile Brucheigenschaften, während CGHAZ spröde Brucheigenschaften aufwies. (3) Unterschiedliche KAM-Werte beeinflussten die anfängliche Bakterienadhäsion. Im Vergleich zu den Regionen mit hoher und niedriger Belastung hafteten 61–80 % von B. cereus bevorzugt an der angrenzenden Region mit hoher/niedriger Belastung.

Das in dieser Studie untersuchte Material, X80-Pipelinestahl, wurde von Baoshan Iron & Steel Co. Ltd. bereitgestellt. Die chemische Zusammensetzung dieses Pipelinestahls war (Gew.-%): 0,07 C, 0,24 Si, 2,16 Mn, 0,31 Cr, 0,35 Mo, 0,41 Ni, 0,25 Cu, 0,15 Nb und Rest Fe. Die erhaltene Mikrostruktur war eine typische körnige Bainitstruktur mit einer Streckgrenze von 754 MPa. Typische HAZ-Mikrostrukturen wurden mit einem thermodynamischen Simulationstester (DIS; Gleeble 3500) hergestellt. Die Probengröße betrug 80 × 10 × 10 mm und die Energie der Testlinie wurde auf 17 kJ cm−1 eingestellt. Die voreingestellten und tatsächlichen Heiz- und Kühlraten sind in Abb. 16 dargestellt. Nach der Luftabkühlung auf Raumtemperatur bildeten sich Schweiß-WAZ mit unterschiedlichen Mikrostrukturen.

Voreingestellte und tatsächliche Temperaturänderungen mit der Experimentierzeit.

Durch Beobachtung der Mikrostruktur wurden die Eigenschaften von CGHAZ, FGHAZ und ICHAZ unterschieden. Anschließend wurden die drei Mikrostrukturen durch Wärmebehandlung nachgebildet. Andrews hat die anfänglichen und vollständigen Austenitisierungstemperaturen (Ac1 bzw. Ac3) zur Bestimmung der geeigneten Spitzentemperaturen der ICHAZ- bzw. FGHAZ-Mikrostrukturen vorhergesagt, und ihre entsprechenden empirischen Formeln wurden wie folgt ausgedrückt:

wobei ω den Massenanteil jedes Elements bezeichnet. Für die Wärmebehandlung wurden mehrere Stücke X80-Stahl auf die Abmessungen 20 mm × 10 mm × 3 mm zugeschnitten. In Kombination mit der TC-Kurve wurden für ICHAZ, FGHAZ und CGHAZ geeignete Temperaturen bei AC1-AC3, AC3-1100 °C bzw. 1100–1320 °C ausgewählt. Die geschnittenen X80-Stahlstücke wurden 10 Minuten lang in einem Muffelofen (HF-Kejing, KSL-1400X) bei der entsprechenden Temperatur gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend wurden die Stücke fein poliert und mit einer 4 %igen Nitallösung geätzt. Die anschließende Mikrostruktur wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM, XL30-FEG) beobachtet, bis sie mit der der von Gleeble simulierten HAZ übereinstimmte. Die Spitzentemperaturen von ICHAZ, FGHAZ und CGHAZ wurden in dieser Studie mit 750, 900 bzw. 1300 °C beobachtet.

Alle Proben wurden nach und nach mit SiC-Papieren der Körnung 150–2000 abgeschliffen, mit entionisiertem Wasser und wasserfreiem Ethanol gereinigt und schließlich in einem kalten Luftstrom getrocknet. Alle Proben wurden mit Glutaraldehyd sterilisiert und dann vor dem Test mindestens 30 Minuten lang UV-Licht ausgesetzt, um sicherzustellen, dass sie nicht kontaminiert waren.

B. cereus, ein typischer NRB, wurde aus dem umgebenden Boden einer X80-Pipeline-Stahlprobe (100 mm × 75 mm × 5 mm) isoliert, die zwei Jahre lang in Pekinger Erde vergraben war (NL 39°79, EL 116°35). , Durchschnittstemperatur 12,9°C, Feuchtigkeit 14,38, Salzgehalt 0,198 %, pH 6,96). Evolutionsbäume und ihre Nitratreduzierbarkeit wurden wie in unserer vorherigen Studie beschrieben analysiert40. Die Zusammensetzung der nahezu neutralen pH-Lösung betrug (g·L−1): 0,5 Hefeextrakt, 1 Trypton, 1 NaCl, 1 NaNO3, 0,483 NaHCO3, 0,122 KCl, 0,137 CaCl2 und 0,131 MgSO4⋅7H2O. Vor dem Experiment wurde das Medium 20 Minuten lang bei 121 °C sterilisiert und unter einem kontinuierlichen Strom von 5 % CO2, ausgeglichen mit N2, 2 Stunden lang gekühlt, um einen anaeroben und nahezu neutralen pH-Wert zu erreichen.

Für das biotische Medium wurden Bakteriensamen in der obigen Lösung 24 Stunden lang bei 30 °C in einem Verhältnis von 1:100 (v/v) kultiviert. Beim abiotischen Medium wurde das Kulturmedium nicht mit Bakterien beimpft, wodurch sichergestellt wurde, dass der gesamte Versuchsprozess nicht kontaminiert war. Sofern nicht anders angegeben, wurden alle Experimente versiegelt und bei 30 °C ohne Sauerstoff durchgeführt.

HAZ-Proben mit Abmessungen von 10 mm × 10 mm × 2 mm wurden mit einem Kupferdraht verbunden und mit Epoxidharz versiegelt, so dass 1 cm2 als Arbeitselektrode (WE) übrig blieb. Als Gegen- bzw. Referenzelektroden wurden ein Platinblech und eine gesättigte Kalomelelektrode (SCE) verwendet.

Die elektrochemischen Tests wurden über eine Workstation (Gamry, Reference 600+) unter Verwendung eines typischen Drei-Elektroden-Systems durchgeführt. Nach der Inokulation wurde 1, 3, 7 und 14 Tage lang eine elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) bei einem sinusförmigen Spannungssignal von 10 mV im Frequenzbereich von 10–2–104 Hz durchgeführt. Für die Proben wurden Schnell- und Langsam-Sweep-Potentialpolarisationskurven bestimmt, nachdem sie 3 Tage lang in das Impfmedium eingetaucht worden waren. Der Scanbereich der Polarisationskurven reichte von −1,3 bis 0 V (gegen Ref), während die Scanraten für die schnellen und langsamen Potentialkurven 0,5 bzw. 50 mV s−1 betrugen. Die EIS-Daten und Polarisationskurven wurden mit der Zsimpwin-Software (Scribner) bzw. Echem Analyst (Gamry) analysiert.

Nach Abschluss der 14-tägigen EIS wurden die Proben vorsichtig entnommen und 8 Stunden lang bei 4 °C im Kühlschrank in eine 2,5 %ige Glutaraldehydlösung getaucht. Anschließend wurden die Proben 8 Minuten lang mit Ethanol (50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % und 100 % (v/v) nacheinander) dehydriert und anschließend auf natürliche Weise getrocknet. Die Morphologie wurde mittels REM mit einer Strahlspannung von 25 kV beobachtet. Die Korrosionsproduktelemente und ihre Strukturen wurden mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) analysiert. Nach der Beobachtung wurden die Proben in Aceton gereinigt und anschließend in eine Entrostungslösung getaucht (3,5 g Hexamethylentetramin wurden zu 500 ml Salzsäure und 500 ml entionisiertem Wasser gegeben), um etwaige Korrosionsprodukte zu entfernen. Als nächstes wurde die Morphologie der Korrosionsgruben mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM, Keyence VK-X250) beobachtet.

Im Experiment wurden Zugproben und Versuchsgeräte verwendet, wie in Abb. 17 a bzw. b dargestellt. Nach dem Polieren und der UV-Bestrahlung wurden die Zugproben mit Kieselgel versiegelt, in eine versiegelte Box mit CE und RE eingebaut und mindestens 30 Minuten lang einer UV-Bestrahlung ausgesetzt. Die mit B. cereus beimpfte Lösung wurde in das Gerät injiziert und 3 Tage lang bei OCP oder –0,9 V gehalten. Die Lösungszelle mit den Zugproben wurde dann auf einer Zugprüfmaschine (Letry, WDML-30 kN) befestigt. Eine Vorkraft von 1000 N wurde hinzugefügt, um den Spalt im Maschinen- und Vorrichtungsspalt zu beseitigen. Die Dehnungsgeschwindigkeit wurde auf 1 × 10−6 s−1 eingestellt, was in der gleichen Größenordnung wie die einer typischen SCC-Rißausbreitungsgeschwindigkeit liegt.

a ist die detaillierte Probengröße, b ist ein schematisches Diagramm der Lösungszelle für SSRT.

Frühere Studien27 haben gezeigt, dass das B. cereus-System den maximalen Einfluss auf die SCC-Empfindlichkeit von X80-Stahl bei –0,9 V hat. Dies ist auf das Potenzial zurückzuführen, das sich sowohl auf die Wasserstoffversprödung als auch auf die physiologischen Aktivitäten von B. cereus auswirkt. Daher wurden dieselben Testparameter verwendet, um die Auswirkungen von B. cereus auf die HAZ zu untersuchen.

Nach dem SSRT-Test wurde die Abnahme der Flächenreduzierung (Iψ) mithilfe der folgenden Gleichung berechnet, um die Bruchanfälligkeit von X80-Stahl zu bewerten.

Dabei sind ψs und ψ0 die prozentualen Flächenverringerungen in der Testumgebung bzw. in der Luft. Die Bruchproben wurden geschnitten, um den überschüssigen Teil zu entfernen, Korrosionsprodukte wurden wie in der Morphologieanalyse beschrieben gereinigt und Bruch- und Seitenflächen der Proben wurden mittels REM beobachtet.

Die Proben für die Elektronenrückstreubeugung (EBSD) und die Raster-Kelvin-Sondenkraftmikroskopie (SKPFM) wurden wie folgt vorbereitet: Drei verschiedene HAZ-Zugproben wurden einem SSRT-Test bei 2 % plastischer Dehnung unterzogen. Die zentralste 10-mm-Länge wurde dann in 10 mm × 6 mm × 2 mm große Proben geschnitten. Nach einer Reihe mechanischer Polier-, elektrolytischer Ätz- und Positionsmarkierungsverfahren wurden die EBSD- und SKPFM-Proben vorbereitet. Die anschließenden EBSD-Daten wurden mit der in JSM-6301 integrierten TSL-Datenerfassungssoftware erfasst. Die Kartierung der Kernel Average Misorientation (KAM) wurde mit der Methode des 1. nächsten Nachbarn durchgeführt. SKPFM-Tests wurden mit einem Rasterkraftmikroskop (Bruker, Multimode VIII) im ScanAsyst-Luftmodus durchgeführt, um die Topologien und Volta-Potenziale der Oberfläche zu erhalten, die mit der NanoScope Analysis-Software analysiert wurden.

Alle Daten, die zur Bewertung der Schlussfolgerungen des Papiers erforderlich sind, werden im Papier präsentiert. Weitere Daten zu diesem Artikel sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

Qiao, Q. et al. Fehleranalyse der Korrosion an einer inhomogenen Schweißverbindung in einer Erdgassammelleitung unter Berücksichtigung der kombinierten Wirkung mehrerer Faktoren. Ing. Scheitern Anal. 64, 126–143 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Shirinzadeh, M., Mohammadi, J., Behnamian, Y., Eghlimi, A. & Mostafaei, A. Metallurgische Untersuchungen und Korrosionsverhalten einer fehlerhaften Schweißverbindung in einer AISI 1518-Rohrleitung aus kohlenstoffarmem Stahl. Ing. Scheitern Anal. 53, 78–96 (2015).

Artikel Google Scholar

Sahraoui, Y., Benamira, M., Nahal, M., Nouadria, F. & Chateauneuf, A. Die Auswirkung der Reparatur von Schweißverbindungen auf die Zuverlässigkeit einer korrodierten Rohrleitung, abhängig von der räumlichen Härtevariabilität und der Bodenaggressivität. Ing. Scheitern Anal. 118, 104854 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Mohammadi, F., Eliyan, FF & Alfantazi, A. Korrosion der simulierten Schweißnaht-WAZ von API X-80-Pipelinestahl. Corros. Wissenschaft. 63, 323–333 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Li, Y. et al. Einfluss des kathodischen Potentials auf das Spannungsrisskorrosionsverhalten verschiedener Wärmeeinflusszonen-Mikrostrukturen von E690-Stahl in künstlichem Meerwasser. J. Mater. Wissenschaft. Technol. 64, 141–152 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Wang, LW et al. In-situ-Korrosionscharakterisierung der simulierten Schweißwärmeeinflusszone auf API X80-Rohrleitungsstahl. Corros. Wissenschaft. 85, 401–410 (2014).

Artikel CAS Google Scholar

Ma, HC et al. Vergleichsstudie zum Korrosionsermüdungsverhalten von hochfestem niedriglegiertem Stahl und simulierten HAZ-Mikrostrukturen in einer simulierten Meeresatmosphäre. Int. J. Fatigue 137, 105666 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Wu, W., Liu, ZY, Li, . Mater. Wissenschaft. Ing. A 759, 124–141 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Zhu, JY et al. Galvanische Korrosion einer Schweißverbindung aus niedriglegiertem 3Cr-Rohrleitungsstahl. Corros. Wissenschaft. 111, 391–403 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Dao, VH, Ryu, HK & Yoon, KB Leckageversagen an den TP316L-Schweißnähten einer Wasserleitung, verursacht durch mikrobiologisch beeinflusste Korrosion. Ing. Scheitern Anal. 122, 105244 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Ress, J. et al. Mikrobiologisch beeinflusste Korrosion von geschweißten AISI 304-Edelstahlrohren in Brunnenwasser. Ing. Scheitern Anal. 116, 104734 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Devendranath, RK et al. Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften und Biokorrosionsverhalten unterschiedlicher Schweißnähte aus AISI 904L und UNS S32750. J. Manufaktur Prozess 30, 27–40 (2017).

Artikel Google Scholar

Arun, D., Vimala, R. & Devendranath Ramkumar, K. Untersuchung der mikrobiell beeinflussten Korrosion der Edelstahlbasislegierung UNS S32750 und der Schweißnähte durch das biofilmbildende Meeresbakterium Macrococcus equipercicus. Bioelektrochemie 135, 107546 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Antony, PJ, Singh Raman, RK, Kumar, P. & Raman, R. Korrosion von Duplex-Edelstahlschweißkonstruktionen 2205 in Chloridmedium, das sulfatreduzierende Bakterien enthält. Metall. Mater. Trans. A 39, 2689–2697 (2008).

Artikel Google Scholar

Liduino, VS, Lutterbach, MTS & Sérvulo, EFC Biofilmaktivität auf Korrosion der API 5L X65-Stahlschweißnaht. Kolloide surfen. B. Biointerfaces 172, 43–50 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Stipaničev, M., Rosas, O., Basseguy, R. & Turcu, F. Elektrochemische und fraktografische Analyse der mikrobiologisch unterstützten Spannungsrisskorrosion von Kohlenstoffstahl. Corros. Wissenschaft. 80, 60–70 (2014).

Artikel Google Scholar

Wei, BX et al. Auswirkung einer einachsigen elastischen Spannung auf die Korrosion von X80-Rohrleitungsstahl in einer sauren Bodenlösung, die sulfatreduzierende Bakterien enthält, die unter der gelösten Beschichtung eingeschlossen sind. Corros. Wissenschaft. 193, 109893 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Guo, L. et al. Mehrdimensionale Einblicke in die Korrosionshemmung von 3,3-Dithiodipropionsäure auf Q235-Stahl im H2SO4-Medium: eine kombinierte experimentelle und in silico-Untersuchung. J. Colloid Interface Sci 570, 116–124 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Javaherdashti, R., Raman, R., Panter, C. & Pereloma, E. Mikrobiologisch unterstützte Spannungsrisskorrosion von Kohlenstoffstahl in Misch- und Reinkulturen sulfatreduzierender Bakterien. Int. Biologischer Verfall. Biologisch abbaubar. 58, 27–35 (2006).

Artikel CAS Google Scholar

Lv, M., Chen, X., Li, Z. & Du, M. Einfluss sulfatreduzierender Bakterien auf die Wasserstoffpermeation und das Spannungsrisskorrosionsverhalten von 980 hochfestem Stahl in Meerwasser. J. Mater. Wissenschaft. Technol. 92, 109–119 (2021).

Artikel Google Scholar

Sun, DX, Wu, M. & Xie, F. Einfluss von sulfatreduzierenden Bakterien und kathodischem Potenzial auf Spannungsrisskorrosion von X70-Stahl in einer mit Meerschlamm simulierten Lösung. Mater. Wissenschaft. Ing. A 721, 135–144 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, B., Li, ZY, Yang, XJ, Du, C. & Li, X. Mikrobiologisch beeinflusste Korrosion von X80-Pipelinestahl durch nitratreduzierende Bakterien in künstlichem Pekinger Boden. Bioelektrochemie 135, 107551 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Mulla, A. et al. Vielfalt kultivierbarer nitratreduzierender Bakterien aus der Sauerstoffminimumzone des Arabischen Meeres. Tiefseeres. Teil II Oben. Zucht. Oceanogr 156, 27–33 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Huang, Y. et al. Reaktionen des Bodenmikrobioms auf Stahlkorrosion. npj Biofilms Microbiomes 7, 6 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Al-Nabulsi, KM, Al-Abbas, FM, Rizk, TY & Salameh, A. a. EM Mikrobiologisch unterstützte Spannungsrisskorrosion in Gegenwart nitratreduzierender Bakterien. Ing. Versagen von Anal. Rev. 58, 165–172 (2015).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, B. et al. Der Korrosionsmechanismus nitratreduzierender Bakterien auf X80-Stahl korrelierte mit seinem Zwischenmetaboliten Nitrit. Konstr. Bauen. Mater. 303, 124454 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, B., Liu, MH, Liu, ZY, Du, C. & Li, X. Durch nitratreduzierende Bakterien unterstützte Wasserstoffversprödung von X80-Stahl in einer Lösung mit nahezu neutralem pH-Wert. Corros. Wissenschaft. 202, 110317 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Song, L., Liu, Z., li, J. Mater. Ing. Ausführen. 29, 2574–2585 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, ZY, Li, XG & Cheng, YF Mechanistischer Aspekt der Spannungsrisskorrosion von Rohrleitungen bei nahezu neutralem pH-Wert unter kathodischer Polarisation. Corros. Wissenschaft. 55, 54–60 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, Z., li, Corros. Wissenschaft. 51, 2863–2871 (2009).

Artikel CAS Google Scholar

Yang, K. et al. Bakterielles Antihaft-Oberflächendesign: Oberflächenmuster, Rauheit und Benetzbarkeit: eine Übersicht. J. Mater. Wissenschaft. Technol. 99, 82–100 (2022).

Artikel Google Scholar

Chinnaraj, SB et al. Modellierung des kombinierten Effekts von Oberflächenrauheit und Topographie auf die Bakterienanhaftung. J. Mater. Wissenschaft. Technol. 81, 151–161 (2021).

Artikel Google Scholar

Javed, MA, Neil, WC, Stoddart, P. & Wade, S. Einfluss der Kohlenstoffstahlsorte auf die anfängliche Anlagerung von Bakterien und mikrobiologisch beeinflusste Korrosion. Biofouling 32, 109–122 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Xu, DK & Gu, TY Der Mangel an Kohlenstoffquellen löste eine aggressivere Korrosion gegen Kohlenstoffstahl durch den Biofilm Desulfovibrio vulgaris aus. Int. Biologischer Verfall. Biologisch abbaubar. 91, 74–81 (2014).

Artikel CAS Google Scholar

Uneputty, A. et al. Strategien zur Modifizierung strukturierter und glatter Oberflächen: Ein Schritt näher zur Reduzierung der Bakterienadhäsion und Biofilmbildung. Kolloide Grenzflächenwissenschaft. Komm. 46, 100560 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Kreve, S. & Reis, ACD Bakterienadhäsion an Biomaterialien: Was reguliert diese Bindung? Jpn. Delle. Wissenschaft. Rev. 57, 85–96 (2021).

Artikel Google Scholar

Moteshakker, A. & Danaee, I. Mikrostruktur und Korrosionsbeständigkeit unterschiedlicher Schweißverbindungen zwischen Duplex-Edelstahl 2205 und austenitischem Edelstahl 316L. J. Mater. Wissenschaft. Technol. 32, 282–290 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Daughney, CJ, Fein, JB & Yee, N. Ein Vergleich der Thermodynamik der Metalladsorption an zwei häufig vorkommenden Bakterien. Chem. Geol. 144, 161–176 (1998).

Artikel CAS Google Scholar

Yang, XJ et al. Spannungsunterstützter mikrobiologisch beeinflusster Korrosionsmechanismus von 2205 Duplex-Edelstahl, verursacht durch sulfatreduzierende Bakterien. Corros. Wissenschaft. 173, 108746 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, B., Sun, MH, Lu, FY, Du, C. & Li, X. Untersuchung der durch Biofilm beeinflussten Korrosion an X80-Pipelinestahl durch ein nitratreduzierendes Bakterium, Bacillus cereus, in künstlichem Pekinger Boden. Kolloide surfen. B. Biointerfaces 197, 111356 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Referenzen herunterladen

Vielen Dank an Frau Yanning Liu für ihre Unterstützung bei der Gleeble-Thermalsimulation, und wir danken auch Dr. Zhaoliang Li für die Weitergabe seines Fachwissens zur Raster-Kelvin-Sondenkraftmikroskopie. Schließlich sind wir auch sehr dankbar für die finanzielle Unterstützung der National Natural Science Foundation of China (Nr. 51871026) und der China Postdoctoral Science Foundation (Nr. 2022M710348).

Institut für fortgeschrittene Materialien und Technologie, Universität für Wissenschaft und Technologie Peking, Peking, 100083, China

Bo Liu, Jike Yang, Cuiwei Du, Zhiyong Liu, Wei Wu und Xiaogang Li

School of Materials Science and Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an, 710065, China

Bo Liu

National Materials Corrosion and Protection Scientific Data Center, Peking, 100083, China

Cuiwei Du, Zhiyong Liu & Xiaogang Li

Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering, Universität für Wissenschaft und Technologie Peking, Peking, 100083, China

Cuiwei Du, Zhiyong Liu & Xiaogang Li

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

BL: Konzeptualisierung, Methodik, Untersuchung und Schreiben. JY: Konzeptualisierung, Methodik und Untersuchung. CD: Projektverwaltung und Konzeptualisierung. ZL: Überprüfung und Bearbeitung. WW: Formale Analyse. Aufsicht. XL: Ressourcen.

Korrespondenz mit Cuiwei Du oder Zhiyong Liu.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Liu, B., Yang, J., Du, C. et al. Spannungsrisskorrosion in der Wärmeeinflusszone von X80-Stahl in einer Lösung mit nahezu neutralem pH-Wert, die Bacillus cereus enthält. npj Mater Degrad 7, 27 (2023). https://doi.org/10.1038/s41529-023-00333-w

Zitat herunterladen

Eingegangen: 15. September 2022

Angenommen: 21. Februar 2023

Veröffentlicht: 11. April 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41529-023-00333-w

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt