Tankewol foar it besykjen fan Nature.com.Jo brûke in browserferzje mei beheinde CSS-stipe.Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of kompatibiliteitsmodus útskeakelje yn Internet Explorer).Derneist, om trochgeande stipe te garandearjen, litte wy de side sjen sûnder stilen en JavaScript.
Toant in karrousel fan trije dia's tagelyk.Brûk de knoppen Foarige en Folgjende om troch trije dia's tagelyk te bewegen, of brûk de sliderknoppen oan 'e ein om troch trije dia's tagelyk te bewegen.
Duplex 2205 RVS (DSS) hat goede corrosie ferset troch syn typyske duplex struktuer, mar de hieltyd hurder CO2-befette oalje en gas omjouwing resultearret yn ferskate graden fan corrosie, benammen pitting, dy't serieus bedriget de feiligens en betrouberens fan oalje en natuerlike gas applikaasjes.gas ûntwikkeling.Yn dit wurk wurde in ûnderdompelingstest en in elektrogemyske test brûkt yn kombinaasje mei laserkonfokale mikroskopy en röntgenfotoelektronspektroskopy.De resultaten lieten sjen dat de gemiddelde krityske temperatuer foar pitting 2205 DSS 66,9 °C wie.As de temperatuer heger is as 66,9 ℃, wurdt it potinsjeel foar pitting-ôfbraak, it passivaasje-ynterval en it potinsjeel foar selskorrosje fermindere, wurdt de passive-aktuele tichtens fan 'e grutte ferhege, en de pitting-sensitiviteit wurdt ferhege.Mei in fierdere ferheging fan temperatuer nimt de straal fan 'e kapasityf bôge 2205 DSS ôf, de oerflakresistinsje en ladingsferfier ferset stadichoan ôfnimme, en de tichtheid fan donor- en akseptordragers yn' e filmlaach fan it produkt mei n + p-bipolêre skaaimerken ek nimt ta, de ynhâld fan Cr-oksiden yn 'e binnenste laach fan' e film nimt ôf, fergruttet de ynhâld fan Fe-oksiden yn 'e bûtenste laach, de ûntbining fan' e filmlaach nimt ta, de stabiliteit nimt ôf, it oantal pits en de poriegrutte ferheegje.
Yn 'e kontekst fan rappe ekonomyske en sosjale ûntwikkeling en sosjale foarútgong bliuwt de fraach nei oalje- en gasboarnen groeie, en twingt oalje- en gasûntwikkeling om stadichoan te ferskowen nei de súdwestlike en offshoregebieten mei slimmere omstannichheden en omjouwing, sadat de bedriuwsbetingsten fan downhole buizen wurde hieltyd slimmer..Ferfal 1,2,3.Op it mêd fan oalje en gas eksploraasje, doe't de tanimming fan CO2 4 en salinity en chloor ynhâld 5, 6 yn de produsearre floeistof, gewoane 7 koalstof stielen piip is ûnderwurpen oan serieuze corrosie, sels as corrosie inhibitors wurde pompt yn de piip string, corrosie kin net effektyf ûnderdrukt stiel kin net mear foldwaan oan de easken fan lange-termyn operaasje yn hurde corrosive CO28,9,10 omjouwings.De ûndersikers kearden har nei duplex roestfrij stielen (DSS) mei bettere korrosjebestriding.2205 DSS, de ynhâld fan ferrite en austenite yn it stiel is sawat 50%, hat poerbêste meganyske eigenskippen en korrosjebestriding, de oerflakpassivaasjefilm is dicht, hat poerbêste unifoarme korrosjebestriding, de priis is leger as dy fan nikkel-basearre alloys 11 , 12. Sa, 2205 DSS wurdt faak brûkt as druk skip yn corrosive omjouwing, oalje well casing yn corrosive CO2 omjouwing, wetter cooler foar condensing systeem yn offshore oalje en gemyske fjilden 13, 14, 15, mar 2205 DSS kin ek hawwe corrosive perforaasje yn tsjinst.
Op it stuit binne in protte stúdzjes fan CO2- en Cl-pitting corrosie 2205 DSS útfierd yn it lân en yn it bûtenlân [16,17,18].Ebrahimi19 fûn dat it tafoegjen fan in kaliumdichromaat sâlt oan in NaCl-oplossing 2205 DSS-pitting kin ynhiberje, en it fergrutsjen fan de konsintraasje fan kaliumdichromaat fergruttet de krityske temperatuer fan 2205 DSS-pitting.It pittingpotinsjeel fan 2205 DSS nimt lykwols ta troch de tafoeging fan in bepaalde konsintraasje fan NaCl oan kaliumdichromaat en nimt ôf mei tanimmende NaCl-konsintraasje.Han20 lit sjen dat by 30 oan 120 ° C, de struktuer fan 2205 DSS passivating film is in mingsel fan Cr2O3 ynderlike laach, FeO bûtenste laach, en rike Cr;as de temperatuer opkomt nei 150 °C, lost de passiveringsfilm op., de ynterne struktuer feroaret yn Cr2O3 en Cr(OH)3, en de bûtenste laach feroaret yn Fe(II,III) okside en Fe(III) hydroxide.Peguet21 fûn dat stasjonêre pitting fan S2205 roestfrij stiel yn NaCl-oplossing gewoanlik net ûnder de krityske pittingtemperatuer (CPT) foarkomt, mar yn it transformaasjetemperatuerberik (TTI).Thiadi22 konkludearre dat as de konsintraasje fan NaCl ferheget, de korrosjebestriding fan S2205 DSS signifikant ôfnimt, en hoe negatyf it tapaste potinsjeel, hoe slimmer de korrosjebestriding fan it materiaal.
Yn dit artikel, dynamyske potinsjele skennen, impedânsje spektroskopy, konstant potinsjeel, Mott-Schottky kromme en optyske elektroanen mikroskopy waarden brûkt om te bestudearjen it effekt fan hege salinity, hege Cl- konsintraasje en temperatuer op it corrosie gedrach fan 2205 DSS.en photoelectron spectroscopy, dat jout de teoretyske basis foar de feilige wurking fan de 2205 DSS yn oalje en gas omjouwings befetsje CO2.
It testmateriaal wurdt selektearre út oplossing behannele stiel 2205 DSS (staalklasse 110ksi), en de wichtichste gemyske gearstalling wurdt werjûn yn Tabel 1.
De grutte fan 'e elektrogemyske stekproef is 10 mm × 10 mm × 5 mm, it wurdt skjinmakke mei aceton om oalje en absolute ethanol te ferwiderjen en te droege.De efterkant fan it teststik wurdt soldered te ferbinen de passende lingte fan koper tried.Nei it lassen, brûk in multimeter (VC9801A) om de elektryske konduktiviteit fan it laske teststik te kontrolearjen, en dan it net-wurkjende oerflak mei epoksy ôfsegelje.Brûk 400 #, 600 #, 800 #, 1200 #, 2000 # silisiumkarbid wetterskuorpapier om it wurkflak op 'e poliismasine te poetsjen mei 0.25um polishing agent oant it oerflak rûchheid Ra≤1.6um, en úteinlik skjinmeitsje en yn' e thermostaat sette .
In Priston (P4000A) elektrogemyske wurkstasjon mei in trije-elektrodensysteem waard brûkt.In platinaelektrode (Pt) mei in oerflak fan 1 cm2 tsjinne as helpelektrode, in DSS 2205 (mei in oerflak fan 1 cm2) waard brûkt as wurkelektrode, en in referinsjeelektrode (Ag/AgCl) wie brûkt.De modeloplossing brûkt yn 'e test waard taret neffens (tabel 2).Foar de test waard in N2-oplossing mei hege suverens (99.99%) foar 1 h trochjûn, en dan waard CO2 foar 30 min trochjûn om de oplossing te deoxygenearjen., en CO2 yn 'e oplossing wie altyd yn in steat fan sêding.
Plak earst it probleem yn 'e tank mei de testoplossing en pleats it yn in wetterbad mei konstante temperatuer.De earste ynstellingstemperatuer is 2 ° C, en de temperatuerferheging wurdt regele mei in taryf fan 1 ° C / min, en it temperatuerberik wurdt regele.op 2-80 °C.Celsius.De test begjint by in konstante potinsjeel (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) en de testkurve is in It-kromme.Neffens de krityske pittingtemperatuerteststandert kin de It-kromme bekend wurde.De temperatuer wêrby't de aktuele tichtens opkomt nei 100 μA/cm2 wurdt de krityske pittingtemperatuer neamd.De gemiddelde krityske temperatuer foar pitting is 66,9 °C.De testtemperatueren foar de polarisaasjekromme en it impedânsjespektrum waarden respektivelik keazen om 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C en 75 ° C te wêzen, en de test waard trije kear werhelle ûnder deselde samplebetingsten om mooglike ôfwikingen te ferminderjen.
In metalen stekproef bleatsteld oan de oplossing waard earst polarized by in kathode potinsjeel (-1.3 V) foar 5 min foardat it testen fan de potentiodynamic polarisaasje kromme te elimineren de okside film foarme op it wurk oerflak fan it stekproef, en dan op in iepen circuit potinsjeel fan 1 h oant de corrosie spanning sil net wurde fêststeld.De scan taryf fan de dynamyske potinsjele polarisaasje kromme waard ynsteld op 0.333mV / s, en de scan ynterval potinsjeel waard ynsteld op -0.3 ~ 1.2V vs. OCP.Om de krektens fan 'e test te garandearjen, waarden deselde testbetingsten 3 kear werhelle.
Impedânsjespektrumtestsoftware - Versa Studio.De test waard earst útfierd by in fêst iepen-circuit potinsjeel, de amplitude fan 'e wikseljende fersteuringsspanning waard ynsteld op 10 mV, en de mjitfrekwinsje waard ynsteld op 10-2-105 Hz.spektrumgegevens nei testen.
Testproses foar aktuele tiidkromme: selektearje ferskate passivaasjepotentialen neffens de resultaten fan 'e anodyske polarisaasjekromme, mjit de It-kromme op konstant potinsjeel, en passe de dûbele logaritme-kromme om de helling fan' e oanpaste kromme te berekkenjen foar filmanalyse.it meganisme fan de formaasje fan de passivating film.
Neidat de iepen circuit spanning stabilisearret, útfiere in Mott-Schottky curve test.Test potinsjele scan berik 1.0 ~ -1.0V (vS.Ag / AgCl), scan rate 20mV / s, test frekwinsje ynsteld op 1000Hz, excitation sinjaal 5mV.
Brûk röntgenfoto-elektronspektroskopy (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) om de gearstalling en gemyske tastân fan 'e oerflakpassivaasjefilm te sputterjen nei 2205 DSS-filmfoarming en mjittingsgegevens peak-fitferwurking út te fieren mei superieure software.fergelike mei databases fan atoomspektra en relatearre literatuer23 en kalibrearre mei C1s (284.8 eV).De morfology fan korrosysje en de djipte fan pits op 'e samples waarden karakterisearre mei in ultra-djippe optyske digitale mikroskoop (Zeiss Smart Zoom5, Dútslân).
It stekproef waard hifke op deselde potinsje (-0,6142 V rel. Ag / AgCl) troch de konstante potinsjele metoade en de corrosie hjoeddeistige kromme waard opnommen mei de tiid.Neffens de CPT-teststandert nimt de polarisaasjestroomtichtens stadichoan ta mei tanimmende temperatuer.1 toant de krityske pittingtemperatuer fan 2205 DSS yn in simulearre oplossing mei 100 g / L Cl- en verzadigde CO2.It kin sjoen wurde dat by in lege temperatuer fan 'e oplossing de hjoeddeistige tichtheid praktysk net feroaret mei tanimmende testtiid.En doe't de temperatuer fan 'e oplossing ta in bepaalde wearde tanommen, de hjoeddeiske tichtheid tanommen fluch, wat oanjout dat de taryf fan ûntbining fan de passivating film tanommen mei de tanimming fan de temperatuer fan de oplossing.As de temperatuer fan 'e fêste oplossing ferhege wurdt fan 2 °C nei sawat 67 °C, nimt de polarisaasjestroomtichtens fan 2205DSS ta 100µA/cm2, en de gemiddelde krityske pittingtemperatuer fan 2205DSS is 66.9 °C, dat is sawat 16.6 °C heger dan de 2205DSS.standert 3,5 wt.% NaCl (0,7 V)26.De krityske pittingtemperatuer hinget ôf fan it tapaste potinsjeel op it momint fan mjitting: hoe leger it tapaste potinsjeel, hoe heger de mjitten krityske pittingtemperatuer.
Pitting krityske temperatuerkurve fan 2205 duplex roestfrij stiel yn in simulearre oplossing mei 100 g / L Cl- en verzadigde CO2.
Op fig.2 toant ac-impedânsje-plots fan 'e 2205 DSS yn simulearre oplossingen mei 100 g / L Cl- en verzadigde CO2 by ferskate temperatueren.It kin sjoen wurde dat it Nyquist-diagram fan 'e 2205DSS by ferskate temperatueren bestiet út hege-frekwinsje, mid-frekwinsje en leechfrekwinsje wjerstân-kapasitânsje-bôgen, en de wjerstân-kapasitânsje-bôgen binne net healrûn.De radius fan 'e kapasityf bôge wjerspegelet de wjerstânswearde fan' e passivearjende film en de wearde fan 'e ladingsferfierferset tidens de elektrodesreaksje.It wurdt algemien akseptearre dat de grutter de straal fan 'e kapasitive bôge, hoe better de korrosjebestriding fan it metalen substraat yn oplossing27.By in oplossingtemperatuer fan 30 °C is de straal fan 'e kapasitive bôge op it Nyquist-diagram en de fazehoeke op it diagram fan 'e impedânsjemodulus |Z|Bode is de heechste en 2205 DSS corrosie is de leechste.As de oplossingtemperatuer ferheget, wurdt de |Z|impedance modulus, arc radius en oplossing ferset fermindere, boppedat, de faze hoeke ek ôfnimt fan 79 Ω nei 58 Ω yn de tuskenfrekwinsje regio, showing in brede pyk en in ticht binnenste laach en in sparse (poreuze) bûtenste laach binne de wichtichste skaaimerken fan in inhomogene passive film28.Dêrom, as de temperatuer opkomt, wurdt de passivearjende film foarme op it oerflak fan 'e metalen substraat oplost en barsten, wat de beskermjende eigenskippen fan' e substraat swakket en de korrosjebestriding fan it materiaal fersmyt29.
Mei it brûken fan de ZSimDeme-software om de impedânsjespektrumgegevens te passen, wurdt it oanpaste lykweardige circuit werjûn yn Fig. laach capacitance, en Rct is de lading oerdracht ferset.Ut de resultaten fan fitting yn tabel.3 lit sjen dat as de temperatuer fan 'e simulearre oplossing nimt ta, de wearde fan n1 ôfnimt fan 0,841 nei 0,769, wat oanjout op in ferheging fan it gat tusken de twa-laach-kondensatoren en in ôfnimming fan tichtens.De lading oerdracht wjerstân Rct stadichoan fermindere fan 2.958 × 1014 nei 2.541 × 103 Ω cm2, wat oanjûn in stadichoan fermindering fan de corrosie ferset fan it materiaal.De wjerstân fan 'e oplossing Rs fermindere fan 2.953 nei 2.469 Ω cm2, en de kapasitânsje Q2 fan' e passivearjende film fermindere fan 5.430 10-4 nei 1.147 10-3 Ω cm2, de konduktiviteit fan 'e oplossing ferhege, de stabiliteit fan' e passivearjende film fermindere , en de oplossing Cl-, SO42-, ensfh.) yn it medium nimt ta, wat de ferneatiging fan 'e passivearjende film31 versnelt.Dit liedt ta in fermindering fan 'e filmresistinsje Rf (fan 4662 oant 849 Ω cm2) en in ôfnimming fan' e polarisaasjebestriding Rp (Rct + Rf) foarme op it oerflak fan 'e dupleks roestfrij stiel.
Dêrom beynfloedet de temperatuer fan 'e oplossing de korrosjebestriding fan DSS 2205. By in lege temperatuer fan' e oplossing komt in reaksjeproses tusken de kathode en de anode yn 'e oanwêzigens fan Fe2 +, dy't bydraacht oan' e rappe ûntbining en korrosje fan 'e anode, likegoed as de passivation fan de film foarme op it oerflak, mear folslein en heger Tichtheid, grutter ferset lading oerdracht tusken oplossings, fertraget de ûntbining fan de metalen matrix en fertoant bettere corrosie ferset.As de temperatuer fan 'e oplossing ferheget, nimt de wjerstân tsjin lading oerdracht Rct ôf, de snelheid fan reaksje tusken ioanen yn' e oplossing fersnelt, en de snelheid fan diffusion fan agressive ioanen fersnelt, sadat de earste korrosysjeprodukten wer wurde foarme op it oerflak fan 'e oplossing. it substraat fan it oerflak fan it metalen substraat.In tinner passivearjende film ferswaket de beskermjende eigenskippen fan it substraat.
Op fig.Figuer 4 toant de dynamyske potinsjele polarisaasjekurven fan 2205 DSS yn simulearre oplossingen mei 100 g / L Cl- en verzadigde CO2 by ferskate temperatueren.It kin sjoen wurde út de figuer dat as it potinsjeel is yn it berik fan -0,4 oant 0,9 V, de anode curves by ferskillende temperatueren hawwe dúdlik passivation regio, en de sels-corrosie potinsje is likernôch -0,7 oan -0,5 V. As de tichtheid fergruttet strom oant 100 μA / cm233 de anode kromme wurdt meastal neamd de pitting potinsjeel (Eb of Etra).As de temperatuer ferheget, nimt it passivaasje-ynterval ôf, nimt it potinsjeel foar selskorrosje ôf, de tichtens fan 'e korrosysjestream hat de neiging om te ferheegjen, en de polarisaasjekromme ferskoot nei rjochts, wat oanjout dat de film foarme troch DSS 2205 yn' e simulearre oplossing aktyf is aktiviteit.ynhâld fan 100 g / l Cl- en verzadigd CO2, fergruttet gefoelichheid foar pitting corrosie, wurdt maklik skansearre troch agressive ioanen, dy't liedt ta ferhege corrosie fan de metalen matrix en in delgong yn corrosie ferset.
It kin sjoen wurde út Tabel 4 dat as de temperatuer opkomt fan 30 ° C nei 45 ° C, it korrespondearjende overpassivaasjepotinsjeel wat ôfnimt, mar de passiveringsstromdichtheid fan 'e oerienkommende grutte nimt signifikant ta, wat oanjout dat de beskerming fan' e passivearjende film ûnder dizze betingsten nimt ta mei tanimmende temperatuer.As de temperatuer 60 ° C berikt, nimt it korrespondearjende pittingpotinsjeel signifikant ôf, en dizze trend wurdt dúdliker as de temperatuer opkomt.It moat opmurken wurde dat by 75 ° C in wichtige transiente hjoeddeistige pyk ferskynt yn 'e figuer, wat oanjout op' e oanwêzigens fan metastabiele pitting-korrosie op it sample-oerflak.
Dêrom, mei in ferheging fan 'e temperatuer fan' e oplossing, it bedrach fan soerstof oplost yn 'e oplossing nimt ôf, de pH-wearde fan' e filmflak nimt ôf, en de stabiliteit fan 'e passivearjende film nimt ôf.Dêrnjonken is de hegere de temperatuer fan 'e oplossing, hoe heger de aktiviteit fan agressive ioanen yn' e oplossing en hoe heger it taryf fan skea oan 'e oerflakfilmlaach fan it substraat.Oksiden foarme yn 'e filmlaach falle maklik ôf en reagearje mei kationen yn' e filmlaach om oplosbere ferbiningen te foarmjen, wêrtroch de kâns op pitting fergruttet.Sûnt de regenerearre filmlaach is relatyf los, is it beskermjende effekt op it substraat leech, wat de korrosysje fan it metalen substraat fergruttet.De resultaten fan 'e dynamyske polarisaasjepotinsjele test binne yn oerienstimming mei de resultaten fan impedânsjespektroskopie.
Op fig.Figure 5a toant It curves foar 2205 DSS yn in model oplossing mei 100 g / L Cl- en verzadigd CO2.De passiveringsstromdichtheid as funksje fan tiid waard krigen nei polarisaasje by ferskate temperatueren foar 1 h by in potinsjeel fan -300 mV (relatyf oan Ag / AgCl).It kin sjoen wurde dat de passivaasje hjoeddeistige tichtens trend fan 2205 DSS op itselde potinsjeel en ferskillende temperatueren is yn prinsipe itselde, en de trend stadichoan nimt ôf mei de tiid en tend te wêzen glêd.As de temperatuer stadichoan tanommen, de passivation hjoeddeistige tichtheid fan 2205 DSS ferhege, dat wie yn oerienstimming mei de resultaten fan polarisaasje, dy't ek oanjûn dat de beskermjende skaaimerken fan de film laach op de metalen substraat ôfnommen mei tanimmende oplossing temperatuer.
Potentiostatyske polarisaasjekurven fan 2205 DSS by deselde filmfoarmingspotensiaal en ferskate temperatueren.(a) Aktuele tichtens tsjin tiid, (b) Passive film groei logaritme.
Ûndersykje de relaasje tusken passivearring hjoeddeistige tichtheid en tiid by ferskillende temperatueren foar deselde film formaasje potinsjeel, lykas werjûn yn (1) 34:
Wêr't i de passiveringsstromdichtheid is by de filmfoarmingspotensiaal, A / cm2.A is it gebiet fan 'e wurkelektrode, cm2.K is de helling fan 'e kromme dy't derop oanpast is.t tiid, s
Op fig.5b toant logI- en logt-kurven foar 2205 DSS by ferskate temperatueren by deselde filmfoarmingspotensiaal.Neffens de literatuer gegevens,35 doe't de line hellingen K = -1, de film laach foarme op it oerflak fan it substraat is tichter en hat bettere corrosie ferset tsjin de metalen substraat.En doe't de rjochte line hellingen K = -0,5, de film laach foarme op it oerflak is los, befettet in protte lytse gatten en hat min corrosie ferset tsjin de metalen substraat.It kin sjoen wurde dat by 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C en 75 ° C de struktuer fan 'e filmlaach feroaret fan dichte poarjes nei losse poaren yn oerienstimming mei de selektearre lineêre helling.Neffens it Point Defect Model (PDM)36,37 kin sjoen wurde dat it tapaste potinsjeel tidens de test gjin ynfloed hat op 'e aktuele tichtens, wat oanjout dat de temperatuer direkt ynfloed hat op' e mjitting fan 'e anode hjoeddeistige tichtens tidens de test, sadat de hjoeddeistige nimt ta mei tanimmende temperatuer.oplossing, en de tichtens fan 2205 DSS nimt ta, en de corrosie ferset nimt ôf.
De semiconductor eigenskippen fan de tinne film laach foarme op 'e DSS beynfloedzje syn corrosie ferset38, it type fan semiconductor en de drager tichtens fan' e tinne film laach beynfloedzje it kraken en pitting fan de tinne film laach DSS39,40 dêr't de capacitance C en E fan de potinsjele tinne filmlaach foldocht oan 'e relaasje MS, de romtelading fan' e semiconductor wurdt berekkene op 'e folgjende manier:
Yn 'e formule is ε de permittiviteit fan' e passivearjende film by keamertemperatuer, lyk oan 1230, ε0 is de fakuümpermittiviteit, lyk oan 8.85 × 10-14 F / cm, E is de sekundêre lading (1.602 × 10-19 C) ;ND is de tichtheid fan n-type semiconductor donors, cm–3, NA is de akseptordichtheid fan p-type semiconductor, cm–3, EFB is de flat-band potinsjeel, V, K is Boltzmann syn konstante, 1,38 × 10–3 .23 J/K, T – temperatuer, K.
De helling en ûnderskepping fan 'e ynrjochte line kinne wurde berekkene troch in lineêre skieding oan te passen oan' e mjitten MS-kromme, tapaste konsintraasje (ND), akseptearre konsintraasje (NA), en platbandpotinsjeel (Efb) 42.
Op fig.6 toant de Mott-Schottky kromme fan it oerflak laach fan in 2205 DSS film foarme yn in simulearre oplossing befettet 100 g / l Cl- en verzadigd mei CO2 op in potinsjele (-300 mV) foar 1 oere.It kin sjoen wurde dat alle tinne-film lagen foarme by ferskillende temperatueren hawwe de skaaimerken fan n + p-type bipolêre semiconductors.De n-type semiconductor hat oplossing anion selektiviteit, dat kin foarkomme roestfrij stiel kations út diffuse yn de oplossing troch de passivation film, wylst de p-type semiconductor hat kation selektiviteit, dat kin foarkomme de corrosive anions yn oplossing út passivation krusingen. út op it oerflak fan it substraat 26.It kin ek sjoen wurde dat der in glêde oergong tusken de twa passende krommes, de film is yn in platte band steat, en de platte band potinsjele Efb kin brûkt wurde om te bepalen de posysje fan de enerzjy band fan in semiconductor en evaluearje syn electrochemical stabiliteit 43..
Neffens de resultaten fan 'e MC-krommefitting werjûn yn Tabel 5, waarden de útgeande konsintraasje (ND) en de ûntfangende konsintraasje (NA) en de flakke bandpotential Efb 44 fan deselde folchoarder fan grutte berekkene.De tichtens fan 'e tapaste dragerstroom karakterisearret benammen puntdefekten yn' e romteladingslaach en it pittingpotensiaal fan 'e passivearjende film.Hoe heger de konsintraasje fan 'e oanbrochte drager, hoe makliker de filmlaach brekt en hoe heger de kâns op substraatkorrosje45.Dêrneist, mei in stadichoan tanimmen fan de temperatuer fan de oplossing, de ND emitter konsintraasje yn 'e film laach ferhege fan 5.273 × 1020 cm-3 nei 1.772 × 1022 cm-3, en de NA host konsintraasje ferhege fan 4.972 × 1021 nei 4.592 ×1023.cm - lykas werjûn yn fig.3, de flakke band potinsje nimt ta fan 0,021 V nei 0,753 V, it oantal dragers yn 'e oplossing nimt ta, de reaksje tusken ioanen yn' e oplossing yntinsiver, en de stabiliteit fan de film laach nimt ôf.As de temperatuer fan 'e oplossing tanimt, hoe lytser de absolute wearde fan' e helling fan 'e approximating line, hoe grutter de tichtheid fan dragers yn' e oplossing, hoe heger de snelheid fan diffusion tusken ionen, en hoe grutter it oantal ion fakatueres op de oplossing. oerflak fan 'e film laach., dêrmei it ferminderjen fan de metalen substraat, stabiliteit en corrosie ferset 46,47.
De gemyske gearstalling fan 'e film hat in signifikant effekt op' e stabiliteit fan metalen kationen en de prestaasjes fan semiconductors, en de feroaring yn temperatuer hat in wichtich effekt op 'e foarming fan in RVS film.Op fig.Figuer 7 toant it folsleine XPS-spektrum fan 'e oerflaklaach fan in 2205 DSS-film yn in simulearre oplossing mei 100 g / L Cl- en verzadigde CO2.De haadeleminten yn films foarme troch chips by ferskate temperatueren binne yn prinsipe itselde, en de haadkomponinten fan 'e films binne Fe, Cr, Ni, Mo, O, N en C. Dêrom binne de haadkomponinten fan' e filmlaach Fe , Cr, Ni, Mo, O, N en C. Container mei Cr-oksiden, Fe-oksiden en hydroxiden en in lyts bedrach fan Ni- en Mo-oksiden.
Folsleine XPS 2205 DSS-spektra nommen by ferskate temperatueren.(a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C.
De wichtichste komposysje fan 'e film is relatearre oan' e thermodynamyske eigenskippen fan 'e ferbiningen yn' e passivearjende film.Neffens de binende enerzjy fan 'e wichtichste eleminten yn' e filmlaach, jûn yn tabel.6, kin sjoen wurde dat de karakteristike spektrale toppen fan Cr2p3/2 binne ferdield yn metaal Cr0 (573,7 ± 0,2 eV), Cr2O3 (574,5 ± 0,3 eV), en Cr(OH)3 (575,4 ± 0, 1 eV) as werjûn yn figuer 8a, dêr't de okside foarme troch de Cr elemint is de wichtichste komponint yn 'e film, dat spilet in wichtige rol yn' e corrosie ferset fan 'e film en syn electrochemical prestaasjes.De relative pykintensiteit fan Cr2O3 yn 'e filmlaach is heger as dy fan Cr(OH)3.As de temperatuer fan 'e fêste oplossing lykwols ferheget, wurdt de relative peak fan Cr2O3 stadichoan swakker, wylst de relative peak fan Cr(OH)3 stadichoan ferheget, wat de dúdlike transformaasje oanjout fan 'e wichtichste Cr3+ yn 'e filmlaach fan Cr2O3 nei Cr(OH) 3, en de temperatuer fan 'e oplossing nimt ta.
De binende enerzjy fan de toppen fan it karakteristike spektrum fan Fe2p3/2 bestiet benammen út fjouwer toppen fan de metallyske steat Fe0 (706,4 ± 0,2 eV), Fe3O4 (707,5 ± 0,2 eV), FeO (709,5 ± 0,1 eV) en Fe3OOH (71) eV) ± 0,3 eV), lykas werjûn yn Fig. 8b, Fe is benammen oanwêzich yn 'e foarme film yn' e foarm fan Fe2+ en Fe3+.Fe2+ fan FeO dominearret Fe(II) by legere binende enerzjypieken, wylst Fe3O4 en Fe(III) FeOOH-ferbiningen dominearje by hegere binende enerzjypieken48,49.De relative yntinsiteit fan de Fe3+ pyk is heger as dy fan Fe2+, mar de relative yntinsiteit fan de Fe3+ pyk nimt ôf mei tanimmende oplossing temperatuer, en de relative yntinsiteit fan de Fe2+ pyk nimt ta, wat oanjout op in feroaring yn de wichtichste stof yn de film laach fan Fe3+ nei Fe2+ om de temperatuer fan de oplossing te ferheegjen.
De karakteristike spektrale toppen fan Mo3d5/2 besteane benammen út twa pykposysjes Mo3d5/2 en Mo3d3/243.50, wylst Mo3d5/2 metallysk Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) en Mo6+ (± 29. ), wylst Mo3d3/2 ek metallysk Mo (230,4 ± 0,1 eV), Mo4+ (231,5 ± 0,2 eV) en Mo6+ (232, 8 ± 0,1 eV) befettet lykas werjûn yn figuer 8c, sadat de Mo-eleminten besteane yn 'e mear as trije valence steat fan de film laach.De binende enerzjy fan 'e karakteristike spektrale toppen fan Ni2p3/2 bestiet út Ni0 (852,4 ± 0,2 eV) en NiO (854,1 ± 0,2 eV), lykas respektivelik werjûn yn fig. 8g.De karakteristike N1s peak bestiet út N (399,6 ± 0,3 eV), lykas werjûn yn figuer 8d.Karakteristike O1s-pieken binne O2- (529,7 ± 0,2 eV), OH- (531,2 ± 0,2 eV) en H2O (531,8 ± 0,3 eV), lykas werjûn yn Fig. , dy't benammen brûkt wurde foar de oksidaasje of wetterstofoksidaasje fan Cr en Fe yn 'e filmlaach.De relative pykintensiteit fan OH- ferhege signifikant as de temperatuer ferhege fan 30 ° C nei 75 ° C.Dêrom, mei in tanimming fan temperatuer, de wichtichste materiaal gearstalling fan O2- yn de film laach feroaret fan O2- nei OH- en O2-.
Op fig.Figuer 9 toant de mikroskopyske oerflakmorfology fan sample 2205 DSS nei dynamyske potinsjele polarisaasje yn in modeloplossing mei 100 g / L Cl- en verzadigde CO2.It kin sjoen wurde dat op it oerflak fan 'e samples polarisearre by ferskate temperatueren, d'r binne korrosysjeputten fan ferskate graden, dit komt foar yn in oplossing fan agressive ioanen, en mei in tanimming fan' e temperatuer fan 'e oplossing komt mear serieuze korrosje op' e oerflak fan 'e samples.substraat.It oantal pitting pits per ienheid gebiet en de djipte fan corrosie sintra tanimme.
Corrosiekurven fan 2205 DSS yn modeloplossingen mei 100 g/l Cl– en verzadigde CO2 by ferskate temperatueren (a) 30 °C, (b) 45 °C, (c) 60 °C, (d) 75 °C c.
Dêrom sil in ferheging fan temperatuer de aktiviteit fan elke komponint fan 'e DSS ferheegje, en ek de aktiviteit fan agressive ioanen yn in agressive omjouwing ferheegje, wêrtroch in bepaalde graad fan skea oan' e sample-oerflak feroarsaket, wat de pittingaktiviteit sil ferheegje., en de foarming fan corrosie pits sil tanimme.It taryf fan produktfoarming sil tanimme en de korrosjebestriding fan it materiaal sil ôfnimme51,52,53,54,55.
Op fig.10 toant de morfology en pitting djipte fan in 2205 DSS sample polarized mei in ultra hege djipte fan fjild optyske digitale mikroskoop.Fan fig.10a lit sjen dat lytsere corrosie pits ek ferskynde om grutte pits, wat oanjout dat de passivating film op de stekproef oerflak waard foar in part ferneatige mei de foarming fan corrosie pits op in opjûne hjoeddeistige tichtheid, en de maksimale pitting djipte wie 12,9 µm.lykas werjûn yn figuer 10b.
DSS toant better corrosie ferset, de wichtichste reden is dat de film foarme op it oerflak fan it stiel is goed beskerme yn oplossing, Mott-Schottky, neffens de boppesteande XPS resultaten en relatearre literatuer 13,56,57,58, de film benammen giet troch de folgjende Dit is it proses fan oksidaasje fan Fe en Cr.
Fe2+ oplost maklik op en falt út by de ynterface 53 tusken de film en de oplossing, en it katodyske reaksjeproses is as folget:
Yn 'e korrodearre steat wurdt in twa-laach strukturele film foarme, dy't benammen bestiet út in binnenste laach fan izer en chromium okside en in bûtenste hydroxide laach, en ioanen groeie meastentiids yn de poarjes fan de film.De gemyske gearstalling fan de passivating film is besibbe oan syn semiconductor eigenskippen, sa't bliken docht út de Mott-Schottky kromme, wat oanjout dat de gearstalling fan de passivating film is n + p-type en hat bipolêre skaaimerken.De XPS-resultaten litte sjen dat de bûtenste laach fan 'e passivearjende film benammen bestiet út Fe-oksiden en hydroxiden dy't n-type semiconductor-eigenskippen hawwe, en de ynderlike laach is benammen gearstald út Cr-oksiden en hydroxiden dy't p-type semiconductor-eigenskippen hawwe.
2205 DSS hat hege resistiviteit fanwege syn hege Cr17.54 ynhâld en eksposearret wikseljende graden fan pitting fanwege mikroskopyske galvanyske corrosie55 tusken duplex struktueren.Pitting corrosie is ien fan de meast foarkommende soarten fan corrosie yn DSS, en temperatuer is ien fan de wichtige faktoaren dy't beynfloedzje it gedrach fan pitting corrosie en hat in ynfloed op de termodynamyske en kinetyske prosessen fan de DSS reaksje60,61.Typysk, yn in simulearre oplossing mei in hege konsintraasje fan Cl- en verzadigd CO2, de temperatuer ek beynfloedet de formaasje fan pitting en it inisjearjen fan barsten by stress corrosie kraken ûnder de stress corrosie kraken, en de krityske temperatuer fan pitting wurdt bepaald om te evaluearjen de corrosie ferset.DSS.It materiaal, dat de gefoelichheid fan 'e metalen matrix foar temperatuer reflektearret, wurdt faak brûkt as in wichtige referinsje yn materiaalseleksje yn technyske tapassingen.De gemiddelde krityske pittingtemperatuer fan 2205 DSS yn 'e simulearre oplossing is 66.9 ° C, wat 25.6 ° C heger is as dy fan Super 13Cr roestfrij stiel mei 3.5% NaCl, mar de maksimale pittingdjipte berikte 12.9 µm62.De elektrogemyske resultaten befêstigje fierder dat de horizontale gebieten fan 'e fazewinkel en frekwinsje smel mei tanimmende temperatuer, en as de fazewinkel ôfnimt fan 79 ° nei 58 °, de wearde fan 'e |Z|nimt ôf fan 1,26 × 104 oant 1,58 × 103 Ω cm2.lading oerdracht ferset Rct ôfnommen fan 2,958 1014 oan 2,541 103 Ω cm2, oplossing ferset Rs ôfnommen fan 2,953 oan 2,469 Ω cm2, film ferset Rf ôfnommen fan 5,430 10-4 cm2 oan 1,147 10-3 cm2.De conductivity fan 'e agressive oplossing nimt ta, de stabiliteit fan' e metalen matrix film laach nimt ôf, it oplost en cracks maklik.De self-corrosie hjoeddeistige tichtheid ferhege fan 1.482 nei 2.893 × 10-6 A cm-2, en de sels-corrosie potinsjeel fermindere fan -0.532 to -0.621V.It kin sjoen wurde dat de feroaring yn temperatuer beynfloedet de yntegriteit en tichtens fan de film laach.
Krektoarsom, in hege konsintraasje fan Cl- en in verzadigde oplossing fan CO2 stadichoan fergrutsje de adsorption kapasiteit fan Cl- op it oerflak fan de passivating film mei tanimmende temperatuer, de stabiliteit fan de passivation film wurdt ynstabyl, en it beskermjende effekt op de substraat wurdt swakker en de gefoelichheid foar pitting nimt ta.Yn dit gefal nimt de aktiviteit fan korrosive ioanen yn 'e oplossing ta, de soerstofynhâld nimt ôf, en it oerflakfilm fan it korrodearre materiaal is dreech om gau te herstellen, wat geunstige betingsten skept foar fierdere adsorpsje fan korrosive ioanen op it oerflak.Materiaal reduksje 63.Robinson et al.[64] liet sjen dat mei in tanimming fan 'e temperatuer fan' e oplossing, de groei fan pits fersnelt, en de snelheid fan diffusion fan ioanen yn 'e oplossing ek nimt ta.As de temperatuer opkomt nei 65 ° C, it ûntbinen fan soerstof yn in oplossing mei Cl-ionen fertraget it katodyske reaksjeproses, de snelheid fan pitting wurdt fermindere.Han20 ûndersocht it effekt fan temperatuer op it korrosjegedrach fan 2205 duplex roestfrij stiel yn in CO2-omjouwing.De resultaten lieten sjen dat in ferheging fan temperatuer it bedrach fan korrosysjeprodukten en it gebiet fan krimpholten op it oerflak fan it materiaal fergrutte.Lykas, as de temperatuer opkomt nei 150 ° C, brekt de oksidefilm op it oerflak, en is de tichtheid fan kraters it heechste.Lu4 ûndersocht it effekt fan temperatuer op it korrosjegedrach fan 2205 duplex roestfrij stiel fan passivaasje oant aktivearring yn in ierdwaarmyske omjouwing mei CO2.Harren resultaten litte sjen dat by in testtemperatuer ûnder 150 °C de foarme film in karakteristike amorfe struktuer hat, en de ynderlike ynterface befettet in nikkelrike laach, en by in temperatuer fan 300 °C hat it resultearjende korrosjeprodukt in nanoskaalstruktuer .-polykristallijn FeCr2O4, CrOOH en NiFe2O4.
Op fig.11 is in diagram fan it proses fan korrosysje en filmfoarming fan 2205 DSS.Foar gebrûk foarmet 2205 DSS in passivearjende film yn 'e sfear.Nei't se ûnderdompele binne yn in omjouwing dy't in oplossing simulearret mei oplossingen mei in hege ynhâld fan Cl- en CO2, wurdt har oerflak fluch omjûn troch ferskate agressive ioanen (Cl-, CO32-, ensfh.).).J. Banas 65 kaam ta de konklúzje dat yn in omjouwing dêr't CO2 is tagelyk oanwêzich, de stabiliteit fan de passivating film op it oerflak fan it materiaal sil ôfnimme mei de tiid, en de foarme koalstof soere tend to fergrutsjen de conductivity fan ioanen yn de passivating laach.film en fersnelling fan ûntbining fan ioanen yn in passivating film.passivating film.Sa is de filmlaach op it sample-oerflak yn in dynamysk lykwichtsstadium fan ûntbining en repassivaasje66, Cl- ferminderet de snelheid fan formaasje fan 'e oerflakfilmlaach, en lytse pittingputten ferskine op it neistlizzende gebiet fan it filmoerflak, lykas werjûn yn figuer 3. Show.Lykas werjûn yn figuer 11a en b, ferskine lytse ynstabile corrosie pits tagelyk.As de temperatuer opheft, nimt de aktiviteit fan korrosive ioanen yn oplossing op 'e filmlaach ta, en de djipte fan' e lytse ynstabile pits nimt ta oant de filmlaach folslein troch de transparante is, lykas werjûn yn figuer 11c.Mei in fierdere ferheging fan 'e temperatuer fan it oplossende medium versnelt de ynhâld fan oplost CO2 yn' e oplossing, wat liedt ta in fermindering fan 'e pH-wearde fan' e oplossing, in tanimming fan 'e tichtens fan' e lytste ynstabile korrosysjeputten op it SPP-oerflak , De djipte fan de earste corrosie pits wreidet út en ferdjippe, en de passivating film op de stekproef oerflak As de dikte ôfnimt, de passivating de film wurdt mear gefoelich foar pitting lykas werjûn yn figuer 11d.En de elektrochemyske resultaten hawwe ek befêstige dat de feroaring yn temperatuer in bepaald effekt hat op 'e yntegriteit en tichtens fan' e film.Sa kin sjoen wurde dat korrosje yn oplossingen verzadigd mei CO2 mei hege konsintraasjes fan Cl- is signifikant oars as korrosje yn oplossings mei lege konsintraasjes fan Cl-67,68.
Corrosie proses 2205 DSS mei de foarming en ferneatiging fan in nije film.(a) proses 1, (b) proses 2, (c) proses 3, (d) proses 4.
De gemiddelde krityske pittingtemperatuer fan 2205 DSS yn in simulearre oplossing mei 100 g/l Cl– en verzadigde CO2 is 66.9 ℃, en de maksimale pittingdjipte is 12.9 µm, wat de korrosjebestriding fan 2205 DSS fermindert en de gefoelichheid foar pitting fergruttet.temperatuerferheging.
Posttiid: Febrewaris 16-2023