Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com.Anjeun nganggo versi browser kalayan dukungan CSS kawates.Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer).Sajaba ti éta, pikeun mastikeun rojongan lumangsung, urang némbongkeun situs tanpa gaya na JavaScript.
Nampilkeun carousel tilu slide sakaligus.Pake tombol Saméméhna jeung Salajengna pikeun mindahkeun ngaliwatan tilu slides dina hiji waktu, atawa make tombol geseran di ahir pikeun mindahkeun ngaliwatan tilu slides dina hiji waktu.
Duplex 2205 stainless steel (DSS) boga résistansi korosi alus alatan struktur duplex has na, tapi beuki kasar CO2-ngandung minyak jeung lingkungan gas ngakibatkeun varying derajat korosi, utamana pitting, nu serius ngancam kasalametan jeung reliabilitas minyak jeung alam. aplikasi gas.ngembangkeun gas.Dina karya ieu, tés immersion sareng tés éléktrokimia dianggo digabungkeun sareng mikroskop laser confocal sareng spéktroskopi fotoéléktron sinar-X.Hasilna nunjukkeun yén rata-rata suhu kritis pikeun pitting 2205 DSS nyaéta 66,9 °C.Lamun hawa leuwih luhur ti 66.9 ℃, potensi ngarecahna pitting, interval passivation jeung poténsi timer korosi diréduksi, dénsitas arus passivation ukuran ngaronjat, sarta sensitipitas pitting ngaronjat.Kalayan paningkatan suhu salajengna, radius arc kapasitif 2205 DSS turun, résistansi permukaan sareng résistansi transfer muatan laun-laun turun, sareng dénsitas operator donor sareng akséptor dina lapisan pilem produk kalayan ciri n + p-bipolar ogé. nambahan, eusi Cr oksida dina lapisan jero pilem nurun, ngaronjatkeun eusi oksida Fe dina lapisan luar, disolusi tina lapisan pilem naek, stabilitas nurun, jumlah liang jeung ukuran pori nambahan.
Dina kontéks pangwangunan ékonomi sareng sosial anu gancang sareng kamajuan sosial, paménta pikeun sumber minyak sareng gas terus ningkat, maksa pangwangunan minyak sareng gas laun-laun ngalih ka daérah kidul-kulon sareng lepas pantai kalayan kaayaan sareng lingkungan anu langkung parah, janten kaayaan operasi tubing downhole jadi beuki parna..Deterioration 1,2,3.Dina widang éksplorasi minyak jeung gas, nalika kanaékan CO2 4 sarta salinitas jeung klorin eusi 5, 6 dina cairan dihasilkeun, pipa baja karbon 7 biasa tunduk kana korosi serius, sanajan sambetan korosi anu ngompa kana string pipe, korosi teu bisa éféktif diteken baja bisa euweuh minuhan sarat operasi jangka panjang dina kasar corrosive CO28,9,10 lingkungan.Para panalungtik tos ka duplex stainless steels (DSS) kalawan lalawanan korosi hadé.2205 DSS, eusi ferrite na austenite dina baja nyaeta ngeunaan 50%, mibanda sipat mékanis alus teuing jeung lalawanan korosi, pilem passivation permukaan téh padet, boga résistansi korosi seragam alus teuing, hargana leuwih handap tina alloy dumasar-nikel 11 , 12. Ku kituna, 2205 DSS ilahar dipaké salaku wadah tekanan di lingkungan corrosive, casing sumur minyak di lingkungan CO2 corrosive, cooler cai pikeun condensing sistem dina minyak lepas pantai jeung widang kimia 13, 14, 15, tapi 2205 DSS ogé bisa mibanda perforation corrosive. dina layanan.
Ayeuna, seueur panilitian CO2- sareng Cl-pitting korosi 2205 DSS parantos dilaksanakeun di nagara sareng mancanagara [16,17,18].Ebrahimi19 manggihan yén nambahkeun uyah kalium dikromat kana leyuran NaCl bisa ngahambat 2205 DSS pitting, sarta ngaronjatkeun konsentrasi kalium dichromate ngaronjatkeun suhu kritis 2205 DSS pitting.Sanajan kitu, potensi pitting 2205 DSS naek alatan ditambahan konsentrasi tangtu NaCl kana kalium dikromat sarta turun kalayan ngaronjatna konsentrasi NaCl.Han20 nunjukeun yen dina 30 nepi ka 120 ° C, struktur pilem passivating 2205 DSS mangrupakeun campuran Cr2O3 lapisan jero, lapisan luar FeO, sarta Cr euyeub;lamun hawa naék ka 150 °C, film passivation larut., struktur internal robah jadi Cr2O3 jeung Cr(OH)3, sarta lapisan luar robah jadi Fe(II,III) oksida jeung Fe(III) hidroksida.Peguet21 manggihan yén pitting stasioner tina stainless steel S2205 dina leyuran NaCl biasana lumangsung teu handap suhu pitting kritis (CPT) tapi dina rentang suhu transformasi (TTI).Thiadi22 nyimpulkeun yén nalika konsentrasi NaCl ningkat, résistansi korosi S2205 DSS turun sacara signifikan, sareng langkung négatip poténsi anu diterapkeun, langkung parah résistansi korosi bahan.
Dina artikel ieu, scanning poténsi dinamis, spéktroskopi impedansi, poténsi konstan, kurva Mott-Schottky jeung mikroskop éléktron optik dipaké pikeun nalungtik pangaruh salinitas tinggi, konsentrasi Cl- tinggi jeung suhu dina kabiasaan korosi 2205 DSS.jeung spéktroskopi photoelectron, nu nyadiakeun dasar téoritis pikeun operasi aman tina 2205 DSS di lingkungan minyak jeung gas ngandung CO2.
Bahan tés dipilih tina baja anu diolah solusi 2205 DSS (kelas baja 110ksi), sareng komposisi kimia utama dipidangkeun dina Tabel 1.
Ukuran sampel éléktrokimia nyaéta 10 mm × 10 mm × 5 mm, dibersihkeun ku acetone pikeun ngaleungitkeun minyak sareng étanol mutlak sareng garing.Bagian tukangeun potongan tés disolder pikeun nyambungkeun panjang kawat tambaga anu pas.Saatos las, make multimeter a (VC9801A) mariksa konduktivitas listrik tina sapotong test dilas, lajeng ngégél beungeut non-kerja kalawan epoxy.Paké 400 #, 600 #, 800 #, 1200 #, 2000 # silikon carbide sandpaper cai ka Polandia beungeut karya dina mesin polishing kalawan 0.25um agén polishing nepi ka roughness beungeut Ra≤1.6um, sarta tungtungna beresih jeung nempatkeun dina thermostat nu .
A Priston (P4000A) workstation éléktrokimia kalayan sistem tilu-éléktroda dipaké.Éléktroda platina (Pt) kalayan legana 1 cm2 dilayanan salaku éléktroda bantu, DSS 2205 (legana 1 cm2) dipaké salaku éléktroda gawé, sarta éléktroda rujukan (Ag/AgCl) ieu. dipaké.Solusi modél anu digunakeun dina tés disusun dumasar kana (Tabel 2).Saméméh tés, leyuran N2-purity luhur (99,99%) diliwatan pikeun 1 h, lajeng CO2 diliwatan pikeun 30 mnt pikeun deoxygenate solusi., sarta CO2 dina leyuran éta salawasna dina kaayaan jenuh.
Kahiji, nempatkeun sampel dina tank ngandung leyuran test, sarta nempatkeun eta dina mandi cai suhu konstan.Suhu setting awal nyaéta 2 ° C, sareng naékna hawa dikontrol dina laju 1 ° C / mnt, sareng kisaran suhu dikontrol.dina 2-80 ° C.Celsius.Tés dimimitian dina poténsi konstan (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) jeung kurva test mangrupa kurva Ieu.Numutkeun kana standar uji suhu pitting kritis, kurva Ieu tiasa dipikanyaho.Suhu dimana dénsitas ayeuna naék ka 100 μA/cm2 disebut suhu pitting kritis.Suhu kritis rata-rata pikeun ngadu nyaéta 66,9 °C.Suhu tés pikeun kurva polarisasi sareng spéktrum impedansi dipilih masing-masing 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C sareng 75 ° C, sareng tés diulang tilu kali dina kaayaan conto anu sami pikeun ngirangan kamungkinan panyimpangan.
Sampel logam anu kakeunaan leyuran munggaran dipolarisasi dina poténsi katoda (-1.3 V) salami 5 mnt sateuacan nguji kurva polarisasi potentiodinamik pikeun ngaleungitkeun pilem oksida anu kabentuk dina permukaan kerja sampel, teras dina poténsi sirkuit kabuka. 1 h dugi tegangan korosi moal ngadegkeun.Laju scan tina kurva polarisasi poténsi dinamis disetel ka 0.333mV / s, sarta poténsi interval scan disetel ka -0.3 ~ 1.2V vs OCP.Pikeun mastikeun katepatan tés, kaayaan tés anu sami diulang 3 kali.
Parangkat lunak tés spéktrum impedansi - Versa Studio.Tés munggaran dilaksanakeun dina poténsi sirkuit kabuka anu ajeg, amplitudo tegangan gangguan bolak-balik disetel ka 10 mV, sareng frékuénsi pangukuran disetel ka 10-2-105 Hz.data spéktrum sanggeus nguji.
Prosés tés kurva waktos ayeuna: pilih poténsi passivation anu béda dumasar kana hasil kurva polarisasi anodik, ukur kurva éta dina poténsi konstan, sareng pas kana kurva logaritma ganda pikeun ngitung kemiringan kurva anu dipasang pikeun analisa pilem.mékanisme formasi film passivating.
Saatos tegangan circuit kabuka stabilizes, ngalakukeun test kurva Mott-Schottky.Test poténsi rentang scan 1.0 ~ -1.0V (vS.Ag / AgCl), laju scan 20mV / s, frékuénsi test disetel ka 1000Hz, sinyal éksitasi 5mV.
Anggo spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) pikeun nguji sputter komposisi sareng kaayaan kimia tina film passivation permukaan saatos formasi film DSS 2205 sareng ngalakukeun pangukuran data pangukuran anu pas nganggo parangkat lunak anu unggul.dibandingkeun sareng pangkalan data spéktrum atom sareng literatur anu aya hubunganana23 sareng dikalibrasi nganggo C1s (284,8 eV).Morfologi korosi sareng jero liang dina sampel dicirian nganggo mikroskop digital optik ultra-jero (Zeiss Smart Zoom5, Jérman).
Sampel diuji dina poténsi anu sarua (-0,6142 V rel. Ag / AgCl) ku metoda poténsi konstan jeung kurva ayeuna korosi kacatet kalawan waktu.Numutkeun kana standar tés CPT, dénsitas arus polarisasi laun-laun naék kalayan ningkatna suhu.1 nembongkeun suhu pitting kritis 2205 DSS dina leyuran simulated ngandung 100 g/L Cl- jeung CO2 jenuh.Éta tiasa ditingali yén dina suhu leyuran anu rendah, dénsitas ayeuna sacara praktis henteu robih kalayan ningkatna waktos tés.Sareng nalika suhu leyuran ningkat kana nilai anu tangtu, dénsitas ayeuna ningkat gancang, nunjukkeun yén laju disolusi pilem pasif ningkat kalayan paningkatan suhu leyuran.Nalika suhu larutan padet naék tina 2 ° C dugi ka 67 ° C, dénsitas arus polarisasi 2205DSS naék kana 100µA / cm2, sareng rata-rata suhu pitting kritis 2205DSS nyaéta 66,9 ° C, nyaéta sakitar 16,6 ° C. leuwih luhur ti 2205DSS.baku 3,5 wt.% NaCl (0,7 V)26.Suhu ngadu kritis gumantung kana poténsi anu diterapkeun dina waktos pangukuran: langkung handap poténsi anu diterapkeun, langkung luhur suhu ngadu kritis anu diukur.
Ngadu kurva suhu kritis 2205 duplex stainless steel dina leyuran simulated ngandung 100 g/L Cl- jeung CO2 jenuh.
Dina Gbr.2 nembongkeun plot impedansi ac tina 2205 DSS dina leyuran simulated ngandung 100 g / L Cl- jeung CO2 jenuh dina rupa hawa.Ieu bisa ditempo yén diagram Nyquist tina 2205DSS dina suhu béda diwangun ku frékuénsi luhur, pertengahan frékuénsi sarta low-frékuénsi busur lalawanan-capacitance, sarta busur lalawanan-capacitance henteu semicircular.Jari-jari busur kapasitif ngagambarkeun nilai lalawanan film passivating sarta nilai lalawanan mindahkeun muatan salila réaksi éléktroda.Hal ieu umumna ditarima yén radius badag tina busur kapasitif, nu hadé lalawanan korosi substrat logam dina solution27.Dina suhu solusi 30 °C, radius busur kapasitif dina diagram Nyquist jeung sudut fase dina diagram tina modulus impedansi |Z|Bode teh pangluhurna sarta 2205 DSS korosi nu panghandapna.Nalika suhu larutan naék, |Z|modulus impedansi, radius busur jeung résistansi solusi panurunan, sajaba ti éta, sudut fase ogé nurun tina 79 Ω ka 58 Ω di wewengkon frékuénsi panengah, némbongkeun puncak lega sarta lapisan jero padet sarta sparse (porous) lapisan luar anu utama. fitur pilem pasif teu homogen28.Ku alatan éta, nalika suhu naék, film passivating kabentuk dina beungeut substrat logam leyur jeung retakan, nu weakens sipat pelindung substrat jeung deteriorates résistansi korosi tina material29.
Ngagunakeun software ZSimDeme pikeun nyocogkeun data spéktrum impedansi, sirkuit sarimbag dipasangan dipidangkeun dina Gbr. 330, dimana Rs nyaéta résistansi solusi simulasi, Q1 nyaéta kapasitansi pilem, Rf nyaéta résistansi tina pilem passivating dihasilkeun, Q2 nyaéta ganda. kapasitansi lapisan, sareng Rct nyaéta résistansi transfer muatan.Tina hasil pas dina tabél.3 nunjukeun yen nalika suhu leyuran simulated naek, nilai n1 nurun tina 0,841 ka 0,769, nu nunjukkeun kanaékan celah antara dua lapisan kapasitor jeung panurunan dina dénsitas.Résistansi mindahkeun muatan Rct laun-laun turun tina 2,958 × 1014 ka 2,541 × 103 Ω cm2, anu nunjukkeun panurunan bertahap dina résistansi korosi bahan.Résistansi solusi Rs turun tina 2,953 ka 2,469 Ω cm2, sareng kapasitansi Q2 film passivating turun tina 5,430 10-4 ka 1,147 10-3 Ω cm2, konduktivitas leyuran ningkat, stabilitas film passivating turun. , jeung leyuran Cl-, SO42-, jsb) dina naek sedeng, nu accelerates karuksakan film passivating31.Ieu ngakibatkeun panurunan dina résistansi pilem Rf (tina 4662 ka 849 Ω cm2) sareng panurunan résistansi polarisasi Rp (Rct + Rf) kabentuk dina permukaan stainless steel duplex.
Ku alatan éta, suhu leyuran mangaruhan résistansi korosi DSS 2205. Dina suhu low leyuran, prosés réaksi lumangsung antara katoda jeung anoda dina ayana Fe2 +, nu nyumbang kana disolusi gancang sarta korosi tina. anoda, kitu ogé passivation pilem kabentuk dina beungeut cai, leuwih lengkep jeung luhur Density, mindahkeun muatan lalawanan gede antara solusi, slows turun disolusi tina matrix logam jeung némbongkeun lalawanan korosi hadé.Nalika suhu leyuran naék, résistansi pikeun mindahkeun muatan Rct turun, laju réaksi antara ion dina leyuran ngagancangkeun, sareng laju difusi ion agrésif ngagancangkeun, ku kituna produk korosi awal kabentuk deui dina beungeut cai. substrat ti beungeut substrat logam.Film pasif anu langkung ipis ngaleuleuskeun sipat pelindung substrat.
Dina Gbr.Gambar 4 nembongkeun kurva polarisasi poténsi dinamis tina 2205 DSS dina leyuran simulated ngandung 100 g/L Cl- jeung CO2 jenuh dina rupa suhu.Ieu tiasa katingal tina gambar yén nalika poténsina aya dina kisaran -0,4 dugi ka 0,9 V, kurva anoda dina suhu anu béda-béda gaduh daérah pasipasi anu jelas, sareng poténsi korosi diri sakitar -0,7 dugi ka -0,5 V. dénsitas naek ayeuna nepi ka 100 μA/cm233 kurva anoda biasana disebut potensi pitting (Eb atanapi Etra).Nalika suhu naék, interval passivation turun, poténsi korosi diri turun, dénsitas arus korosi condong ningkat, sareng kurva polarisasi ngageser ka katuhu, anu nunjukkeun yén pilem anu dibentuk ku DSS 2205 dina solusi simulasi gaduh aktip. kagiatan.eusi 100 g/l Cl- jeung CO2 jenuh, ngaronjatkeun sensitipitas kana pitting korosi, gampang ruksak ku ion agrésif, nu ngabalukarkeun ngaronjat korosi tina matrix logam jeung panurunan dina lalawanan korosi.
Ieu tiasa ditingali tina Tabel 4 yén nalika suhu naék tina 30 ° C dugi ka 45 ° C, poténsi overpassivation pakait rada turun, tapi dénsitas arus passivation tina ukuran anu saluyu ningkat sacara signifikan, nunjukkeun yén panyalindungan pilem pasif dina kaayaan ieu. kaayaan naek kalawan ngaronjatna suhu.Nalika suhu ngahontal 60 ° C, poténsi pitting anu saluyu turun sacara signifikan, sareng tren ieu janten langkung jelas nalika suhu naék.Ieu kudu dicatet yén dina 75 ° C puncak arus signifikan nembongan dina gambar, nunjukkeun ayana korosi pitting metastable dina beungeut sampel.
Ku alatan éta, kalayan paningkatan dina suhu leyuran, jumlah oksigén leyur dina leyuran nurun, nilai pH permukaan pilem nurun, sarta stabilitas pilem passivating nurun.Sajaba ti éta, nu leuwih luhur suhu leyuran, nu leuwih luhur aktivitas ion agrésif dina leyuran jeung nu leuwih luhur laju karuksakan kana lapisan pilem permukaan substrat.Oksida kabentuk dina lapisan pilem gampang layu atawa gugur sarta meta jeung kation dina lapisan pilem pikeun ngabentuk sanyawa leyur, ngaronjatkeun likelihood tina ngadu.Kusabab lapisan pilem regenerasi rélatif leupas, pangaruh pelindung dina substrat low, nu ngaronjatkeun korosi tina substrat logam.Hasil uji poténsi polarisasi dinamis konsisten sareng hasil spéktroskopi impedansi.
Dina Gbr.Gambar 5a nembongkeun kurva pikeun 2205 DSS dina leyuran model ngandung 100 g/L Cl- jeung CO2 jenuh.Kapadetan arus pasipasi salaku fungsi waktos dicandak saatos polarisasi dina suhu anu béda salami 1 jam dina poténsial -300 mV (relatif ka Ag / AgCl).Ieu bisa ditempo yén passivation trend dénsitas ayeuna 2205 DSS dina poténsi sarua jeung hawa béda dasarna sarua, sarta trend laun nurun kalawan waktu jeung condong jadi lemes.Salaku hawa laun ngaronjat, dénsitas arus passivation of 2205 DSS ngaronjat, nu konsisten jeung hasil polarisasi, nu ogé nunjukkeun yén ciri pelindung tina lapisan pilem dina substrat logam turun kalayan ngaronjatna suhu solusi.
Kurva polarisasi potentiostatik 2205 DSS dina poténsi formasi pilem anu sami sareng suhu anu béda.(a) Kapadetan ayeuna versus waktu, (b) logaritma pertumbuhan pilem pasif.
Nalungtik hubungan antara dénsitas arus passivation jeung waktu dina suhu béda pikeun poténsi formasi film sarua, ditémbongkeun saperti dina (1)34:
Dimana i nyaéta kapadetan arus pasif dina poténsi formasi film, A/cm2.A nyaéta luas éléktroda gawé, cm2.K nyaéta kemiringan kurva anu dipasang dina éta.waktos t, s
Dina Gbr.5b nembongkeun kurva logI na logt pikeun 2205 DSS dina suhu béda dina poténsi formasi pilem sarua.Numutkeun data literatur, 35 nalika garis lamping K = -1, lapisan pilem kabentuk dina beungeut substrat téh denser sarta ngabogaan résistansi korosi hadé kana substrat logam.Sarta lamun garis lempeng lamping K = -0,5, lapisan pilem kabentuk dina beungeut cai leupas, ngandung loba liang leutik sarta ngabogaan lalawanan korosi goréng kana substrat logam.Katingalina dina suhu 30°C, 45°C, 60°C, jeung 75°C, struktur lapisan film robah tina pori-pori padet jadi pori-pori leupas luyu jeung lamping linier nu dipilih.Numutkeun kana Modél Point Cacat (PDM)36,37 tiasa ditingali yén poténsi anu diterapkeun salami tés henteu mangaruhan dénsitas ayeuna, nunjukkeun yén suhu langsung mangaruhan pangukuran dénsitas arus anoda nalika tés, janten arus ningkat kalawan ngaronjatna suhu.solusi, jeung dénsitas 2205 DSS naek, sarta lalawanan korosi nurun.
Sipat semikonduktor tina lapisan pilem ipis kabentuk dina DSS mangaruhan résistansi korosi na38, jenis semikonduktor jeung dénsitas pamawa tina lapisan pilem ipis mangaruhan cracking na pitting tina lapisan pilem ipis DSS39,40 dimana capacitance C jeung E tina. poténsi lapisan pilem ipis satisfies hubungan MS, muatan spasi tina semikonduktor diitung ku cara kieu:
Dina rumusna, ε nyaéta permitivitas pilem pasif dina suhu kamar, sarua jeung 1230, ε0 nyaéta permitivitas vakum, sarua jeung 8,85 × 10–14 F/cm, E nyaéta muatan sékundér (1,602 × 10–19 C) ;ND nyaéta kapadetan donor semikonduktor tipe-n, cm–3, NA nyaéta kapadetan akséptor semikonduktor tipe-p, cm–3, EFB nyaéta poténsi pita datar, V, K nyaéta konstanta Boltzmann, 1,38 × 10–3 .23 J/K, T – suhu, K.
Kemiringan jeung intercept garis pas bisa diitung ku cara nyocogkeun separation linier kana kurva MS diukur, konsentrasi dilarapkeun (ND), ditampa konsentrasi (NA), sarta poténsi pita datar (Efb)42.
Dina Gbr.6 nembongkeun kurva Mott-Schottky tina lapisan permukaan 2205 pilem DSS kabentuk dina leyuran simulated ngandung 100 g / l Cl- tur jenuh kalayan CO2 dina poténsial (-300 mV) 1 jam.Ieu bisa ditempo yén sakabéh lapisan pilem ipis kabentuk dina suhu béda boga ciri tina n + p-tipe semikonduktor bipolar.Semikonduktor tipe-n boga selektifitas anion solusi, nu bisa nyegah kation stainless steel ti diffusing kana leyuran ngaliwatan pilem passivation, sedengkeun semikonduktor tipe-p boga selectivity kation, nu bisa nyegah anion corrosive dina leyuran ti passivation pameuntasan pilem asalna. kaluar dina beungeut substrat 26 .Ogé bisa ditempo yén aya transisi lemes antara dua kurva pas, pilem dina kaayaan pita datar, sarta poténsi pita datar Efb bisa dipaké pikeun nangtukeun posisi pita énergi semikonduktor sarta evaluate éléktrokimia na. stabilitas43..
Numutkeun hasil pas kurva MC ditémbongkeun dina Table 5, konsentrasi kaluar (ND) jeung konsentrasi narima (NA) jeung poténsi pita datar Efb 44 tina urutan gedena sarua diitung.Kapadetan arus pamawa anu diterapkeun utamina nunjukkeun cacad titik dina lapisan muatan rohangan sareng poténsi pitting tina pilem pasif.Nu leuwih luhur konsentrasi pamawa nu diterapkeun, nu leuwih gampang lapisan film megatkeun jeung nu leuwih luhur kamungkinan korosi substrat45.Salaku tambahan, kalayan paningkatan bertahap dina suhu leyuran, konsentrasi emitor ND dina lapisan pilem ningkat tina 5,273 × 1020 cm-3 ka 1,772 × 1022 cm-3, sareng konsentrasi host NA ningkat tina 4,972 × 1021 ka 4,592. ×1023.cm - sakumaha ditémbongkeun dina Gbr.3, poténsi pita datar naek tina 0,021 V ka 0,753 V, jumlah operator dina leyuran naek, réaksi antara ion dina leyuran intensifies, sarta stabilitas lapisan pilem nurun.Salaku suhu leyuran naek, nu leuwih leutik nilai mutlak lamping garis approximating, nu leuwih gede dénsitas operator dina leyuran, nu leuwih luhur laju difusi antara ion, jeung nu leuwih gede jumlah kosong ion dina permukaan lapisan pilem., kukituna ngurangan substrat logam, stabilitas jeung lalawanan korosi 46,47.
Komposisi kimia pilem miboga éfék signifikan dina stabilitas kation logam jeung kinerja semikonduktor, sarta parobahan suhu boga pangaruh penting dina formasi hiji pilem stainless steel.Dina Gbr.Gambar 7 nembongkeun spéktrum XPS pinuh ku lapisan permukaan film 2205 DSS dina leyuran simulated ngandung 100 g/L Cl- jeung CO2 jenuh.Unsur utama dina film dibentuk ku chip dina suhu béda dina dasarna sarua, sarta komponén utama pilem téh Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, sarta C. Ku alatan éta, komponén utama lapisan pilem téh Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N jeung C. Wadahna kalawan oksida Cr, oksida Fe jeung hidroksida jeung jumlah leutik oksida Ni jeung Mo.
Spéktra XPS 2205 DSS pinuh dicandak dina rupa-rupa suhu.(a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C.
Komposisi utama pilem ieu patali jeung sipat termodinamika sanyawa dina pilem passivating.Numutkeun énergi beungkeutan unsur utama dina lapisan pilem, dibere dina tabel.6, bisa ditempo yén puncak spéktral karakteristik Cr2p3/2 dibagi kana logam Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), jeung Cr(OH)3 (575.4 ± 0. 1 eV) salaku ditémbongkeun dina Gambar 8a, nu oksida dibentuk ku unsur Cr mangrupakeun komponén utama pilem, nu muterkeun hiji peran penting dina résistansi korosi pilem sarta kinerja éléktrokimia na.Inténsitas puncak relatif Cr2O3 dina lapisan pilem leuwih luhur batan Cr(OH)3.Tapi, nalika suhu larutan padet ningkat, puncak relatif Cr2O3 laun-laun lemah, sedengkeun puncak relatif Cr(OH)3 laun-laun naek, nu nunjukkeun transformasi atra tina Cr3+ utama dina lapisan film ti Cr2O3 ka Cr(OH) 3, sarta suhu leyuran naek.
Énergi beungkeutan puncak spéktrum karakteristik Fe2p3/2 utamana diwangun ku opat puncak kaayaan logam Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV) jeung FeOOH (713.1). eV) ± 0,3 eV), ditémbongkeun saperti dina Gbr. 8b, Fe utamana hadir dina film kabentuk dina bentuk Fe2 + jeung Fe3 +.Fe2+ tina FeO ngadominasi Fe(II) dina puncak énergi beungkeutan handap, sedengkeun Fe3O4 jeung Fe(III) sanyawa FeOOH ngadominasi dina puncak énergi mengikat luhur48,49.Inténsitas relatif puncak Fe3+ leuwih luhur batan Fe2+, tapi inténsitas relatif puncak Fe3+ turun kalayan ngaronjatna suhu solusi, sarta inténsitas relatif puncak Fe2+ naek, nunjukkeun parobahan dina zat utama dina lapisan film tina. Fe3+ nepi ka Fe2+ pikeun ngaronjatkeun suhu leyuran.
Puncak spéktral karakteristik Mo3d5/2 utamana diwangun ku dua posisi puncak Mo3d5/2 jeung Mo3d3/243.50, sedengkeun Mo3d5/2 ngawengku logam Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) jeung Mo6+ ( 209.4 eV) ), sedengkeun Mo3d3/2 ogé ngandung logam Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4+ (231.5 ± 0.2 eV) jeung Mo6+ (232, 8 ± 0.1 eV) ditémbongkeun saperti dina Gambar 8c, jadi unsur Mo aya dina leuwih tilu valénsi. kaayaan lapisan pilem.Énergi beungkeutan tina puncak spéktral karakteristik Ni2p3/2 diwangun ku Ni0 (852,4 ± 0,2 eV) jeung NiO (854,1 ± 0,2 eV), sakumaha ditémbongkeun dina Gbr. 8g mungguh.Puncak N1s karakteristik diwangun ku N (399,6 ± 0,3 eV), ditémbongkeun saperti dina Gbr. 8d.Puncak O1s karakteristik ngawengku O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) jeung H2O (531.8 ± 0.3 eV), ditémbongkeun saperti dina Gbr. Komponén utama lapisan pilem téh (OH- jeung O2 -) , nu utamana dipaké pikeun oksidasi atawa hidrogén oksidasi Cr jeung Fe dina lapisan pilem.Inténsitas puncak relatif OH- ningkat sacara signifikan nalika suhu ningkat tina 30 ° C dugi ka 75 ° C.Ku alatan éta, kalawan ngaronjatna suhu, komposisi bahan utama O2- dina lapisan pilem robah tina O2- ka OH- jeung O2-.
Dina Gbr.Gambar 9 nembongkeun morfologi permukaan mikroskopis sampel 2205 DSS sanggeus polarisasi poténsi dinamis dina leyuran model ngandung 100 g/L Cl- jeung CO2 jenuh.Ieu bisa ditempo yén dina beungeut sampel polarized dina suhu béda, aya liang korosi tina varying derajat, ieu lumangsung dina leyuran ion agrésif, sarta kalawan paningkatan dina suhu leyuran, korosi leuwih serius lumangsung dina. permukaan sampel.substrat.Jumlah liang pitting per unit aréa jeung jero puseur korosi nambahan.
Kurva korosi 2205 DSS dina leyuran modél ngandung 100 g/l Cl– jeung CO2 jenuh dina suhu béda (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Ku alatan éta, kanaékan suhu baris ngaronjatkeun aktivitas unggal komponén tina DSS, kitu ogé ngaronjatkeun aktivitas ion agrésif dina lingkungan agrésif, ngabalukarkeun darajat tangtu karuksakan kana beungeut sampel, nu baris ngaronjatkeun aktivitas pitting., sarta formasi liang korosi bakal ningkat.Laju kabentukna produk bakal ningkat sareng résistansi korosi bahan bakal turun51,52,53,54,55.
Dina Gbr.10 nembongkeun morfologi jeung jero pitting tina sampel 2205 DSS polarized kalawan jero ultra luhur widang mikroskop digital optik.Ti Gbr.10a nunjukeun yen liang korosi leutik ogé mucunghul sabudeureun liang badag, nunjukkeun yén pilem passivating dina beungeut sampel ieu sawaréh ancur ku formasi liang korosi dina kapadetan ayeuna tinangtu, sarta jero pitting maksimum éta 12,9 µm.ditémbongkeun saperti dina Gambar 10b.
DSS nembongkeun résistansi korosi hadé, alesan utama nyaéta yén pilem kabentuk dina beungeut baja ieu ogé ditangtayungan dina leyuran, Mott-Schottky, nurutkeun hasil XPS luhur jeung literatur patali 13,56,57,58, pilem utamana. ngaliwatan handap Ieu prosés oksidasi Fe jeung Cr.
Fe2+ gampang larut sareng endapan dina antarmuka 53 antara pilem sareng solusi, sareng prosés réaksi katodik nyaéta kieu:
Dina kaayaan corroded, film struktural dua-lapisan kabentuk, nu utamana diwangun ku hiji lapisan jero beusi jeung kromium oksida jeung hiji lapisan hidroksida luar, sarta ion biasana tumuwuh dina pori film.Komposisi kimia pilem passivating patali jeung sipat semikonduktor na, sakumaha dibuktikeun ku kurva Mott-Schottky, nunjukkeun yén komposisi pilem passivating nyaeta n + p-tipe sarta mibanda ciri bipolar.Hasil XPS nunjukkeun yén lapisan luar pilem passivating utamana diwangun ku oksida Fe jeung hidroksida némbongkeun sipat semikonduktor tipe-n, sarta lapisan jero utamana diwangun ku oksida Cr jeung hidroksida némbongkeun sipat semikonduktor tipe-p.
2205 DSS gaduh résistivitas anu luhur kusabab eusi Cr17.54 anu luhur sareng nunjukkeun rupa-rupa tingkat pitting kusabab korosi galvanik mikroskopis55 antara struktur duplex.Korosi pitting mangrupikeun salah sahiji jinis korosi anu paling umum dina DSS, sareng suhu mangrupikeun salah sahiji faktor penting anu mangaruhan paripolah korosi pitting sareng gaduh dampak kana prosés termodinamika sareng kinétik réaksi DSS60,61.Ilaharna, dina leyuran simulasi kalawan konsentrasi luhur Cl- jeung CO2 jenuh, hawa ogé mangaruhan formasi pitting jeung inisiasi retakan salila retakan korosi stress handapeun retakan korosi stress, sarta suhu kritis pitting ditangtukeun pikeun evaluate. résistansi korosi.DSS.Bahan, anu ngagambarkeun sensitipitas matriks logam kana suhu, biasana dianggo salaku rujukan penting dina pilihan bahan dina aplikasi rékayasa.Suhu pitting kritis rata-rata 2205 DSS dina leyuran simulasi nyaéta 66,9 ° C, nu 25,6 ° C leuwih luhur ti éta tina stainless steel Super 13Cr kalawan 3,5% NaCl, tapi jero pitting maksimum ngahontal 12,9 µm62.Hasil éléktrokimia salajengna dikonfirmasi yén wewengkon horizontal sudut fase jeung frékuénsi sempit jeung ngaronjatna suhu, sarta salaku sudut fase nurun tina 79 ° ka 58 °, nilai |Z|turun tina 1,26×104 ka 1,58×103 Ω cm2.résistansi mindahkeun muatan Rct turun tina 2,958 1014 ka 2,541 103 Ω cm2, résistansi solusi Rs turun tina 2,953 ka 2,469 Ω cm2, résistansi pilem Rf turun tina 5,430 10-4 cm2 ka 1,147 10-3 cm2.Konduktivitas leyuran agrésif naek, stabilitas lapisan pilem matrix logam nurun, éta leyur na retakan gampang.Kapadetan arus korosi diri ningkat tina 1,482 ka 2,893 × 10-6 A cm-2, sareng poténsi korosi diri turun tina -0,532 ka -0,621V.Ieu bisa ditempo yén parobahan dina suhu mangaruhan integritas jeung dénsitas lapisan pilem.
Sabalikna, konsentrasi luhur Cl- jeung leyuran jenuh CO2 laun ningkatkeun kapasitas adsorption of Cl- dina beungeut pilem passivating jeung ngaronjatna suhu, stabilitas film passivation jadi teu stabil, sarta pangaruh pelindung dina. substrat janten lemah sareng karentanan kana pitting ningkat.Dina hal ieu, aktivitas ion corrosive dina leyuran naek, eusi oksigén nurun, sarta pilem permukaan bahan corroded hese gancang cageur, nu nyiptakeun kaayaan leuwih nguntungkeun pikeun adsorption salajengna ion corrosive dina beungeut cai.Pangurangan bahan63.Robinson et al.[64] némbongkeun yén kalawan paningkatan dina suhu leyuran, laju tumuwuh liang accelerates, sarta laju difusi ion dina leyuran ogé ngaronjat.Nalika suhu naék ka 65 °C, disolusi oksigén dina leyuran anu ngandung ion Cl- ngalambatkeun prosés réaksi katodik, laju pitting diréduksi.Han20 nalungtik pangaruh suhu dina paripolah korosi 2205 duplex stainless steel dina lingkungan CO2.Hasilna nunjukkeun yén paningkatan suhu ningkatkeun jumlah produk korosi sareng daérah rongga shrinkage dina permukaan bahan.Nya kitu, nalika hawa naék ka 150 ° C, film oksida dina permukaan megatkeun, sarta dénsitas kawah nu pangluhurna.Lu4 nalungtik pangaruh suhu dina paripolah korosi 2205 duplex stainless steel ti passivation kana aktivasina di lingkungan panas bumi ngandung CO2.Hasilna nunjukkeun yén dina suhu uji sahandapeun 150 °C, film anu kabentuk ngagaduhan struktur amorf anu ciri, sareng antarbeungeut jero ngandung lapisan anu beunghar nikel, sareng dina suhu 300 °C, produk korosi anu hasilna ngagaduhan struktur skala nano. .-polikristalin FeCr2O4, CrOOH jeung NiFe2O4.
Dina Gbr.11 nyaéta diagram prosés korosi sareng formasi film 2205 DSS.Saacanna dipaké, 2205 DSS ngabentuk pilem pasif dina atmosfir.Saatos immersed dina lingkungan nu simulates leyuran ngandung leyuran kalawan eusi luhur Cl- jeung CO2, beungeutna gancang dikurilingan ku rupa-rupa ion agrésif (Cl-, CO32-, jsb).).J. Banas 65 dugi ka kacindekan yén dina lingkungan dimana CO2 hadir sakaligus, stabilitas pilem pasif dina permukaan bahan bakal turun kalayan waktos, sareng asam karbonat anu kabentuk condong ningkatkeun konduktivitas ion dina pasif. lapisan.film jeung akselerasi disolusi ion dina film pasivating.pilem pasif.Ku kituna, lapisan pilem dina beungeut sampel aya dina tahap kasatimbangan dinamis disolusi sarta repassivation66, Cl- ngurangan laju formasi lapisan pilem permukaan, sarta liang pitting leutik muncul dina aréa padeukeut permukaan pilem, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 3. Tembongkeun.Sapertos dina Gambar 11a sareng b, liang korosi leutik anu teu stabil muncul dina waktos anu sami.Nalika suhu naék, kagiatan ion korosif dina leyuran dina lapisan pilem naék, sareng jerona liang leutik anu teu stabil ningkat dugi ka lapisan pilem lengkep ditembus ku anu transparan, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 11c.Kalayan paningkatan salajengna dina suhu médium ngabubarkeun, eusi CO2 anu leyur dina leyuran ngagancangkeun, anu nyababkeun panurunan dina nilai pH solusi, paningkatan dénsitas liang korosi anu teu stabil pangleutikna dina permukaan SPP. , Jero liang korosi awal expands na deepens, sarta pilem passivating dina beungeut sampel Salaku ketebalan nurun, passivating film jadi leuwih rawan pitting ditémbongkeun saperti dina Gambar 11d.Sareng hasil éléktrokimia ogé dikonfirmasi yén parobihan suhu gaduh pangaruh anu tangtu dina integritas sareng dénsitas pilem.Ku kituna, bisa ditempo yén korosi dina leyuran jenuh kalayan CO2 ngandung konsentrasi luhur Cl- béda sacara signifikan ti korosi dina leyuran ngandung konsentrasi handap Cl-67,68.
Prosés korosi 2205 DSS kalawan formasi jeung karuksakan pilem anyar.(a) Prosés 1, (b) Prosés 2, (c) Prosés 3, (d) Prosés 4.
Suhu pitting kritis rata-rata 2205 DSS dina leyuran simulated ngandung 100 g/l Cl- jeung CO2 jenuh nyaeta 66,9 ℃, jeung jero pitting maksimum nyaéta 12,9 µm, nu ngurangan résistansi korosi 2205 DSS sarta ngaronjatkeun sensitipitas ka pitting .paningkatan suhu.
waktos pos: Feb-16-2023