Ви благодариме што ја посетивте Nature.com.Користите верзија на прелистувач со ограничена поддршка за CSS.За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer).Покрај тоа, за да обезбедиме постојана поддршка, ја прикажуваме страницата без стилови и JavaScript.
Прикажува рингишпил од три слајдови одеднаш.Користете ги копчињата Previous и Next за да се движите низ три слајдови истовремено или користете ги копчињата за лизгање на крајот за да се движите низ три слајдови истовремено.
Duplex 2205 нерѓосувачкиот челик (DSS) има добра отпорност на корозија поради неговата типична двојна структура, но сè построгата околина со масло и гас што содржи CO2 резултира со различни степени на корозија, особено дупчење, што сериозно ја загрозува безбедноста и доверливоста на нафтата и природниот апликации за гас.развој на гас.Во оваа работа, тест за потопување и електрохемиски тест се користат во комбинација со ласерска конфокална микроскопија и фотоелектронска спектроскопија на Х-зраци.Резултатите покажаа дека просечната критична температура за дупчење 2205 DSS беше 66,9 °C.Кога температурата е повисока од 66,9 ℃, потенцијалот на распаѓање на дупчињата, интервалот на пасивација и потенцијалот на самокорозијата се намалуваат, големината на густината на струјата на пасивација се зголемува и чувствителноста на дупчење се зголемува.Со дополнително зголемување на температурата, радиусот на капацитивниот лак 2205 DSS се намалува, отпорот на површината и отпорот на пренос на полнеж постепено се намалуваат, а густината на носителите на донаторот и приемникот во филмскиот слој на производот со n + p-биполарни карактеристики исто така се зголемува, содржината на Cr оксиди во внатрешниот слој на филмот се намалува, се зголемува содржината на оксиди на Fe во надворешниот слој, се зголемува растворањето на слојот на филмот, се намалува стабилноста, се зголемува бројот на јами и големината на порите.
Во контекст на брзиот економски и социјален развој и социјалниот напредок, побарувачката за ресурси за нафта и гас продолжува да расте, принудувајќи го развојот на нафта и гас постепено да се префрла во југозападните и морските области со потешки услови и животна средина, така што условите за работа на Downhole цевки стануваат се повеќе и потешки..Влошување 1,2,3.Во областа на истражување на нафта и гас, кога зголемувањето на CO2 4 и соленоста и содржината на хлор 5, 6 во произведената течност, обичната 7 јаглеродна челична цевка е подложна на сериозна корозија, дури и ако инхибиторите на корозија се пумпаат во низата на цевката, Корозијата не може ефикасно да се потисне челикот повеќе не може да ги исполни барањата за долгорочна работа во сурови корозивни средини со CO28,9,10.Истражувачите се свртеа кон дуплекс нерѓосувачки челици (DSS) со подобра отпорност на корозија.2205 DSS, содржината на ферит и аустенит во челикот е околу 50%, има одлични механички својства и отпорност на корозија, површинскиот филм за пасивација е густ, има одлична униформа отпорност на корозија, цената е пониска од онаа на легурите базирани на никел 11 , 12. Така, 2205 DSS вообичаено се користи како сад под притисок во корозивна средина, обвивка за нафтени бунари во корозивна CO2 средина, ладилник за вода за систем за кондензација во морските полиња за нафта и хемиски полиња 13, 14, 15, но 2205 DSS може да има и корозивна перфорација во употреба.
Во моментов, во земјата и во странство се спроведени многу студии за корозија на CO2 и Cl-дупки 2205 DSS [16,17,18].Ебрахими19 открил дека додавањето на сол на калиум дихромат во раствор на NaCl може да го инхибира 2205 DSS дупчење, а зголемувањето на концентрацијата на калиум дихромат ја зголемува критичната температура на 2205 DSS дупчење.Сепак, потенцијалот за пробивање на 2205 DSS се зголемува поради додавање на одредена концентрација на NaCl во калиум дихромат и се намалува со зголемување на концентрацијата на NaCl.Han20 покажува дека на 30 до 120°C, структурата на 2205 DSS пасивирачкиот филм е мешавина од внатрешен слој Cr2O3, надворешен слој FeO и богат Cr;кога температурата се зголемува до 150 °C, филмот за пасивација се раствора., внатрешната структура се менува во Cr2O3 и Cr(OH)3, а надворешниот слој се менува во Fe(II,III) оксид и Fe(III) хидроксид.Peguet21 откри дека стационарното дупчење на нерѓосувачкиот челик S2205 во растворот NaCl обично се случува не под критичната температура на дупчење (CPT), туку во опсегот на температурата на трансформацијата (TTI).Thiadi22 заклучил дека како што се зголемува концентрацијата на NaCl, отпорноста на корозија на S2205 DSS значително се намалува, а колку е понегативен применетиот потенцијал, толку е полоша отпорноста на корозија на материјалот.
Во овој напис, скенирање на динамички потенцијал, спектроскопија на импеданса, постојан потенцијал, Мот-Шотки крива и оптичка електронска микроскопија беа користени за проучување на ефектот на висока соленост, висока концентрација на Cl– и температура врз однесувањето на корозија на 2205 DSS.и фотоелектронска спектроскопија, која обезбедува теоретска основа за безбедно функционирање на 2205 DSS во средини со нафта и гас што содржат CO2.
Материјалот за тестирање е избран од челик обработен со раствор 2205 DSS (челик 110ksi), а главниот хемиски состав е прикажан во Табела 1.
Големината на електрохемискиот примерок е 10 mm × 10 mm × 5 mm, се чисти со ацетон за да се отстрани маслото и апсолутниот етанол и се суши.Задниот дел на тестот е залемен за да се поврзе соодветната должина на бакарна жица.По заварувањето, користете мултиметар (VC9801A) за да ја проверите електричната спроводливост на заварениот тест, а потоа запечатете ја неработната површина со епоксид.Користете 400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# водена шкурка од силициум карбид за да ја полирате работната површина на машината за полирање со средство за полирање 0,25um до грубоста на површината Ra≤1,6um и на крајот исчистете го и ставете го термостатот .
Користена е електрохемиска работна станица Priston (P4000A) со систем од три електроди.Платинска електрода (Pt) со површина од 1 cm2 служеше како помошна електрода, DSS 2205 (со површина од 1 cm2) беше користена како работна електрода, а референтна електрода (Ag/AgCl) беше користени.Моделот на решение користен во тестот беше подготвен според (Табела 2).Пред тестот, раствор од N2 со висока чистота (99,99%) се пропушта 1 час, а потоа CO2 се пропушта 30 минути за да се деоксигенира растворот., а CO2 во растворот секогаш бил во состојба на заситеност.
Прво, ставете го примерокот во резервоарот што го содржи растворот за тестирање и ставете го во водена бања со постојана температура.Почетната дотерувачка температура е 2°C, а порастот на температурата се контролира со брзина од 1°C/мин, а температурниот опсег е контролиран.на 2-80°C.Целзиусови.Тестот започнува со константен потенцијал (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) и тест-кривата е крива It.Според стандардот за тестирање на критична температура на дупчење, може да се знае кривата It.Температурата при која густината на струјата се зголемува до 100 μA/cm2 се нарекува критична температура на дупчење.Просечната критична температура за дупчење е 66,9 °C.Температурите за испитување за кривата на поларизација и спектарот на импеданса беа избрани да бидат 30°C, 45°C, 60°C и 75°C, соодветно, а тестот беше повторен три пати под исти услови на примерокот за да се намалат можните отстапувања.
Метален примерок изложен на растворот најпрво беше поларизиран на катоден потенцијал (-1,3 V) 5 минути пред да се тестира потенциодинамичката крива на поларизација за да се елиминира оксидниот филм формиран на работната површина на примерокот, а потоа на потенцијалот на отворено коло од 1 час додека напонот на корозија нема да се воспостави.Стапката на скенирање на кривата на поларизација на динамичкиот потенцијал беше поставена на 0,333 mV/s, а потенцијалот на интервалот на скенирање беше поставен на -0,3~1,2V наспроти OCP.За да се обезбеди точност на тестот, истите услови за тестирање се повторија 3 пати.
Софтвер за тестирање на спектарот на импеданса – Versa Studio.Тестот најпрво беше изведен со постојан потенцијал на отворено коло, амплитудата на наизменичниот напон на пречки беше поставена на 10 mV, а фреквенцијата на мерење беше поставена на 10-2-105 Hz.податоци за спектарот по тестирањето.
Процес на тестирање на кривата на тековното време: изберете различни потенцијали на пасивација според резултатите од кривата на анодна поларизација, измерете ја кривата It со постојан потенцијал и поставете ја двојната логаритамска крива за пресметување на наклонот на вградената крива за анализа на филмот.механизмот на формирање на пасивирачкиот филм.
Откако ќе се стабилизира напонот на отвореното коло, направете тест на Мот-Шотки кривата.Опсег на скенирање на потенцијалот за тестирање 1,0~-1,0V (vS.Ag/AgCl), брзина на скенирање 20mV/s, фреквенција за тестирање поставена на 1000Hz, сигнал за возбудување 5mV.
Користете рендгенска фотоелектронска спектроскопија (XPS) (ESCALAB 250Xi, Обединетото Кралство) за да го тестирате составот и хемиската состојба на површинскиот филм за пасивација по формирањето на 2205 DSS филм и изведете обработка на мерните податоци со врвно одговарање со помош на супериорен софтвер.споредени со бази на податоци за атомски спектри и поврзана литература23 и калибрирани со користење на C1s (284,8 eV).Морфологијата на корозија и длабочината на јамите на примероците беа карактеризирани со помош на ултра-длабок оптички дигитален микроскоп (Zeiss Smart Zoom5, Германија).
Примерокот беше тестиран на истиот потенцијал (-0,6142 V рел. Ag/AgCl) со методот на константен потенцијал и кривата на струјата на корозија беше евидентирана со текот на времето.Според стандардот за тестирање CPT, густината на струјата на поларизација постепено се зголемува со зголемување на температурата.1 ја прикажува критичната температура на дупчење од 2205 DSS во симулиран раствор кој содржи 100 g/L Cl– и заситен CO2.Може да се види дека при ниска температура на растворот, густината на струјата практично не се менува со зголемувањето на времето на тестирање.И кога температурата на растворот се зголеми до одредена вредност, густината на струјата брзо се зголеми, што покажува дека стапката на растворање на пасивирачкиот филм се зголемува со зголемувањето на температурата на растворот.Кога температурата на цврстиот раствор е зголемена од 2°C на околу 67°C, густината на струјата на поларизација од 2205DSS се зголемува на 100µA/cm2, а просечната критична температура на дупчење од 2205DSS е 66,9°C, што е околу 16,6°C повисока од 2205DSS.стандардна 3,5 тежина.% NaCl (0,7 V)26.Критичната температура на дупчење зависи од применетиот потенцијал во моментот на мерењето: колку е помал применетиот потенцијал, толку е поголема измерената критична температура на дупчење.
Вртење на критична температура од 2205 дуплекс нерѓосувачки челик во симулиран раствор кој содржи 100 g/L Cl– и заситен CO2.
На сл.2 ги прикажува графиците на наизменична импеданса на 2205 DSS во симулирани раствори кои содржат 100 g/L Cl- и заситен CO2 на различни температури.Може да се види дека Nyquist дијаграмот на 2205DSS на различни температури се состои од лакови на отпорност со висока фреквенција, средна фреквенција и ниска фреквенција, а лаците на отпорност-капацитивност не се полукружни.Радиусот на капацитивниот лак ја рефлектира вредноста на отпорот на пасивирачкиот филм и вредноста на отпорот на пренос на полнеж за време на реакцијата на електродата.Општо е прифатено дека колку е поголем радиусот на капацитивниот лак, толку е подобра отпорноста на корозија на металната подлога во растворот27.На температура на растворот од 30 °C, радиусот на капацитивниот лак на Nyquist дијаграмот и фазниот агол на дијаграмот на модулот на импеданса |Z|Bode е највисок, а 2205 DSS корозија е најниска.Како што се зголемува температурата на растворот, |Z|модулот на импедансата, радиусот на лакот и отпорноста на растворот се намалуваат, покрај тоа, фазниот агол исто така се намалува од 79 Ω на 58 Ω во регионот на средна фреквенција, покажувајќи широк врв и густ внатрешен слој и редок (порозен) надворешен слој се главните карактеристики на нехомоген пасивен филм28.Затоа, како што температурата се зголемува, пасивирачкиот филм формиран на површината на металната подлога се раствора и пука, што ги ослабува заштитните својства на подлогата и ја влошува отпорноста на корозија на материјалот29.
Користејќи го софтверот ZSimDeme за да ги собере податоците од спектарот на импеданса, вграденото еквивалентно коло е прикажано на сл. 330, каде што Rs е симулиран отпор на растворот, Q1 е капацитивност на филмот, Rf е отпорност на генерираниот пасивирачки филм, Q2 е двојно капацитивност на слојот, а Rct е отпорот на пренос на полнеж.Од резултатите од вклопувањето во табелата.3 покажува дека како што се зголемува температурата на симулираниот раствор, вредноста на n1 се намалува од 0,841 на 0,769, што укажува на зголемување на јазот помеѓу двослојните кондензатори и намалување на густината.Отпорот на пренос на полнеж Rct постепено се намалуваше од 2,958×1014 на 2,541×103 Ω cm2, што укажуваше на постепено намалување на отпорноста на корозија на материјалот.Отпорот на растворот Rs се намали од 2,953 на 2,469 Ω cm2, а капацитетот Q2 на пасивирачкиот филм се намали од 5,430 10-4 на 1,147 10-3 Ω cm2, спроводливоста на растворот се зголеми, стабилноста на пасивирачкиот филм се намали , а растворот Cl-, SO42- и др.) во медиумот се зголемува, што го забрзува уништувањето на пасивирачкиот филм31.Ова доведува до намалување на отпорноста на филмот Rf (од 4662 на 849 Ω cm2) и намалување на отпорот на поларизација Rp (Rct+Rf) формиран на површината на дуплекс нерѓосувачкиот челик.
Затоа, температурата на растворот влијае на отпорноста на корозија на DSS 2205. При ниска температура на растворот, се јавува процес на реакција помеѓу катодата и анодата во присуство на Fe2 +, што придонесува за брзо растворање и корозија на анодата, како и пасивирањето на филмот формиран на површината, поцелосна и поголема густина, поголем отпор пренос на полнеж помеѓу растворите, го забавува растворањето на металната матрица и покажува подобра отпорност на корозија.Како што се зголемува температурата на растворот, отпорот на пренос на полнеж Rct се намалува, брзината на реакција помеѓу јоните во растворот се забрзува, а брзината на дифузија на агресивните јони се забрзува, така што почетните производи од корозија повторно се формираат на површината на подлогата од површината на металната подлога.Потенкиот пасивирачки филм ги ослабува заштитните својства на подлогата.
На сл.Слика 4 ги прикажува кривите на поларизација на динамичкиот потенцијал на 2205 DSS во симулирани раствори кои содржат 100 g/L Cl– и заситен CO2 на различни температури.Од сликата може да се види дека кога потенцијалот е во опсег од -0,4 до 0,9 V, кривите на анодата на различни температури имаат очигледни области на пасивација, а потенцијалот на самокорозија е околу -0,7 до -0,5 V. густината ја зголемува струјата до 100 μA/cm233 кривата на анодата обично се нарекува потенцијал на пробивање (Eb или Etra).Како што се зголемува температурата, интервалот на пасивација се намалува, потенцијалот на самокорозијата се намалува, густината на струјата на корозија има тенденција да се зголемува, а кривата на поларизација се поместува надолу надесно, што покажува дека филмот формиран од DSS 2205 во симулираниот раствор има активен активност.содржина од 100 g/l Cl– и заситен CO2, ја зголемува чувствителноста на дупчеста корозија, лесно се оштетува со агресивни јони, што доведува до зголемена корозија на металната матрица и намалување на отпорноста на корозија.
Од Табела 4 може да се види дека кога температурата се зголемува од 30°C до 45°C, соодветниот потенцијал на прекупасивност се намалува малку, но густината на струјата на пасивација со соодветната големина значително се зголемува, што покажува дека заштитата на пасивирачкиот филм под овие условите се зголемуваат со зголемување на температурата.Кога температурата ќе достигне 60°C, соодветниот потенцијал за дупчење значително се намалува, а овој тренд станува поочигледен како што температурата расте.Треба да се забележи дека на 75°C на сликата се појавува значаен врв на минлива струја, што укажува на присуство на метастабилна корозија со дупчење на површината на примерокот.
Затоа, со зголемување на температурата на растворот, количината на кислород растворен во растворот се намалува, pH вредноста на површината на филмот се намалува, а стабилноста на пасивирачкиот филм се намалува.Дополнително, колку е поголема температурата на растворот, толку е поголема активноста на агресивните јони во растворот и толку е поголема стапката на оштетување на површинскиот филмски слој на подлогата.Оксидите формирани во филмскиот слој лесно паѓаат и реагираат со катјоните во филмскиот слој за да формираат растворливи соединенија, зголемувајќи ја веројатноста за појава на дупчиња.Бидејќи обновениот филмски слој е релативно лабав, заштитниот ефект врз подлогата е низок, што ја зголемува корозијата на металната подлога.Резултатите од тестот за динамички поларизациски потенцијал се конзистентни со резултатите од спектроскопијата на импедансата.
На сл.Слика 5а покажува криви за 2205 DSS во моделски раствор кој содржи 100 g/L Cl– и заситен CO2.Густината на струјата на пасивација како функција на времето е добиена по поларизација на различни температури за 1 час при потенцијал од -300 mV (во однос на Ag/AgCl).Може да се види дека трендот на густина на струјата на пасивација на 2205 DSS при ист потенцијал и различни температури е во основа ист, а трендот постепено се намалува со текот на времето и има тенденција да биде мазен.Како што температурата постепено се зголемуваше, густината на струјата на пасивација од 2205 DSS се зголемуваше, што беше во согласност со резултатите од поларизацијата, што исто така покажа дека заштитните карактеристики на филмскиот слој на металната подлога се намалуваат со зголемување на температурата на растворот.
Потенциостатски криви на поларизација на 2205 DSS при ист потенцијал за формирање филм и различни температури.(а) густина на струја наспроти време, (б) логаритам за раст на пасивен филм.
Истражете ја врската помеѓу густината на струјата на пасивација и времето на различни температури за ист потенцијал за формирање филм, како што е прикажано во (1)34:
Каде што i е густината на струјата на пасивација на потенцијалот за формирање филм, A/cm2.A е површината на работната електрода, cm2.K е наклонот на кривата приспособена на неа.t време, с
На сл.5b покажува logI и logt криви за 2205 DSS на различни температури при ист потенцијал за формирање филм.Според литературните податоци,35 кога линијата има наклон K = -1, филмскиот слој формиран на површината на подлогата е погуст и има подобра отпорност на корозија на металната подлога.И кога правата линија има падини K = -0,5, слојот на филмот формиран на површината е лабав, содржи многу мали дупки и има слаба отпорност на корозија на металната подлога.Може да се види дека на 30°C, 45°C, 60°C и 75°C, структурата на филмскиот слој се менува од густи пори во лабави пори во согласност со избраниот линеарен наклон.Според Point Defect Model (PDM)36,37 може да се види дека применетиот потенцијал за време на тестот не влијае на густината на струјата, што покажува дека температурата директно влијае на мерењето на густината на струјата на анодата за време на тестот, така што струјата се зголемува со зголемување на температурата.раствор, а густината на 2205 DSS се зголемува, а отпорноста на корозија се намалува.
Полупроводничките својства на слојот од тенок филм формиран на DSS влијаат на неговата отпорност на корозија38, типот на полупроводникот и густината на носителот на слојот од тенок филм влијаат на пукањето и пробивањето на тенок филм слој DSS39,40 каде што капацитетот C и E на потенцијалниот слој на тенок филм ја задоволува релацијата MS, просторниот полнеж на полупроводникот се пресметува на следниов начин:
Во формулата, ε е пропустливост на пасивирачкиот филм на собна температура, еднаква на 1230, ε0 е пропустливост на вакуум, еднаква на 8,85 × 10-14 F/cm, E е секундарното полнење (1,602 × 10-19 C) ;ND е густина на полупроводнички донатори од n-тип, cm-3, NA е густина на акцептор на полупроводник од p-тип, cm-3, EFB е потенцијал на рамен појас, V, K е Болцманова константа, 1,38 × 10-3 .23 J/K, T – температура, К.
Наклонот и пресекот на вградената линија може да се пресметаат со поставување на линеарно одвојување на измерената MS крива, применетата концентрација (ND), прифатената концентрација (NA) и потенцијалот на рамен опсег (Efb)42.
На сл.6 ја прикажува Мот-Шотки кривата на површинскиот слој на 2205 DSS филм формиран во симулиран раствор кој содржи 100 g/l Cl- и заситен со CO2 со потенцијал (-300 mV) за 1 час.Може да се види дека сите слоеви со тенок слој формирани на различни температури имаат карактеристики на биполарни полупроводници од типот n+p.Полупроводникот од n-тип има селективност на анјони на раствор, што може да спречи катјони од нерѓосувачки челик да се дифузираат во растворот преку филмот за пасивација, додека полупроводникот од типот p има селективност на катјони, што може да ги спречи корозивните анјони во растворот од преминување на пасивација. надвор на површината на подлогата 26 .Исто така, може да се види дека постои непречена транзиција помеѓу двете фитинг криви, филмот е во состојба на рамна лента, а потенцијалот на рамен појас Efb може да се користи за да се одреди позицијата на енергетскиот појас на полупроводникот и да се оцени неговиот електрохемиски стабилност43..
Според резултатите од фитингот на кривата MC прикажани во Табела 5, беа пресметани излезната концентрација (ND) и концентрацијата на примање (NA) и потенцијалот на рамен опсег Efb 44 со ист ред на големина.Густината на применетата носачка струја главно ги карактеризира точкестите дефекти во слојот на просторот за полнење и потенцијалот на дупчење на филмот за пасивирање.Колку е поголема концентрацијата на нанесениот носач, толку полесно се крши слојот на филмот и поголема е веројатноста за корозија на подлогата45.Дополнително, со постепено зголемување на температурата на растворот, концентрацијата на ND емитер во филмскиот слој се зголеми од 5,273×1020 cm-3 на 1,772×1022 cm-3, а концентрацијата на домаќинот NA се зголеми од 4,972×1021 на 4,592 × 1023.cm – како што е прикажано на сл.3, потенцијалот на рамен појас се зголемува од 0,021 V на 0,753 V, бројот на носители во растворот се зголемува, реакцијата помеѓу јоните во растворот се интензивира и стабилноста на филмскиот слој се намалува.Како што се зголемува температурата на растворот, толку е помала апсолутната вредност на наклонот на приближната линија, толку е поголема густината на носителите во растворот, толку е поголема стапката на дифузија помеѓу јоните и толку е поголем бројот на празни места на јони на површината на филмскиот слој., со што се намалува металната подлога, стабилноста и отпорноста на корозија 46,47.
Хемискиот состав на филмот има значително влијание врз стабилноста на металните катјони и перформансите на полупроводниците, а промената на температурата има важен ефект врз формирањето на филм од нерѓосувачки челик.На сл.Слика 7 го прикажува целосниот XPS спектар на површинскиот слој на 2205 DSS филм во симулиран раствор кој содржи 100 g/L Cl– и заситен CO2.Главните елементи во филмовите формирани од чипови на различни температури се во основа исти, а главните компоненти на филмовите се Fe, Cr, Ni, Mo, O, N и C. Затоа, главните компоненти на филмскиот слој се Fe , Cr, Ni, Mo, O, N и C. Контејнер со Cr оксиди, Fe оксиди и хидроксиди и мала количина Ni и Mo оксиди.
Целосни XPS 2205 DSS спектри земени на различни температури.(а) 30°С, (б) 45°С, (в) 60°С, (г) 75°С.
Главниот состав на филмот е поврзан со термодинамичките својства на соединенијата во пасивирачкиот филм.Според енергијата на врзување на главните елементи во филмскиот слој, дадена во табела.6, може да се види дека карактеристичните спектрални врвови на Cr2p3/2 се поделени на метал Cr0 (573,7 ± 0,2 eV), Cr2O3 (574,5 ± 0,3 eV) и Cr(OH)3 (575,4 ± 0,1 eV) како прикажано на слика 8а, на која оксидот формиран од елементот Cr е главната компонента во филмот, кој игра важна улога во отпорноста на корозија на филмот и неговите електрохемиски перформанси.Релативниот врвен интензитет на Cr2O3 во филмскиот слој е поголем од оној на Cr(OH)3.Меѓутоа, како што се зголемува температурата на цврстиот раствор, релативниот врв на Cr2O3 постепено слабее, додека релативниот врв на Cr(OH)3 постепено се зголемува, што укажува на очигледна трансформација на главниот Cr3+ во слојот на филмот од Cr2O3 во Cr(OH) 3, а температурата на растворот се зголемува.
Енергијата на врзување на врвовите од карактеристичниот спектар на Fe2p3/2 главно се состои од четири врвови на металната состојба Fe0 (706,4 ± 0,2 eV), Fe3O4 (707,5 ± 0,2 eV), FeO (709,5 ± 0,1 eV) и FeOOH (71. eV) ± 0,3 eV), како што е прикажано на сл. 8б, Fe е главно присутен во формираниот филм во форма на Fe2+ и Fe3+.Fe2+ од FeO доминира Fe(II) на пониски енергетски врвови на врзување, додека Fe3O4 и Fe(III) FeOOH соединенијата доминираат на повисоките енергетски врвови за врзување48,49.Релативниот интензитет на врвот Fe3+ е поголем од оној на Fe2+, но релативниот интензитет на врвот Fe3+ се намалува со зголемување на температурата на растворот, а релативниот интензитет на врвот Fe2+ се зголемува, што укажува на промена на главната супстанција во слојот на филмот од Fe3+ до Fe2+ за да се зголеми температурата на растворот.
Карактеристичните спектрални врвови на Mo3d5/2 главно се состојат од две позиции на врвови Mo3d5/2 и Mo3d3/243,50, додека Mo3d5/2 вклучува метален Mo (227,5 ± 0,3 eV), Mo4+ (228,9 ± 0,2 eV) и Mo6+ ( ± 229. ), додека Mo3d3/2 содржи и метален Mo (230,4 ± 0,1 eV), Mo4+ (231,5 ± 0,2 eV) и Mo6+ (232, 8 ± 0,1 eV) како што е прикажано на слика 8в, така што елементите Mo постојат во над три валентни состојба на филмскиот слој.Врзувачките енергии на карактеристичните спектрални врвови на Ni2p3/2 се состојат од Ni0 (852,4 ± 0,2 eV) и NiO (854,1 ± 0,2 eV), како што е прикажано на сл. 8g соодветно.Карактеристичниот врв N1s се состои од N (399,6 ± 0,3 eV), како што е прикажано на сл. 8г.Карактеристичните врвови на O1 вклучуваат O2- (529,7 ± 0,2 eV), OH- (531,2 ± 0,2 eV) и H2O (531,8 ± 0,3 eV), како што е прикажано на сл. Главните компоненти на филмскиот слој се (OH- и O2 -) , кои главно се користат за оксидација или оксидација на водород на Cr и Fe во филмскиот слој.Релативниот врвен интензитет на OH- значително се зголеми со зголемувањето на температурата од 30°C на 75°C.Затоа, со зголемување на температурата, главниот материјален состав на O2- во филмскиот слој се менува од O2- на OH- и O2-.
На сл.Слика 9 ја прикажува микроскопската морфологија на површината на примерокот 2205 DSS по поларизација на динамичкиот потенцијал во модел раствор кој содржи 100 g/L Cl– и заситен CO2.Може да се види дека на површината на примероците поларизирани на различни температури има јами за корозија со различен степен, тоа се случува во раствор од агресивни јони, а со зголемување на температурата на растворот се јавува посериозна корозија на површината на примероците.супстрат.Се зголемува бројот на јами по единица површина и длабочината на центрите за корозија.
Криви на корозија од 2205 DSS во моделски раствори што содржат 100 g/l Cl– и заситен CO2 на различни температури (а) 30 °C, (б) 45 °C, (c) 60 °C, (d) 75 °C c.
Затоа, зголемувањето на температурата ќе ја зголеми активноста на секоја компонента на DSS, како и ќе ја зголеми активноста на агресивните јони во агресивна средина, предизвикувајќи одреден степен на оштетување на површината на примерокот, што ќе ја зголеми активноста на дупчење., а формирањето на корозивни јами ќе се зголеми.Стапката на формирање на производот ќе се зголеми, а отпорноста на корозија на материјалот ќе се намали51,52,53,54,55.
На сл.10 ја прикажува морфологијата и длабочината на дупчење на примерок од 2205 DSS поларизиран со оптички дигитален микроскоп со ултра висока длабочина на поле.Од сл.10а покажува дека и помали корозивни јами се појавиле околу големите јами, што покажува дека пасивирачкиот филм на површината на примерокот бил делумно уништен со формирање на корозивни јами со дадена густина на струјата, а максималната длабочина на дупчење била 12,9 µm.како што е прикажано на слика 10б.
DSS покажува подобра отпорност на корозија, главната причина е што филмот формиран на површината на челикот е добро заштитен во раствор, Mott-Schottky, според горенаведените резултати од XPS и поврзаната литература 13,56,57,58, филмот главно поминува низ следново Ова е процес на оксидација на Fe и Cr.
Fe2+ лесно се раствора и таложи на интерфејсот 53 помеѓу филмот и растворот, а процесот на катодна реакција е како што следува:
Во кородирана состојба, се формира двослоен структурен филм, кој главно се состои од внатрешен слој на железо и хром оксиди и надворешен слој од хидроксид, а јоните обично растат во порите на филмот.Хемискиот состав на пасивирачкиот филм е поврзан со неговите полупроводнички својства, како што е потврдено со кривата Мот-Шотки, што покажува дека составот на пасивирачкиот филм е од типот n+p и има биполарни карактеристики.Резултатите од XPS покажуваат дека надворешниот слој на пасивирачкиот филм е главно составен од оксиди на Fe и хидроксиди кои покажуваат полупроводнички својства од n-тип, а внатрешниот слој главно е составен од Cr оксиди и хидроксиди кои покажуваат полупроводнички својства од p-тип.
2205 DSS има висока отпорност поради високата содржина на Cr17.54 и покажува различни степени на дупчење поради микроскопска галванска корозија55 помеѓу дуплекс структури.Питинг корозијата е еден од најчестите типови на корозија во DSS, а температурата е еден од важните фактори кои влијаат на однесувањето на дупчестата корозија и има влијание врз термодинамичките и кинетичките процеси на DSS реакцијата60,61.Вообичаено, во симулиран раствор со висока концентрација на Cl– и заситен CO2, температурата, исто така, влијае на формирањето на дупчење и започнувањето на пукнатини за време на пукање од корозија на стрес под пукање од корозија на стрес, а критичната температура на дупчење се одредува за да се процени отпорноста на корозија.ДСС.Материјалот, кој ја рефлектира чувствителноста на металната матрица на температура, најчесто се користи како важна референца при изборот на материјали во инженерските апликации.Просечната критична температура на дупчење од 2205 DSS во симулираниот раствор е 66,9°C, што е за 25,6°C повисока од онаа на нерѓосувачкиот челик Super 13Cr со 3,5% NaCl, но максималната длабочина на дупчење достигна 12,9 µm62.Електрохемиските резултати дополнително потврдија дека хоризонталните области на фазниот агол и фреквенцијата се стеснуваат со зголемување на температурата, и како што фазниот агол се намалува од 79° до 58°, вредноста на |Z|се намалува од 1,26×104 на 1,58×103 Ω cm2.отпорот на пренос на полнеж Rct се намали од 2,958 1014 на 2,541 103 Ω cm2, отпорот на растворот Rs се намали од 2,953 на 2,469 Ω cm2, отпорот на филмот Rf се намали од 5,430 10-4 cm2 на 1,147 10-3 cm2.Спроводливоста на агресивниот раствор се зголемува, стабилноста на слојот на металната матрица се намалува, лесно се раствора и пука.Густината на самокорозивната струја се зголеми од 1,482 на 2,893×10-6 A cm-2, а потенцијалот за самокорозија се намали од -0,532 на -0,621V.Може да се види дека промената на температурата влијае на интегритетот и густината на филмскиот слој.
Напротив, високата концентрација на Cl- и заситен раствор на CO2 постепено го зголемуваат капацитетот на адсорпција на Cl- на површината на пасивирачкиот филм со зголемување на температурата, стабилноста на филмот за пасивација станува нестабилна, а заштитниот ефект врз подлогата станува послаба и се зголемува подложноста на дупчење.Во овој случај, активноста на корозивни јони во растворот се зголемува, содржината на кислород се намалува, а површинскиот филм на кородираниот материјал тешко се обновува брзо, што создава поповолни услови за понатамошна адсорпција на корозивни јони на површината.Намалување на материјалот63.Робинсон и сор.[64] покажа дека со зголемување на температурата на растворот, стапката на раст на јами се забрзува, а брзината на дифузија на јоните во растворот исто така се зголемува.Кога температурата се зголемува до 65 °C, растворањето на кислородот во раствор што содржи јони на Cl- го забавува процесот на катодна реакција, стапката на дупчење се намалува.Han20 го истражуваше ефектот на температурата врз однесувањето на корозија на 2205 дуплекс нерѓосувачки челик во средина со CO2.Резултатите покажаа дека зголемувањето на температурата ја зголеми количината на производи од корозија и површината на шуплините за собирање на површината на материјалот.Слично на тоа, кога температурата се зголемува до 150 ° C, оксидната фолија на површината се распаѓа, а густината на кратерите е најголема.Lu4 го истражуваше ефектот на температурата врз однесувањето на корозија на 2205 дуплекс нерѓосувачки челик од пасивација до активирање во геотермална средина што содржи CO2.Нивните резултати покажуваат дека на тест температура под 150 °C, формираниот филм има карактеристична аморфна структура, а внатрешниот интерфејс содржи слој богат со никел, а на температура од 300 °C, добиениот производ од корозија има структура на нано размери. .-поликристален FeCr2O4, CrOOH и NiFe2O4.
На сл.11 е дијаграм на процесот на корозија и формирање на филм на 2205 DSS.Пред употреба, 2205 DSS формира пасивирачки филм во атмосферата.Откако ќе се потопи во средина која симулира раствор што содржи раствори со висока содржина на Cl- и CO2, неговата површина брзо е опкружена со разни агресивни јони (Cl-, CO32- итн.).).J. Banas 65 дошол до заклучок дека во средина каде CO2 е истовремено присутен, стабилноста на пасивирачкиот филм на површината на материјалот ќе се намалува со текот на времето, а формираната јаглеродна киселина има тенденција да ја зголеми спроводливоста на јоните во пасивирањето. Слој.филм и забрзување на растворање на јони во пасивирачки филм.пасивирачки филм.Така, филмскиот слој на површината на примерокот е во фаза на динамична рамнотежа на растворање и репасивност66, Cl- ја намалува стапката на формирање на површинскиот филмски слој, а на соседната површина на површината на филмот се појавуваат ситни јами со продлабочување, како прикажано на слика 3. Прикажи.Како што е прикажано на слика 11а и б, во исто време се појавуваат ситни нестабилни јами за корозија.Како што се зголемува температурата, активноста на корозивните јони во растворот на слојот на филмот се зголемува, а длабочината на ситните нестабилни јами се зголемува сè додека проѕирниот слој целосно не навлезе во филмскиот слој, како што е прикажано на Слика 11в.Со дополнително зголемување на температурата на медиумот за растворање, содржината на растворен CO2 во растворот се забрзува, што доведува до намалување на pH вредноста на растворот, зголемување на густината на најмалите нестабилни корозивни јами на површината на SPP. , длабочината на почетните корозивни јами се проширува и продлабочува, а пасивирачкиот филм на површината на примерокот Како што се намалува дебелината, пасивирањето на филмот станува сè повеќе склоно кон дупчење како што е прикажано на Слика 11г.И електрохемиските резултати дополнително потврдија дека промената на температурата има одреден ефект врз интегритетот и густината на филмот.Така, може да се види дека корозијата во растворите заситени со CO2 кои содржат високи концентрации на Cl- значително се разликува од корозијата во растворите кои содржат ниски концентрации на Cl-67,68.
Процес на корозија 2205 DSS со формирање и уништување на нов филм.(а) Процес 1, (б) Процес 2, (в) Процес 3, (г) Процес 4.
Просечната критична температура на дупчење од 2205 DSS во симулиран раствор кој содржи 100 g/l Cl– и заситен CO2 е 66,9 ℃, а максималната длабочина на дупчење е 12,9 µm, што ја намалува отпорноста на корозија од 2205 DSS и ја зголемува чувствителноста на дупчење.зголемување на температурата.
Време на објавување: 16-ти февруари 2023 година