Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Weist e Karussell vun dräi Rutschen op eemol.Benotzt d'Previous an Next Knäppercher fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen, oder benotzt d'Slider Knäppercher um Enn fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen.
Duplex 2205 Edelstol (DSS) huet gutt Korrosiounsbeständegkeet wéinst senger typescher Duplex Struktur, awer déi ëmmer méi haart CO2-enthaltend Ueleg- a Gasëmfeld resultéiert a variéiert Grad vu Korrosioun, besonnesch Pitting, déi d'Sécherheet an d'Zouverlässegkeet vun Ueleg an natierlech eescht bedroht. Gas Uwendungen.Gas Entwécklung.An dëser Aarbecht ginn en Immersionstest an en elektrochemeschen Test a Kombinatioun mat Laserkonfokaler Mikroskopie an Röntgenfotoelektronenspektroskopie benotzt.D'Resultater weisen datt déi duerchschnëttlech kritesch Temperatur fir Pitting 2205 DSS 66,9 °C war.Wann d'Temperatur méi héich ass wéi 66,9 ℃, ginn d'Pittungsofbaupotenzial, de Passivatiounsintervall an d'Selbstkorrosiounspotenzial reduzéiert, d'Gréisst Passivatiounsstroumdicht gëtt erhéicht an d'Pittempfindlechkeet erhéicht.Mat enger weiderer Temperaturerhéijung fällt de Radius vum kapazitiven Bogen 2205 DSS erof, d'Uewerflächresistenz an d'Ladentransferresistenz lues a lues erof, an d'Dicht vun den Donor- an Akzeptorträger an der Filmschicht vum Produkt mat n + p-bipolare Charakteristiken och eropgeet, den Inhalt vu Cr-Oxiden an der banneschten Layer vum Film hëlt erof, erhéicht den Inhalt vu Fe-Oxiden an der äusserer Schicht, d'Opléisung vun der Filmschicht erhéicht, d'Stabilitéit hëlt erof, d'Zuel vun de Gruef an d'Poregréisst erhéicht.
Am Kontext vun der rapider wirtschaftlecher a sozialer Entwécklung a sozialer Fortschrëtt, d'Nofro fir Ueleg a Gas Ressourcen weider ze wuessen, Ueleg a Gas Entwécklung forcéiere graduell an de südwestlechen an Offshore Beräicher mat méi schwéieren Konditiounen an Ëmwelt, sou d'Operatiounskonditiounen vun downhole tubing ëmmer méi schwéier ginn..Verschlechterung 1,2,3.Am Feld vun der Ueleg- a Gasfuerschung, wann d'Erhéijung vum CO2 4 an d'Salinitéit an de Chlorgehalt 5, 6 an der produzéierter Flëssegkeet, e gewéinleche 7 Kuelestoff Stahlleitung ass e seriöse Korrosioun ënnerworf, och wann d'Korrosiounsinhibitoren an d'Päifstring gepompelt ginn, Korrosioun kann net effektiv ënnerdréckt ginn Stahl kann net méi den Ufuerderunge vun der laangfristeg Operatioun an haart korrosive CO28,9,10 Ëmfeld erfëllen.D'Fuerscher hu sech op Duplex Edelstahl (DSS) mat bessere Korrosiounsbeständegkeet ëmgewandelt.2205 DSS, den Inhalt vu Ferrit an Austenit am Stol ass ongeféier 50%, huet exzellent mechanesch Eegeschaften a Korrosiounsbeständegkeet, den Uewerflächepassivatiounsfilm ass dicht, huet exzellent eenheetlech Korrosiounsbeständegkeet, de Präis ass méi niddereg wéi dee vun Néckel-baséiert Legierungen 11 , 12. Also, 2205 DSS gëtt allgemeng als Drockbehälter a korrosiven Ëmfeld benotzt, Uelegwellbehälter an korrosive CO2-Ëmfeld, Waasserkühler fir Kondensatiounssystem an Offshore Ueleg a chemesche Felder 13, 14, 15, awer 2205 DSS kann och korrosiv Perforatioun hunn am Déngscht.
Am Moment, vill Studien vun CO2- a Cl-pitting corrosion 2205 DSS goufen am Land an am Ausland duerchgefouert [16,17,18].Ebrahimi19 huet festgestallt datt d'Addéiere vun engem Kaliumdichromat Salz zu enger NaCl Léisung 2205 DSS Pitting kann hemmen, an d'Erhéijung vun der Konzentratioun vu Kaliumdichromat erhéicht d'kritesch Temperatur vun 2205 DSS Pitting.Wéi och ëmmer, d'Pittingpotenzial vun 2205 DSS erhéicht wéinst der Zousatz vun enger gewësser Konzentratioun vu NaCl zu Kaliumdichromat a fällt mat der Erhéijung vun der NaCl Konzentratioun.Han20 weist, datt bei 30 ze 120 ° C, der Struktur vun 2205 DSS passivating Film ass eng Mëschung aus Cr2O3 banneschten Layer, FeO baussenzege Layer, a räich Cr;wann d'Temperatur op 150 °C eropgeet, léist de Passivatiounsfilm op., déi intern Struktur ännert sech op Cr2O3 a Cr(OH)3, an déi baussenzeg Schicht ännert sech op Fe(II,III)oxid a Fe(III)hydroxid.Peguet21 huet festgestallt datt stationär Pitting vum S2205 Edelstol an der NaCl-Léisung normalerweis net ënner der kritescher Pittingtemperatur (CPT) geschitt, awer am Transformatiounstemperaturberäich (TTI).Thiadi22 huet ofgeschloss datt wann d'Konzentratioun vum NaCl eropgeet, d'Korrosiounsbeständegkeet vum S2205 DSS wesentlech erofgeet, an wat méi negativ den ugewandte Potenzial ass, dest méi schlecht ass d'Korrosiounsbeständegkeet vum Material.
An dësem Artikel, dynamesch Potential Scannen, Impedanz Spektroskopie, konstante Potential, Mott-Schottky Kéiren an optesch Elektronen Mikroskopie goufen benotzt fir den Effet vun héijer Salinitéit, héijer Cl- Konzentratioun an Temperatur op d'Korrosiounsverhalen vun 2205 DSS ze studéieren.a Photoelektronenspektroskopie, déi d'theoretesch Basis fir déi sécher Operatioun vum 2205 DSS an Ueleg- a Gasëmfeld mat CO2 ubitt.
D'Testmaterial gëtt aus Léisungsbehandelt Stahl 2205 DSS (Stahlgrad 110ksi) ausgewielt, an d'Haaptchemesch Zesummesetzung gëtt an der Tabell 1 gewisen.
D'Gréisst vun der elektrochemescher Probe ass 10 mm × 10 mm × 5 mm, et gëtt mat Aceton gereinegt fir Ueleg an absolut Ethanol ze entfernen a gedréchent.De Réck vum Teststéck ass solderéiert fir déi entspriechend Längt vu Kupferdrot ze verbannen.Nom Schweißen, benotzt e Multimeter (VC9801A) fir d'elektresch Konduktivitéit vum verschweißten Teststéck ze kontrolléieren, an dann d'Net-Aarbechtsfläche mat Epoxy versiegelen.Benotzt 400 #, 600 #, 800 #, 1200 #, 2000 # Siliziumkarbid Waasser Sandpapier fir d'Aarbechtsfläch op der Poliermaschinn mat 0.25um Poliermëttel ze poléieren bis d'Uewerflächrauhegkeet Ra≤1.6um, a schliisslech botzen an an den Thermostat setzen .
Eng Priston (P4000A) elektrochemesch Aarbechtsstatioun mat engem Dräi-Elektrode-System gouf benotzt.Eng Platinelektrode (Pt) mat enger Fläch vun 1 cm2 huet als Hëllefselektrode gedéngt, en DSS 2205 (mat enger Fläch vun 1 cm2) gouf als Aarbechtselektrode benotzt, an eng Referenzelektrode (Ag/AgCl) war benotzt.D'Modellléisung, déi am Test benotzt gouf, gouf no (Table 2) virbereet.Virum Test gouf eng héich Puritéit N2 Léisung (99,99%) fir 1 h passéiert, an duerno gouf CO2 fir 30 min passéiert fir d'Léisung ze deoxygenéieren., an CO2 an der Léisung war ëmmer an engem Zoustand vun Sättigung.
Als éischt setzt d'Probe am Tank mat der Testléisung a setzt se an engem Waasserbad mat konstanter Temperatur.Déi initial Astellungstemperatur ass 2 ° C, an d'Temperaturerhéijung gëtt mat enger Rate vun 1 ° C / min kontrolléiert, an d'Temperaturbereich gëtt kontrolléiert.bei 2-80°C.Celsius.Den Test fänkt mat engem konstante Potenzial un (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) an d'Testkurve ass eng It-Kurve.Geméiss dem kriteschen Pitting Temperatur Test Standard kann d'It Curve bekannt ginn.D'Temperatur bei där déi aktuell Dicht op 100 μA/cm2 eropgeet gëtt déi kritesch Pittingtemperatur genannt.Déi duerchschnëttlech kritesch Temperatur fir Pitting ass 66,9 °C.D'Testtemperaturen fir d'Polariséierungskurve an d'Impedanzspektrum goufen gewielt fir 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C an 75 ° C ze sinn, respektiv, an den Test gouf dräimol ënner de selwechte Probebedéngungen widderholl fir méiglech Ofwäichungen ze reduzéieren.
Eng Metallprobe, déi der Léisung ausgesat war, gouf fir d'éischt bei engem Kathodepotenzial (-1,3 V) fir 5 min polariséiert ier d'potentiodynamesch Polariséierungskurve getest gouf fir den Oxidfilm geformt op der Aarbechtsfläch vun der Probe ze eliminéieren, an dann op engem oppene Circuitpotenzial vun 1 h bis d'Korrosiounspannung net etabléiert gëtt.D'Scannerrate vun der dynamescher Potential Polariséierungskurve gouf op 0.333mV / s gesat, an de Scanintervallpotenzial gouf op -0.3 ~ 1.2V vs. OCP gesat.Fir d'Genauegkeet vum Test ze garantéieren, goufen déiselwecht Testbedéngungen 3 Mol widderholl.
Impedanz Spektrum Test Software - Versa Studio.Den Test gouf fir d'éischt bei engem stännegen Open-Circuit Potential duerchgefouert, d'Amplitude vun der ofwiesselnd Stéierungsspannung gouf op 10 mV gesat, an d'Messfrequenz gouf op 10-2-105 Hz gesat.Spektrumdaten nom Test.
Aktuellen Zäitkurve Testprozess: Wielt verschidde Passivatiounspotentialer no de Resultater vun der anodescher Polariséierungskurve, moosst d'It-Kurve mat konstantem Potenzial, a passt d'duebel Logarithmuskurve fir den Hang vun der ugepasster Curve fir Filmanalyse ze berechnen.de Mechanismus vun der Bildung vum passivéierende Film.
No der Open Circuit Volt stabiliséiert, Leeschtunge engem Mott-Schottky Curve Test.Testpotenzial Scanberäich 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), Scanrate 20mV/s, Testfrequenz op 1000Hz gesat, Excitatiounssignal 5mV.
Benotzt Röntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) fir d'Zesummesetzung an de chemesche Zoustand vun der Uewerflächepassivatiounsfilm no 2205 DSS Filmbildung ze sputtertesten an d'Miessdaten Peak-Fit Veraarbechtung mat Hëllef vu Superior Software auszeféieren.Verglach mat Datenbanken vun atomarer Spektrum a verbonne Literatur23 a kalibréiert mat C1s (284.8 eV).D'Morphologie vu Korrosioun an d'Tiefe vun de Gruef op de Proben goufe mat engem ultra-déifen opteschen digitale Mikroskop (Zeiss Smart Zoom5, Däitschland) charakteriséiert.
D'Probe gouf am selwechte Potenzial (-0,6142 V rel. Ag /AgCl) vun der konstanter Potenzialmethod getest an d'Korrosiounstroumkurve gouf mat der Zäit opgeholl.Geméiss dem CPT Teststandard erhéicht d'Polariséierungsstroumdicht graduell mat der Erhéijung vun der Temperatur.1 weist déi kritesch Pittingtemperatur vun 2205 DSS an enger simuléierter Léisung mat 100 g/L Cl- a gesättigte CO2.Et kann gesi ginn datt bei enger niddereger Temperatur vun der Léisung d'aktuell Dicht praktesch net mat der Erhéijung vun der Testzäit ännert.A wann d'Temperatur vun der Léisung op e bestëmmte Wäert eropgeet, huet d'aktuell Dicht séier erhéicht, wat beweist datt d'Taux vun der Opléisung vum passivéierende Film mat der Erhéijung vun der Temperatur vun der Léisung eropgeet.Wann d'Temperatur vun der fester Léisung vun 2°C op ongeféier 67°C erhéicht gëtt, erhéicht d'Polariséierungsstroumdicht vun 2205DSS op 100µA/cm2, an déi duerchschnëttlech kritesch Pittingtemperatur vun 2205DSS ass 66,9°C, wat ongeféier 16,6°C ass. méi héich wéi den 2205DSS.Standard 3,5 wt.% NaCl (0,7 V) 26.Déi kritesch Pittingtemperatur hänkt vum applizéierte Potenzial zur Zäit vun der Messung ab: Wat méi niddereg ass de applizéierte Potenzial, wat méi héich ass déi gemoossene kritesch Pittingtemperatur.
Pitting kritesch Temperaturkurve aus 2205 Duplex Edelstol an enger simuléierter Léisung mat 100 g / L Cl- a gesättigte CO2.
Op Fig.2 weist AC Impedanzplot vum 2205 DSS a simuléierte Léisungen mat 100 g / L Cl- a gesättigte CO2 bei verschiddenen Temperaturen.Et kann gesi ginn datt d'Nyquist Diagramm vun der 2205DSS bei verschiddenen Temperaturen aus héichfrequenz, mëttlerer Frequenz an niddreg Frequenz Resistenz-Kapazitéit Bogen besteet, an d'Resistenz-Kapazitéitsbogen sinn net hallefkreesfërmeg.De Radius vum kapazitiven Bogen reflektéiert de Resistenzwäert vum passivéierende Film an de Wäert vun der Ladungstransferresistenz während der Elektrodenreaktioun.Et gëtt allgemeng akzeptéiert datt wat méi grouss de Radius vum kapazitiven Bogen ass, dest besser d'Korrosiounsbeständegkeet vum Metallsubstrat an der Léisung27.Bei enger Léisungstemperatur vun 30 °C ass de Radius vum kapazitiven Bou am Nyquist-Diagramm an de Phasewinkel am Diagramm vum Impedanzmodul |Z|Bode ass déi héchst an 2205 DSS Korrosioun ass déi niddregst.Wéi d'Léisungstemperatur eropgeet, gëtt de |Z|Impedanzmodul, Bogenradius a Léisungsresistenz erofgoen, zousätzlech fällt de Phasewinkel och vun 79 Ω op 58 Ω an der Zwëschenfrequenzregioun erof, weist e breet Peak an eng dichte bannescht Schicht an eng spatzen (porös) Bausseschicht sinn d'Haaptrei Features vun engem inhomogene passive Film28.Dofir, wéi d'Temperatur eropgeet, de passivéierende Film, deen op der Uewerfläch vum Metallsubstrat geformt gëtt, léist sech op a Rëss, wat d'Schutzeigenschaften vum Substrat schwächt an d'Korrosiounsbeständegkeet vum Material verschlechtert29.
Mat der ZSimDeme Software fir d'Impedanzspektrumdaten ze passen, gëtt de gepasste gläichwäertege Circuit an der Fig. Layer Kapazitéit, a Rct ass d'Laaschttransferresistenz.Vun de Resultater vun fit an Tabell.3 weist datt wann d'Temperatur vun der simuléierter Léisung eropgeet, de Wäert vun n1 vun 0,841 op 0,769 erofgeet, wat eng Erhéijung vun der Spalt tëscht den Zwee-Schichtkondensatoren an eng Ofsenkung vun der Dicht beweist.D'Laaschttransferresistenz Rct ass graduell vun 2.958 × 1014 op 2.541 × 103 Ω cm2 erofgaang, wat eng graduell Ofsenkung vun der Korrosiounsbeständegkeet vum Material uginn huet.D'Resistenz vun der Léisung Rs ass vun 2.953 op 2.469 Ω cm2 erofgaang, an d'Kapazitéit Q2 vum passivéierende Film ass vu 5.430 10-4 op 1.147 10-3 Ω cm2 erofgaang, d'Konduktivitéit vun der Léisung erhéicht, d'Stabilitéit vum passivéierende Film ass erofgaang. , an d'Léisung Cl-, SO42-, etc.) am Medium erhéicht, wat d'Zerstéierung vum passivéierende Film beschleunegt31.Dëst féiert zu enger Ofsenkung vun der Filmresistenz Rf (vu 4662 op 849 Ω cm2) an enger Ofsenkung vun der Polariséierungsresistenz Rp (Rct + Rf) geformt op der Uewerfläch vum Duplex Edelstol.
Dofir beaflosst d'Temperatur vun der Léisung d'Korrosiounsbeständegkeet vun DSS 2205. Bei enger niddereger Temperatur vun der Léisung geschitt e Reaktiounsprozess tëscht der Kathode an der Anode an der Präsenz vu Fe2 +, wat zu der schneller Opléisung an der Korrosioun vun der Anode, wéi och d'Passivatioun vum Film op der Uewerfläch geformt, méi komplett a méi héich Dicht, méi grouss Resistenzladungstransfer tëscht Léisungen, verlangsamt d'Opléisung vun der Metallmatrix a weist besser Korrosiounsbeständegkeet.Wéi d'Temperatur vun der Léisung eropgeet, fällt d'Resistenz géint d'Ladentransfer Rct erof, d'Reaktiounsrate tëscht Ionen an der Léisung beschleunegt, an d'Diffusiounsquote vun aggressiven Ionen beschleunegt, sou datt déi initial Korrosiounsprodukter erëm op der Uewerfläch geformt ginn. de Substrat vun der Uewerfläch vum Metallsubstrat.E méi dënnen passivéierende Film schwächt d'Schutzeigenschaften vum Substrat.
Op Fig.Figur 4 weist déi dynamesch Potential Polariséierungskurven vun 2205 DSS a simuléierte Léisunge mat 100 g / L Cl- a gesättigte CO2 bei verschiddenen Temperaturen.Et kann aus der Figur gesi ginn datt wann de Potenzial am Beräich vun -0,4 bis 0,9 V ass, hunn d'Anodekurven bei verschiddenen Temperaturen offensichtlech Passivatiounsregiounen, an d'Selbstkorrosiounspotenzial ass ongeféier -0,7 bis -0,5 V. D'Dicht erhéicht de Stroum bis zu 100 μA / cm233 d'Anodekurve gëtt normalerweis de Pittingpotenzial (Eb oder Etra) genannt.Wéi d'Temperatur eropgeet, geet de Passivatiounsintervall erof, d'Selbstkorrosiounspotenzial fällt erof, d'Korrosiounsstroumdicht tendéiert erop ze klammen, an d'Polariséierungskurve verréckelt no riets, wat beweist datt de Film, deen duerch DSS 2205 an der simuléierter Léisung geformt gëtt, aktiv ass. Aktivitéit.Inhalt vun 100 g / l Cl– a gesättigte CO2, erhéicht d'Sensibilitéit fir Pittingkorrosioun, gëtt liicht duerch aggressiv Ionen beschiedegt, wat zu enger verstäerkter Korrosioun vun der Metallmatrix an enger Ofsenkung vun der Korrosiounsbeständegkeet féiert.
Et kann aus Table 4 gesi ginn, datt wann d'Temperatur vun 30 ° C op 45 ° C eropgeet, de entspriechende Iwwerpassivatiounspotenzial liicht erofgeet, awer d'Passivatiounsstroumdicht vun der entspriechender Gréisst erhéicht däitlech, wat beweist datt de Schutz vum passivéierende Film ënner dësen Konditioune klammen mat der Erhéijung vun der Temperatur.Wann d'Temperatur 60 ° C erreecht, fällt de entspriechende Pittingpotenzial däitlech erof, an dësen Trend gëtt méi evident wéi d'Temperatur eropgeet.Et sollt bemierkt datt bei 75 ° C e wesentleche transiente Stroumpeak an der Figur erschéngt, wat d'Präsenz vu metastabile Pitting-Korrosioun op der Probe Uewerfläch beweist.
Dofir, mat enger Erhéijung vun der Temperatur vun der Léisung, fällt d'Quantitéit u Sauerstoff, déi an der Léisung opgeléist gëtt, erof, de pH-Wäert vun der Filmoberfläche verringert, an d'Stabilitéit vum passivéierende Film fällt.Ausserdeem, wat méi héich d'Temperatur vun der Léisung ass, dest méi héich ass d'Aktivitéit vun aggressiven Ionen an der Léisung an dest méi héich ass de Schued vun der Uewerflächefilmschicht vum Substrat.Oxiden, déi an der Filmschicht geformt ginn, falen liicht of a reagéiere mat Kationen an der Filmschicht fir löslech Verbindungen ze bilden, wat d'Wahrscheinlechkeet vu Pitting erhéijen.Well déi regeneréiert Filmschicht relativ locker ass, ass de Schutzeffekt op de Substrat niddereg, wat d'Korrosioun vum Metallsubstrat erhéicht.D'Resultater vum dynamesche Polariséierungspotenzialtest sinn konsequent mat de Resultater vun der Impedanzspektroskopie.
Op Fig.Figur 5a weist Et Kéiren fir 2205 DSS an enger Modellléisung mat 100 g / L Cl- a gesättigte CO2.D'Passivéierungsstroumdicht als Funktioun vun der Zäit gouf no der Polariséierung bei verschiddenen Temperaturen fir 1 h bei engem Potenzial vun -300 mV (relativ zu Ag /AgCl) kritt.Et kann gesi ginn datt de Passivatiounsaktuellen Dicht Trend vun 2205 DSS um selwechte Potenzial a verschiddenen Temperaturen am Fong d'selwecht ass, an den Trend lues a lues mat der Zäit erof an tendéiert glat ze sinn.Wéi d'Temperatur graduell eropgeet, ass d'Passivéierungsstroumdicht vun 2205 DSS eropgaang, wat konsequent mat de Resultater vun der Polariséierung war, wat och uginn datt d'Schutzeigenschaften vun der Filmschicht op dem Metallsubstrat mat der Erhéijung vun der Léisungstemperatur erofgaange sinn.
Potentiostatesch Polariséierungskurven vun 2205 DSS am selwechte Filmbildungspotenzial a verschiddenen Temperaturen.(a) Aktuell Dicht versus Zäit, (b) Passiv Film Wuesstem Logarithmus.
Ënnersich d'Relatioun tëscht Passivatiounsstroumdicht an Zäit bei verschiddenen Temperaturen fir datselwecht Filmbildungspotenzial, wéi an (1)34 gewisen:
Wou i ass d'Passivatiounsstroumdicht beim Filmbildungspotenzial, A/cm2.A ass de Beräich vun der Aarbechtselektrode, cm2.K ass den Hang vun der Kéirung, déi drop gepasst ass.t Zeit, s
Op Fig.5b weist logI an logt Kéiren fir 2205 DSS bei verschiddenen Temperaturen op déi selwecht Film Formatioun Potential.Laut Literaturdaten,35, wann d'Linn K = -1 hellt, ass d'Filmschicht, déi op der Uewerfläch vum Substrat geformt ass, méi dichter an huet besser Korrosiounsbeständegkeet géint de Metallsubstrat.A wann déi riicht Linn Steigungen K = -0,5 ass, ass d'Filmschicht, déi op der Uewerfläch geformt ass, locker, enthält vill kleng Lächer an huet eng schlecht Korrosiounsbeständegkeet zum Metallsubstrat.Et kann gesi ginn datt bei 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C a 75 ° C d'Struktur vun der Filmschicht vun dichten Poren op lockere Poren am Aklang mat der gewielter linearer Steigung ännert.Geméiss dem Point Defect Model (PDM)36,37 kann et gesi ginn datt den ugewandte Potenzial während dem Test net d'Stromdicht beaflosst, wat beweist datt d'Temperatur direkt d'Messung vun der Anodestroumdicht während dem Test beaflosst, sou datt de Stroum erhéicht mat der Erhéijung vun der Temperatur.Léisung, an d'Dicht vun 2205 DSS erhéicht, an d'Korrosiounsbeständegkeet reduzéiert.
D'Halbleitereigenschaften vun der dënnem Filmschicht, déi op der DSS geformt sinn, beaflossen seng Korrosiounsbeständegkeet38, d'Zort vum Hallefleit an d'Trägerdicht vun der dënnem Filmschicht beaflossen d'Rëss an d'Pittung vun der Dënnfilmschicht DSS39,40 wou d'Kapazitéit C an E vun d'potenziell dënn Filmschicht entsprécht der Relatioun MS, d'Raumladung vum Hallefleit gëtt op déi folgend Manéier berechent:
An der Formel ass ε d'Permittivitéit vum passivéierende Film bei Raumtemperatur, gläich wéi 1230, ε0 ass d'Vakuumpermittivitéit, gläich wéi 8.85 × 10-14 F / cm, E ass déi sekundär Ladung (1.602 × 10-19 C) ;ND ass d'Dicht vun n-Typ Hallefleitdonoren, cm–3, NA ass d'Akzeptordicht vum p-Typ Hallefleit, cm–3, EFB ass de flaachbandpotential, V, K ass de Boltzmann Konstant, 1,38 × 10–3 .23 J/K, T – Temperatur, K.
Den Hang an d'Ofschnëtt vun der ugepasster Linn kann berechent ginn andeems eng linear Trennung op déi gemoossene MS-Kurve, ugewandte Konzentratioun (ND), akzeptéiert Konzentratioun (NA) a flaach Bandpotenzial (Efb) 42 passt.
Op Fig.6 weist d'Mott-Schottky Curve vun der Uewerfläch Schicht vun engem 2205 DSS Film an enger simuléierter Léisung geformt mat 100 g / l Cl- a mat CO2 op engem Potential (-300 mV) fir 1 Stonn gesättegt.Et kann gesi ginn datt all dënnfilmschichten, déi bei verschiddenen Temperaturen geformt sinn, d'Charakteristiken vun n+p-Typ bipolare Hallefleeder hunn.Den n-Typ Hallefleit huet eng Léisungsanion Selektivitéit, déi d'Edelstahlkatioune verhënnere kann an d'Léisung duerch de Passivatiounsfilm ze diffuséieren, während de p-Typ Halbleiter Kation Selektivitéit huet, wat d'korrosiv Anionen an der Léisung vu Passivatiounskreuzungen verhënneren kann. eraus op der Uewerfläch vum Substrat 26.Et kann och gesi ginn datt et e glaten Iwwergang tëscht den zwee passende Kéiren ass, de Film ass an engem flaache Bandzoustand, an de flaach Bandpotenzial Efb kann benotzt ginn fir d'Positioun vun der Energieband vun engem Halbleiter ze bestëmmen a seng elektrochemesch ze evaluéieren. Stabilitéit 43..
No der MC-Kéiren passende Resultater an Table 5 gewisen, goufen der erausginn Konzentratioun (ND) an der empfaangen Konzentratioun (NA) an der flaach Band Potential Efb 44 vun der selwechter Uerdnung vun Gréisst berechent.D'Dicht vum ugewandten Trägerstroum charakteriséiert haaptsächlech Punktdefekter an der Raumladungsschicht an dem Pittingpotenzial vum passivéierende Film.Wat méi héich d'Konzentratioun vum ugewandten Träger ass, wat méi einfach d'Filmschicht brécht an wat méi héich d'Wahrscheinlechkeet vun der Substratkorrosioun45 ass.Zousätzlech, mat enger gradueller Erhéijung vun der Temperatur vun der Léisung, ass d'ND-Emitterkonzentratioun an der Filmschicht vu 5.273 × 1020 cm-3 op 1.772 × 1022 cm-3 eropgaang, an d'NA-Hostkonzentratioun erhéicht vu 4.972 × 1021 op 4.592 × 1023.cm - wéi an der Fig.3, klëmmt de flaach Bandpotenzial vun 0,021 V op 0,753 V, d'Zuel vun den Träger an der Léisung erhéicht, d'Reaktioun tëscht Ionen an der Léisung verstäerkt, an d'Stabilitéit vun der Filmschicht fällt.Wéi d'Temperatur vun der Léisung eropgeet, wat méi kleng den absolute Wäert vum Hang vun der Approximatiounslinn ass, wat d'Dicht vun den Träger an der Léisung méi grouss ass, wat méi héich ass d'Diffusiounsquote tëscht Ionen, a wat méi grouss d'Zuel vun den Ionevakanzen op der Uewerfläch vun der Filmschicht., doduerch d'Metallsubstrat, d'Stabilitéit an d'Korrosiounsbeständegkeet 46,47 ze reduzéieren.
D'chemesch Zesummesetzung vum Film huet e wesentlechen Effekt op d'Stabilitéit vu Metallkationen an d'Performance vun Halbleiteren, an d'Verännerung vun der Temperatur huet e wichtegen Effekt op d'Bildung vun engem Edelstahlfilm.Op Fig.Figur 7 weist de ganzen XPS Spektrum vun der Uewerflächeschicht vun engem 2205 DSS Film an enger simuléierter Léisung mat 100 g / L Cl- a gesättigte CO2.D'Haaptelementer a Filmer, déi vu Chips bei verschiddenen Temperaturen geformt sinn, sinn am Fong d'selwecht, an d'Haaptkomponente vun de Filmer sinn Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, a C. Dofir sinn d'Haaptkomponente vun der Filmschicht Fe , Cr, Ni, Mo, O, N an C. Container mat Cr-Oxiden, Fe-Oxiden an Hydroxiden an eng kleng Quantitéit Ni- a Mo-Oxiden.
Voll XPS 2205 DSS Spektrum geholl bei verschiddenen Temperaturen.(a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C.
D'Haaptzesummesetzung vum Film ass mat den thermodynamesche Eegeschafte vun de Verbindungen am passivéierende Film verbonnen.No der verbindlecher Energie vun den Haaptelementer an der Filmschicht, an der Tabell uginn.6, kann et gesi ginn datt déi charakteristesch Spektralspëtze vu Cr2p3/2 an Metall Cr0 (573,7 ± 0,2 eV), Cr2O3 (574,5 ± 0,3 eV) a Cr(OH)3 (575,4 ± 0,1 eV) opgedeelt sinn. an der Figur 8a gewisen, an där den Oxid geformt vum Cr Element den Haaptkomponent am Film ass, wat eng wichteg Roll an der Korrosiounsbeständegkeet vum Film a senger elektrochemescher Leeschtung spillt.Déi relativ Peakintensitéit vu Cr2O3 an der Filmschicht ass méi héich wéi déi vum Cr(OH)3.Wéi och ëmmer, wéi déi fest Léisungstemperatur eropgeet, schwächt de relativen Peak vu Cr2O3 graduell, während de relativen Peak vu Cr(OH)3 graduell eropgeet, wat d'evident Transformatioun vum Haapt Cr3+ an der Filmschicht vun Cr2O3 op Cr(OH) weist. 3, an d'Temperatur vun der Léisung erhéicht.
D'Bindungsenergie vun de Peaks vum charakteristesche Spektrum vu Fe2p3/2 besteet haaptsächlech aus véier Peaks vum metallesche Staat Fe0 (706,4 ± 0,2 eV), Fe3O4 (707,5 ± 0,2 eV), FeO (709,5 ± 0,1 eV) a FeOOH (71) eV) ± 0,3 eV), wéi an der Fig.Fe2+ vu FeO dominéiert Fe(II) bei méi nidderegen Bindungsenergie Peaks, wärend Fe3O4 a Fe(III) FeOOH Verbindungen bei méi héije Bindungsenergie Peaks dominéieren48,49.D'relativ Intensitéit vum Fe3+ Peak ass méi héich wéi déi vum Fe2+, awer d'relativ Intensitéit vum Fe3+ Peak fällt mat enger Erhéijung vun der Léisungstemperatur erof, an d'relativ Intensitéit vum Fe2+ Peak erhéicht, wat op eng Verännerung vun der Haaptsubstanz an der Filmschicht vun Fe3+ op Fe2+ fir d'Temperatur vun der Léisung ze erhéijen.
Déi charakteristesch Spektralspëtze vu Mo3d5/2 besteet haaptsächlech aus zwee Spëtzepositiounen Mo3d5/2 a Mo3d3/243,50, während Mo3d5/2 metallesche Mo (227,5 ± 0,3 eV), Mo4+ (228,9 ± 0,2 eV) a Mo6+ (± 29. ), wärend Mo3d3/2 och metallesch Mo (230,4 ± 0,1 eV), Mo4+ (231,5 ± 0,2 eV) a Mo6+ (232, 8 ± 0,1 eV) enthält wéi an der Figur 8c gewisen, sou datt d'Mo Elementer an der iwwer dräi Valenz existéieren. Zoustand vun der Film Layer.D'Verbindungsenergie vun de charakteristesche Spektralspëtzten vun Ni2p3/2 besteet aus Ni0 (852,4 ± 0,2 eV) an NiO (854,1 ± 0,2 eV), wéi an der Figur 8g respektiv.D'charakteristesche N1s Biergspëtzten besteet aus N (399,6 ± 0,3 eV), wéi am Lalumi 8d gewisen.Charakteristesch O1s Peaks enthalen O2- (529,7 ± 0,2 eV), OH- (531,2 ± 0,2 eV) an H2O (531,8 ± 0,3 eV), wéi an der Fig. D'Haaptkomponente vun der Filmschicht sinn (OH- an O2 -) , déi haaptsächlech fir d'Oxidatioun oder Waasserstoffoxidatioun vu Cr a Fe an der Filmschicht benotzt ginn.Déi relativ Peakintensitéit vun OH- ass wesentlech eropgaang wéi d'Temperatur vun 30°C op 75°C eropgeet.Dofir, mat enger Temperaturerhéijung, ännert d'Haaptmaterial Zesummesetzung vun O2- an der Filmschicht vun O2- op OH- an O2-.
Op Fig.Figur 9 weist d'mikroskopesch Uewerfläch Morphologie vun Prouf 2205 DSS no dynamesch Potential Polarisatioun an engem Modell Léisung mat 100 g /L Cl- a gesättegt CO2.Et kann gesi ginn datt op der Uewerfläch vun de Proben, déi bei verschiddenen Temperaturen polariséiert sinn, et Korrosiounsgruef vu verschiddene Grad sinn, dëst geschitt an enger Léisung vun aggressiven Ionen, a mat enger Erhéijung vun der Temperatur vun der Léisung geschitt méi schwéier Korrosioun op der Uewerfläch vun de Proben.Substrat.D'Zuel vun de Pittingpitten pro Eenheetsfläch an d'Tiefe vu Korrosiounszentren erhéijen.
Korrosiounskurven vun 2205 DSS a Modellléisungen mat 100 g/l Cl– a gesättigte CO2 bei verschiddenen Temperaturen (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Dofir wäert eng Erhéijung vun der Temperatur d'Aktivitéit vun all Komponent vun der DSS erhéijen, wéi och d'Aktivitéit vun aggressiven Ionen an engem aggressiven Ëmfeld erhéijen, wat e gewësse Grad vu Schued un der Probefläche verursaacht, wat d'Pittaktivitéit erhéijen., an d'Bildung vu Korrosiounsgruef wäert eropgoen.Den Taux vun der Produktbildung wäert eropgoen an d'Korrosiounsbeständegkeet vum Material wäert erofgoen51,52,53,54,55.
Op Fig.10 weist d'Morphologie an d'Pittdéift vun engem 2205 DSS Probe polariséiert mat engem ultra héijer Felddéift opteschen Digitalmikroskop.Aus Fig.10a weist datt méi kleng Korrosiounsgruef och ronderëm grouss Grouwen opgetaucht sinn, wat beweist datt de passivéierende Film op der Probefläche deelweis zerstéiert gouf mat der Bildung vu Korrosiounsgruef bei enger bestëmmter Stroumdicht, an déi maximal Pittingdéift war 12,9 µm.wéi an der Figur 10b gewisen.
DSS weist besser corrosion Resistenz, den Haaptgrond ass, datt de Film op der Uewerfläch vun der Stol geformt gutt an Léisung geschützt ass, Mott-Schottky, no der uewen XPS Resultater an Zesummenhang Literatur 13,56,57,58, de Film haaptsächlech passéiert duerch déi folgend Dëst ass de Prozess vun der Oxidatioun vu Fe a Cr.
Fe2+ léist sech liicht op a fällt um Interface 53 tëscht dem Film an der Léisung aus, an de kathodesche Reaktiounsprozess ass wéi follegt:
Am korrodéierten Zoustand gëtt en zweeschichtege Strukturfilm geformt, deen haaptsächlech aus enger bannenzeger Schicht vun Eisen- a Chromoxiden an enger baussenzeger Hydroxidschicht besteet, an d'Ionen wuessen normalerweis an de Poren vum Film.Déi chemesch Zesummesetzung vum passivéierende Film ass mat sengen Hallefleitungseigenschaften verbonnen, wéi d'Mott-Schottky Curve beweist, wat beweist datt d'Zesummesetzung vum passivéierende Film n+p-Typ ass an bipolare Charakteristiken huet.D'XPS Resultater weisen datt déi baussenzeg Schicht vum passivéierende Film haaptsächlech aus Fe-Oxiden an Hydroxiden besteet, déi n-Typ Hallefleitungseigenschaften weisen, an déi bannescht Schicht ass haaptsächlech aus Cr-Oxiden an Hydroxiden, déi p-Typ Hallefleiteigenschaften ausstellen.
2205 DSS huet héich Resistivitéit wéinst sengem héije Cr17.54 Inhalt a weist ënnerschiddlech Grad vu Pitting wéinst mikroskopescher galvanescher Korrosioun55 tëscht Duplexstrukturen.Pitting Korrosioun ass eng vun den heefegsten Aarte vu Korrosioun am DSS, an d'Temperatur ass ee vun de wichtege Faktoren, déi d'Behuele vun der Pittingkorrosioun beaflossen an huet en Impakt op déi thermodynamesch a kinetesch Prozesser vun der DSS Reaktioun60,61.Typesch, an enger simuléierter Léisung mat enger héijer Konzentratioun vu Cl- a gesättigte CO2, beaflosst d'Temperatur och d'Bildung vu Pitting an d'Initiatioun vu Rëss wärend Spannungskorrosiounsrëss ënner der Spannungskorrosiounsrëss, an déi kritesch Temperatur vum Pitting gëtt festgeluecht fir ze evaluéieren. der corrosion Resistenz.DSS.D'Material, dat d'Sensibilitéit vun der Metallmatrix op d'Temperatur reflektéiert, gëtt allgemeng als wichteg Referenz bei der Materialauswiel an Ingenieursapplikatiounen benotzt.Déi duerchschnëttlech kritesch Pittingtemperatur vun 2205 DSS an der simuléierter Léisung ass 66,9 °C, wat 25,6 °C méi héich ass wéi déi vum Super 13Cr Edelstol mat 3,5% NaCl, awer déi maximal Pittingdéift erreecht 12,9 µm62.D'elektrochemesch Resultater hunn weider bestätegt datt d'horizontale Regioune vum Phasewinkel an der Frequenz mat enger Erhéijung vun der Temperatur schmuel sinn, a wéi de Phasewinkel vun 79° op 58° erofgeet, de Wäert vun der |Z|geet erof vun 1,26 × 104 op 1,58 × 103 Ω cm2.charge Transfer Resistenz Rct ofgeholl vun 2.958 1014 op 2.541 103 Ω cm2, Léisung Resistenz Rs ofgeholl vun 2.953 ze 2.469 Ω cm2, Film Resistenz Rf ofgeholl vun 5.430 10-4 cm2 op 1.147 10-3 cm2.D'Konduktivitéit vun der aggressiver Léisung erhéicht, d'Stabilitéit vun der Metallmatrixfilmschicht fällt erof, et léist sech op a räisse liicht.D'Selbstkorrosiounsstroumdicht ass vun 1.482 op 2.893 × 10-6 A cm-2 eropgaang, an d'Selbstkorrosiounspotenzial ass vun -0.532 op -0.621V erofgaang.Et kann gesi ginn datt d'Verännerung vun der Temperatur d'Integritéit an d'Dicht vun der Filmschicht beaflosst.
Am Géigendeel, eng héich Konzentratioun vu Cl- an enger gesättigter Léisung vu CO2 erhéijen graduell d'Adsorptiounskapazitéit vum Cl- op der Uewerfläch vum passivéierende Film mat enger Erhéijung vun der Temperatur, d'Stabilitéit vum Passivatiounsfilm gëtt onbestänneg, an de Schutzeffekt op de De Substrat gëtt méi schwaach an d'Sensibilitéit fir Pitting erhéicht.An dësem Fall erhéicht d'Aktivitéit vu korrosive Ionen an der Léisung, de Sauerstoffgehalt fällt erof, an den Uewerflächefilm vum korrodéierte Material ass schwéier séier ze recuperéieren, wat méi gënschteg Konditioune fir eng weider Adsorptioun vu korrosive Ionen op der Uewerfläch erstellt.Materialreduktioun63.Robinson et al.[64] huet gewisen datt mat enger Erhéijung vun der Temperatur vun der Léisung de Wuesstumsquote vu Gruef beschleunegt, an d'Diffusiounsquote vun Ionen an der Léisung och erop.Wann d'Temperatur op 65 °C eropgeet, verlangsamt d'Opléisung vum Sauerstoff an enger Léisung, déi Cl- Ionen enthält, de kathodesche Reaktiounsprozess, d'Geschwindegkeet vum Pitting gëtt reduzéiert.Han20 ënnersicht den Effekt vun der Temperatur op d'Korrosiounsverhalen vum 2205 Duplex Edelstol an engem CO2 Ëmfeld.D'Resultater weisen datt eng Temperaturerhéijung d'Quantitéit u Korrosiounsprodukter an d'Gebitt vu Schrumpfhuelraim op der Uewerfläch vum Material erhéicht huet.Ähnlech, wann d'Temperatur op 150°C eropgeet, brécht den Oxidfilm op der Uewerfläch, an d'Dicht vu Krateren ass déi héchst.Lu4 ënnersicht den Effekt vun der Temperatur op d'Korrosiounsverhalen vum 2205 Duplex Edelstol vu Passivatioun bis Aktivatioun an engem geothermeschen Ëmfeld mat CO2.Hir Resultater weisen datt bei enger Testtemperatur ënner 150 °C de geformte Film eng charakteristesch amorph Struktur huet, an déi banneschten Interface enthält eng Nickel-räich Schicht, a bei enger Temperatur vun 300 °C huet dat resultéierend Korrosiounsprodukt eng Nanoskala Struktur .-polykristallin FeCr2O4, CrOOH an NiFe2O4.
Op Fig.11 ass en Diagramm vum Korrosiouns- a Filmbildungsprozess vun 2205 DSS.Virum Gebrauch bildt 2205 DSS e passivéierende Film an der Atmosphär.Nodeem se an engem Ëmfeld ënnerdaucht ass, deen eng Léisung simuléiert, déi Léisunge mat engem héijen Inhalt vu Cl- a CO2 enthält, gëtt seng Uewerfläch séier vu verschiddenen aggressiven Ionen ëmginn (Cl-, CO32-, asw.).).J. Banas 65 koum zur Conclusioun, datt an engem Ëmfeld wou CO2 gläichzäiteg präsent ass, wäert d'Stabilitéit vum passivéierende Film op der Uewerfläch vum Material mat der Zäit erofgoen, an déi geformt Kuelesäure tendéiert d'Konduktivitéit vun den Ionen an der Passivéierung ze erhéijen. Layer.Film a Beschleunegung vun der Opléisung vun Ionen an engem passivéierende Film.passivéierend Film.Also ass d'Filmschicht op der Probefläch an enger dynamescher Gläichgewiichtsstadium vun der Opléisung an der Repassivatioun66, Cl- reduzéiert den Taux vun der Bildung vun der Uewerflächefilmschicht, a kleng Pittingpitzen erschéngen op der angrenzend Gebitt vun der Filmfläch, wéi gewisen an Figur 3. weisen.Wéi an der Figur 11a a b gewisen, erschéngen gläichzäiteg kleng onbestänneg Korrosiounsgruef.Wéi d'Temperatur eropgeet, erhéicht d'Aktivitéit vu korrosiven Ionen an der Léisung op der Filmschicht, an d'Tiefe vun de klenge onbestännege Gruef eropgeet bis d'Filmschicht komplett duerch déi transparent penetréiert ass, wéi an der Figur 11c gewisen.Mat enger weiderer Erhéijung vun der Temperatur vum Opléisungsmedium beschleunegt den Inhalt vun opgeléisten CO2 an der Léisung, wat zu enger Ofsenkung vum pH-Wäert vun der Léisung féiert, eng Erhéijung vun der Dicht vun de klengsten onbestänneg Korrosiounsgruben op der SPP Uewerfläch , D'Tiefe vun den initialen Korrosiounsgruef erweidert a verdéift, an de passivéierende Film op der Probefläche Wéi d'Dicke erofgeet, gëtt d'Passivatioun vum Film méi ufälleg fir Pitting wéi an der Figur 11d.An déi elektrochemesch Resultater hunn zousätzlech bestätegt datt d'Verännerung vun der Temperatur e gewëssen Effekt op d'Integritéit an d'Dicht vum Film huet.Also kann et gesi ginn datt d'Korrosioun a Léisungen gesättegt mat CO2 mat héije Konzentratioune vu Cl- wesentlech anescht ass wéi d'Korrosioun a Léisungen déi niddereg Konzentratioune vu Cl-67,68 enthalen.
Corrosion Prozess 2205 DSS mat der Formatioun an Zerstéierung vun engem neie Film.(a) Prozess 1, (b) Prozess 2, (c) Prozess 3, (d) Prozess 4.
Déi duerchschnëttlech kritesch Pittingtemperatur vun 2205 DSS an enger simuléierter Léisung mat 100 g/l Cl- a gesättigte CO2 ass 66,9 ℃, an déi maximal Pittingdéift ass 12,9 µm, wat d'Korrosiounsbeständegkeet vun 2205 DSS reduzéiert an d'Sensibilitéit fir Pitting erhéicht.Temperaturerhéijung.
Post Zäit: Februar-16-2023