Dankie dat jy Nature.com besoek het.Jy gebruik 'n blaaierweergawe met beperkte CSS-ondersteuning.Vir die beste ervaring, beveel ons aan dat jy 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer).Daarbenewens, om deurlopende ondersteuning te verseker, wys ons die webwerf sonder style en JavaScript.
Vertoon 'n karrousel van drie skyfies gelyktydig.Gebruik die Vorige en Volgende-knoppies om deur drie skyfies op 'n slag te beweeg, of gebruik die skuifknoppies aan die einde om deur drie skyfies op 'n slag te beweeg.
Duplex 2205 vlekvrye staal (DSS) het goeie korrosiebestandheid as gevolg van sy tipiese dupleksstruktuur, maar die toenemend strawwe CO2-bevattende olie- en gas-omgewing lei tot verskillende grade van korrosie, veral putte, wat die veiligheid en betroubaarheid van olie en natuurlike gas toepassings.gasontwikkeling.In hierdie werk word 'n onderdompelingstoets en 'n elektrochemiese toets gebruik in kombinasie met laserkonfokale mikroskopie en X-straalfoto-elektronspektroskopie.Die resultate het getoon dat die gemiddelde kritieke temperatuur vir put 2205 DSS 66.9 °C was.Wanneer die temperatuur hoër as 66.9 ℃ is, word die putafbreekpotensiaal, die passiveringsinterval en die selfkorrosiepotensiaal verminder, die grootte passiveringsstroomdigtheid verhoog en die putgevoeligheid word verhoog.Met 'n verdere toename in temperatuur neem die radius van die kapasitiewe boog 2205 DSS af, die oppervlakweerstand en ladingoordragweerstand neem geleidelik af, en die digtheid van skenker- en akseptordraers in die filmlaag van die produk met n + p-bipolêre eienskappe ook toeneem, neem die inhoud van Cr-oksiede in die binneste laag van die film af, verhoog die inhoud van Fe-oksiede in die buitenste laag, die oplos van die filmlaag neem toe, die stabiliteit neem af, die aantal putte en die poriegrootte neem toe.
In die konteks van vinnige ekonomiese en maatskaplike ontwikkeling en maatskaplike vooruitgang, bly die vraag na olie- en gasbronne groei, wat olie- en gasontwikkeling dwing om geleidelik na die suidwestelike en aflandige gebiede met meer ernstige toestande en omgewing te verskuif, sodat die bedryfstoestande van boorgatbuise word al hoe ernstiger..Verswakking 1,2,3.In die veld van olie- en gaseksplorasie, wanneer die toename in CO2 4 en soutgehalte en chloorinhoud 5, 6 in die vervaardigde vloeistof, is gewone 7-koolstofstaalpyp onderhewig aan ernstige korrosie, selfs al word korrosie-inhibeerders in die pypstring gepomp, korrosie kan nie effektief onderdruk word nie staal kan nie meer voldoen aan die vereistes van langtermyn werking in harde korrosiewe CO28,9,10 omgewings nie.Die navorsers het hulle tot dupleks vlekvrye staal (DSS) met beter korrosiebestandheid gewend.2205 DSS, die inhoud van ferriet en austeniet in die staal is ongeveer 50%, het uitstekende meganiese eienskappe en korrosiebestandheid, die oppervlakpassiveringsfilm is dig, het uitstekende eenvormige korrosiebestandheid, die prys is laer as dié van nikkel-gebaseerde legerings 11 , 12. Dus, 2205 DSS word algemeen gebruik as drukvat in korrosiewe omgewing, olieput-omhulsel in korrosiewe CO2-omgewing, waterverkoeler vir kondensasiestelsel in buitelandse olie- en chemiese velde 13, 14, 15, maar 2205 DSS kan ook korrosiewe perforasie hê in diens.
Tans is baie studies van CO2- en Cl-pitkorrosie 2205 DSS in die land en in die buiteland uitgevoer [16,17,18].Ebrahimi19 het gevind dat die toevoeging van 'n kaliumdichromaatsout by 'n NaCl-oplossing 2205 DSS-pitvorming kan inhibeer, en die verhoging van die konsentrasie van kaliumdichromaat verhoog die kritieke temperatuur van 2205 DSS-pit.Die putpotensiaal van 2205 DSS neem egter toe as gevolg van die toevoeging van 'n sekere konsentrasie NaCl tot kaliumdichromaat en neem af met toenemende NaCl-konsentrasie.Han20 toon dat by 30 tot 120°C, die struktuur van 2205 DSS passiverende film 'n mengsel is van Cr2O3 binneste laag, FeO buitenste laag en ryk Cr;wanneer die temperatuur tot 150 °C styg, los die passiveringsfilm op., verander die interne struktuur na Cr2O3 en Cr(OH)3, en die buitenste laag verander na Fe(II,III)oksied en Fe(III)hidroksied.Peguet21 het bevind dat stilstaande putvorming van S2205-vlekvrye staal in NaCl-oplossing gewoonlik nie onder die kritieke puttemperatuur (CPT) voorkom nie, maar in die transformasietemperatuurreeks (TTI).Thiadi22 het tot die gevolgtrekking gekom dat soos die konsentrasie van NaCl toeneem, die korrosieweerstand van S2205 DSS aansienlik afneem, en hoe meer negatief die toegepaste potensiaal is, hoe slegter is die korrosiebestandheid van die materiaal.
In hierdie artikel is dinamiese potensiaalskandering, impedansiespektroskopie, konstante potensiaal, Mott-Schottky kurwe en optiese elektronmikroskopie gebruik om die effek van hoë soutgehalte, hoë Cl– konsentrasie en temperatuur op die korrosiegedrag van 2205 DSS te bestudeer.en foto-elektronspektroskopie, wat die teoretiese basis verskaf vir die veilige werking van die 2205 DSS in olie- en gasomgewings wat CO2 bevat.
Die toetsmateriaal word gekies uit oplossing behandelde staal 2205 DSS (staalgraad 110ksi), en die hoof chemiese samestelling word in Tabel 1 getoon.
Die grootte van die elektrochemiese monster is 10 mm × 10 mm × 5 mm, dit word skoongemaak met asetoon om olie en absolute etanol te verwyder en gedroog.Die agterkant van die toetsstuk is gesoldeer om die toepaslike lengte koperdraad aan te sluit.Na sweiswerk, gebruik 'n multimeter (VC9801A) om die elektriese geleidingsvermoë van die gelaste toetsstuk na te gaan, en verseël dan die nie-werkende oppervlak met epoksie.Gebruik 400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# silikonkarbied waterskuurpapier om die werkoppervlak op die poleermasjien te poets met 0.25um poleermiddel tot die oppervlak grofheid Ra≤1.6um, en maak uiteindelik skoon en sit in die termostaat .
'n Priston (P4000A) elektrochemiese werkstasie met 'n drie-elektrodestelsel is gebruik.'n Platinumelektrode (Pt) met 'n oppervlakte van 1 cm2 het as die hulpelektrode gedien, 'n DSS 2205 (met 'n oppervlakte van 1 cm2) is as 'n werkende elektrode gebruik, en 'n verwysingselektrode (Ag/AgCl) was gebruik word.Die modeloplossing wat in die toets gebruik is, is volgens (Tabel 2) voorberei.Voor die toets is 'n hoë-suiwer N2-oplossing (99.99%) vir 1 uur geslaag, en daarna is CO2 vir 30 minute deurgegee om die oplossing te deoksigeneer., en CO2 in die oplossing was altyd in 'n toestand van versadiging.
Plaas eers die monster in die tenk wat die toetsoplossing bevat, en plaas dit in 'n konstante temperatuur waterbad.Die aanvanklike instellingstemperatuur is 2°C, en die temperatuurstyging word beheer teen 'n tempo van 1°C/min, en die temperatuurreeks word beheer.by 2-80°C.Celsius.Die toets begin by 'n konstante potensiaal (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) en die toetskurwe is 'n It-kurwe.Volgens die kritieke puttemperatuurtoetsstandaard kan die It-kurwe bekend wees.Die temperatuur waarteen die stroomdigtheid tot 100 μA/cm2 styg, word die kritieke puttemperatuur genoem.Die gemiddelde kritieke temperatuur vir putput is 66,9 °C.Die toetstemperature vir die polarisasiekurwe en die impedansiespektrum is gekies om onderskeidelik 30°C, 45°C, 60°C en 75°C te wees, en die toets is drie keer onder dieselfde monstertoestande herhaal om moontlike afwykings te verminder.
'n Metaalmonster wat aan die oplossing blootgestel is, is eers vir 5 minute teen 'n katodepotensiaal (-1.3 V) gepolariseer voordat die potensiodinamiese polarisasiekurwe getoets is om die oksiedfilm wat op die werkoppervlak van die monster gevorm word, te elimineer, en daarna by 'n oopkringpotensiaal van 1 uur totdat die korrosiespanning nie vasgestel sal word nie.Die skanderingtempo van die dinamiese potensiaalpolarisasiekurwe is op 0.333mV/s gestel, en die skanderingsintervalpotensiaal is gestel op -0.3~1.2V vs. OCP.Om die akkuraatheid van die toets te verseker, is dieselfde toetstoestande 3 keer herhaal.
Impedansie spektrum toets sagteware – Versa Studio.Die toets is eers by 'n bestendige oopkringpotensiaal uitgevoer, die amplitude van die wisselende versteuringsspanning is op 10 mV gestel, en die meetfrekwensie is op 10–2–105 Hz gestel.spektrumdata na toetsing.
Huidige tydkrommetoetsproses: kies verskillende passiveringspotensiale volgens die resultate van die anodiese polarisasiekromme, meet die It-kromme by konstante potensiaal, en pas die dubbellogaritme-kromme in om die helling van die toegeruste kromme vir filmanalise te bereken.die meganisme van vorming van die passiverende film.
Nadat die oopkringspanning gestabiliseer het, voer 'n Mott-Schottky-krommetoets uit.Toets potensiaal skanderingsreeks 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), skanderingstempo 20mV/s, toetsfrekwensie gestel op 1000Hz, opwekkingsein 5mV.
Gebruik X-straal-foto-elektronspektroskopie (XPS) (ESCALAB 250Xi, VK) om die samestelling en chemiese toestand van die oppervlakpassiveringsfilm na 2205 DSS-filmvorming te sputtertoets en voer meetdata-piekpassingsverwerking uit met behulp van voortreflike sagteware.vergelyk met databasisse van atoomspektra en verwante literatuur23 en gekalibreer met behulp van C1s (284.8 eV).Die morfologie van korrosie en die diepte van putte op die monsters is gekarakteriseer met behulp van 'n ultra-diep optiese digitale mikroskoop (Zeiss Smart Zoom5, Duitsland).
Die monster is getoets teen dieselfde potensiaal (-0.6142 V rel. Ag/AgCl) deur die konstante potensiaal metode en die korrosiestroomkurwe is met tyd aangeteken.Volgens die CPT-toetsstandaard neem die polarisasiestroomdigtheid geleidelik toe met toenemende temperatuur.1 toon die kritieke puttemperatuur van 2205 DSS in 'n gesimuleerde oplossing wat 100 g/L Cl– en versadigde CO2 bevat.Dit kan gesien word dat by 'n lae temperatuur van die oplossing die stroomdigtheid feitlik nie verander met toenemende toetstyd nie.En wanneer die temperatuur van die oplossing tot 'n sekere waarde toegeneem het, het die stroomdigtheid vinnig toegeneem, wat aandui dat die tempo van oplos van die passiverende film toegeneem het met die toename in die temperatuur van die oplossing.Wanneer die temperatuur van die vaste oplossing van 2°C tot ongeveer 67°C verhoog word, verhoog die polarisasiestroomdigtheid van 2205DSS tot 100µA/cm2, en die gemiddelde kritieke puttemperatuur van 2205DSS is 66.9°C, wat ongeveer 16.6°C is. hoër as die 2205DSS.standaard 3,5 gew.% NaCl (0,7 V)26.Die kritieke puttemperatuur hang af van die toegepaste potensiaal ten tye van meting: hoe laer die toegepaste potensiaal, hoe hoër is die gemete kritieke puttemperatuur.
Putkritiese temperatuurkurwe van 2205 dupleks vlekvrye staal in 'n gesimuleerde oplossing wat 100 g/L Cl– en versadigde CO2 bevat.
Op fig.2 toon wisselstroomimpedansie plotte van die 2205 DSS in gesimuleerde oplossings wat 100 g/L Cl- en versadigde CO2 by verskillende temperature bevat.Dit kan gesien word dat die Nyquist-diagram van die 2205DSS by verskeie temperature uit hoëfrekwensie-, middelfrekwensie- en laefrekwensie weerstand-kapasitansie-boë bestaan, en die weerstand-kapasitansie-boë is nie halfsirkelvormig nie.Die radius van die kapasitiewe boog weerspieël die weerstandswaarde van die passiverende film en die waarde van die ladingoordragweerstand tydens die elektrodereaksie.Dit word algemeen aanvaar dat hoe groter die radius van die kapasitiewe boog is, hoe beter is die korrosieweerstand van die metaalsubstraat in oplossing27.By 'n oplossingstemperatuur van 30 °C, die radius van die kapasitiewe boog op die Nyquist-diagram en die fasehoek op die diagram van die impedansiemodulus |Z|Bode is die hoogste en 2205 DSS-korrosie is die laagste.Soos die oplossingstemperatuur toeneem, sal die |Z|impedansiemodulus, boogradius en oplossingsweerstand neem af, daarby verminder die fasehoek ook van 79 Ω tot 58 Ω in die intermediêre frekwensiegebied, wat 'n wye piek toon en 'n digte binnelaag en 'n yl (poreuse) buitenste laag is die belangrikste kenmerke van 'n inhomogene passiewe film28.Daarom, soos die temperatuur styg, los die passiverende film wat op die oppervlak van die metaalsubstraat gevorm word op en kraak, wat die beskermende eienskappe van die substraat verswak en die korrosiebestandheid van die materiaal verswak29.
Deur die ZSimDeme-sagteware te gebruik om die impedansiespektrumdata te pas, word die toegeruste ekwivalente stroombaan in Fig. 330 getoon, waar Rs die gesimuleerde oplossingsweerstand is, Q1 die filmkapasitansie is, Rf die weerstand van die gegenereerde passiverende film is, Q2 die dubbele is. laag kapasitansie, en Rct is die lading-oordragweerstand.Uit die resultate van inpas in tabel.3 toon dat namate die temperatuur van die gesimuleerde oplossing toeneem, die waarde van n1 van 0.841 tot 0.769 afneem, wat 'n toename in die gaping tussen die twee-laag kapasitors en 'n afname in digtheid aandui.Die ladingoordragweerstand Rct het geleidelik van 2.958×1014 tot 2.541×103 Ω cm2 afgeneem, wat 'n geleidelike afname in die korrosieweerstand van die materiaal aangedui het.Die weerstand van die oplossing Rs het van 2.953 tot 2.469 Ω cm2 afgeneem, en die kapasitansie Q2 van die passiverende film het van 5.430 10-4 tot 1.147 10-3 Ω cm2 afgeneem, die geleidingsvermoë van die oplossing het toegeneem, die stabiliteit van die passiverende film het afgeneem , en die oplossing Cl-, SO42-, ens.) in die medium neem toe, wat die vernietiging van die passiverende film versnel31.Dit lei tot 'n afname in die filmweerstand Rf (van 4662 tot 849 Ω cm2) en 'n afname in die polarisasieweerstand Rp (Rct+Rf) wat op die oppervlak van die dupleks vlekvrye staal gevorm word.
Daarom beïnvloed die temperatuur van die oplossing die korrosiebestandheid van DSS 2205. By 'n lae temperatuur van die oplossing vind 'n reaksieproses plaas tussen die katode en die anode in die teenwoordigheid van Fe2 +, wat bydra tot die vinnige oplos en korrosie van die anode, sowel as die passivering van die film wat op die oppervlak gevorm word, meer volledig en hoër Digtheid, groter weerstand lading oordrag tussen oplossings, vertraag die oplos van die metaal matriks en vertoon beter weerstand teen korrosie.Soos die temperatuur van die oplossing toeneem, neem die weerstand teen lading-oordrag Rct af, die reaksietempo tussen ione in die oplossing versnel en die diffusietempo van aggressiewe ione versnel, sodat die aanvanklike korrosieprodukte weer op die oppervlak van die substraat vanaf die oppervlak van die metaalsubstraat.'n Dunner passiverende film verswak die beskermende eienskappe van die substraat.
Op fig.Figuur 4 toon die dinamiese potensiaalpolarisasiekurwes van 2205 DSS in gesimuleerde oplossings wat 100 g/L Cl– en versadigde CO2 by verskillende temperature bevat.Dit kan uit die figuur gesien word dat wanneer die potensiaal in die reeks van -0.4 tot 0.9 V is, die anodekrommes by verskillende temperature duidelike passiveringsstreke het, en die selfkorrosiepotensiaal is ongeveer -0.7 tot -0.5 V. Soos die digtheid verhoog stroom tot 100 μA/cm233 die anodekromme word gewoonlik die putpotensiaal (Eb of Etra) genoem.Soos die temperatuur styg, verminder die passiveringsinterval, neem die selfkorrosiepotensiaal af, die korrosiestroomdigtheid is geneig om te verhoog, en die polarisasiekromme skuif af na regs, wat aandui dat die film wat deur DSS 2205 in die gesimuleerde oplossing gevorm word aktief is aktiwiteit.inhoud van 100 g/l Cl– en versadigde CO2, verhoog sensitiwiteit vir putkorrosie, word maklik beskadig deur aggressiewe ione, wat lei tot verhoogde korrosie van die metaalmatriks en 'n afname in korrosieweerstand.
Dit kan uit Tabel 4 gesien word dat wanneer die temperatuur van 30°C tot 45°C styg, die ooreenstemmende oorpassiveringspotensiaal effens afneem, maar die passiveringsstroomdigtheid van die ooreenstemmende grootte neem aansienlik toe, wat aandui dat die beskerming van die passiveringsfilm onder hierdie toestande neem toe met toenemende temperatuur.Wanneer die temperatuur 60°C bereik, neem die ooreenstemmende putpotensiaal aansienlik af, en hierdie neiging word duideliker namate die temperatuur styg.Daar moet kennis geneem word dat by 75°C 'n beduidende verbygaande stroompiek in die figuur verskyn, wat die teenwoordigheid van metstabiele putkorrosie op die monsteroppervlak aandui.
Daarom, met 'n toename in die temperatuur van die oplossing, neem die hoeveelheid suurstof wat in die oplossing opgelos is af, die pH-waarde van die filmoppervlak verminder en die stabiliteit van die passiverende film neem af.Daarbenewens, hoe hoër die temperatuur van die oplossing, hoe hoër is die aktiwiteit van aggressiewe ione in die oplossing en hoe hoër is die tempo van skade aan die oppervlakfilmlaag van die substraat.Oksiede wat in die filmlaag gevorm word, val maklik af en reageer met katione in die filmlaag om oplosbare verbindings te vorm, wat die waarskynlikheid van pitting verhoog.Aangesien die geregenereerde filmlaag relatief los is, is die beskermende effek op die substraat laag, wat die korrosie van die metaalsubstraat verhoog.Die resultate van die dinamiese polarisasiepotensiaaltoets stem ooreen met die resultate van impedansiespektroskopie.
Op fig.Figuur 5a toon Dit kurwe vir 2205 DSS in 'n modeloplossing wat 100 g/L Cl– en versadigde CO2 bevat.Die passiveringsstroomdigtheid as 'n funksie van tyd is verkry na polarisasie by verskillende temperature vir 1 uur by 'n potensiaal van -300 mV (relatief tot Ag/AgCl).Dit kan gesien word dat die passiveringsstroomdigtheidstendens van 2205 DSS by dieselfde potensiaal en verskillende temperature basies dieselfde is, en die neiging neem geleidelik af met tyd en is geneig om glad te wees.Soos die temperatuur geleidelik toegeneem het, het die passiveringsstroomdigtheid van 2205 DSS toegeneem, wat ooreenstem met die resultate van polarisasie, wat ook aangedui het dat die beskermende eienskappe van die filmlaag op die metaalsubstraat afgeneem het met toenemende oplossingstemperatuur.
Potensiostatiese polarisasiekrommes van 2205 DSS by dieselfde filmvormingspotensiaal en verskillende temperature.(a) Stroomdigtheid teenoor tyd, (b) Passiewe filmgroeilogaritme.
Ondersoek die verband tussen passiveringsstroomdigtheid en tyd by verskillende temperature vir dieselfde filmvormingspotensiaal, soos getoon in (1)34:
Waar i die passiveringsstroomdigtheid by die filmvormingspotensiaal is, A/cm2.A is die oppervlakte van die werkende elektrode, cm2.K is die helling van die kromme wat daarop gepas is.t tyd, s
Op fig.5b toon logI en logt kurwes vir 2205 DSS by verskillende temperature by dieselfde filmvormingspotensiaal.Volgens die literatuurdata,35, wanneer die lyn skuins K = -1, is die filmlaag wat op die oppervlak van die substraat gevorm word digter en het dit beter korrosiebestandheid teenoor die metaalsubstraat.En wanneer die reguitlyn skuins K = -0.5, is die filmlaag wat op die oppervlak gevorm word, los, bevat baie klein gaatjies en het swak weerstand teen die metaalsubstraat.Dit kan gesien word dat by 30°C, 45°C, 60°C en 75°C die struktuur van die filmlaag verander van digte porieë na los porieë in ooreenstemming met die gekose lineêre helling.Volgens die Point Defect Model (PDM)36,37 kan gesien word dat die toegepaste potensiaal tydens die toets nie die stroomdigtheid beïnvloed nie, wat aandui dat die temperatuur die meting van die anodestroomdigtheid tydens die toets direk beïnvloed, dus die stroom neem toe met toenemende temperatuur.oplossing, en die digtheid van 2205 DSS verhoog, en die weerstand teen korrosie verminder.
Die halfgeleier-eienskappe van die dunfilmlaag wat op die DSS gevorm word, beïnvloed die korrosieweerstand38, die tipe halfgeleier en die draerdigtheid van die dunfilmlaag beïnvloed die krake en putvorming van die dunfilmlaag DSS39,40 waar die kapasitansie C en E van die potensiële dun filmlaag voldoen aan die verhouding MS, die ruimtelading van die halfgeleier word op die volgende manier bereken:
In die formule is ε die permittiwiteit van die passiverende film by kamertemperatuur, gelyk aan 1230, ε0 is die vakuumpermitiwiteit, gelyk aan 8.85 × 10–14 F/cm, E is die sekondêre lading (1.602 × 10–19 C) ;ND is die digtheid van n-tipe halfgeleierskenkers, cm–3, NA is die aanvaarderdigtheid van p-tipe halfgeleier, cm–3, EFB is die platbandpotensiaal, V, K is Boltzmann se konstante, 1,38 × 10–3 .23 J/K, T – temperatuur, K.
Die helling en snypunt van die paslyn kan bereken word deur 'n lineêre skeiding te pas by die gemete MS-kromme, toegepaste konsentrasie (ND), aanvaarde konsentrasie (NA) en platbandpotensiaal (Efb)42.
Op fig.6 toon die Mott-Schottky-kromme van die oppervlaklaag van 'n 2205 DSS film gevorm in 'n gesimuleerde oplossing wat 100 g/l Cl- bevat en versadig met CO2 by 'n potensiaal (-300 mV) vir 1 uur.Dit kan gesien word dat alle dunfilmlae wat by verskillende temperature gevorm word, die eienskappe van n+p-tipe bipolêre halfgeleiers het.Die n-tipe halfgeleier het oplossing anioon selektiwiteit, wat kan verhoed dat vlekvrye staal katione in die oplossing deur die passiveringsfilm diffundeer, terwyl die p-tipe halfgeleier katioon-selektiwiteit het, wat kan verhoed dat die korrosiewe anione in oplossing passiveringskruisings Die film kom uit op die oppervlak van die substraat 26 .Dit kan ook gesien word dat daar 'n gladde oorgang tussen die twee passingskrommes is, die film in 'n platbandtoestand is, en die platbandpotensiaal Efb kan gebruik word om die posisie van die energieband van 'n halfgeleier te bepaal en die elektrochemiese daarvan te evalueer stabiliteit43..
Volgens die MC-krommepassingsresultate wat in Tabel 5 getoon word, is die uitgaande konsentrasie (ND) en die ontvangkonsentrasie (NA) en die platbandpotensiaal Efb 44 van dieselfde orde van grootte bereken.Die digtheid van die toegepaste draerstroom kenmerk hoofsaaklik puntdefekte in die ruimteladingslaag en die putpotensiaal van die passiverende film.Hoe hoër die konsentrasie van die toegepaste draer, hoe makliker breek die filmlaag en hoe groter is die waarskynlikheid van substraatkorrosie45.Daarbenewens, met 'n geleidelike toename in die temperatuur van die oplossing, het die ND-emittorkonsentrasie in die filmlaag toegeneem van 5,273×1020 cm-3 tot 1,772×1022 cm-3, en die NA-gasheerkonsentrasie het van 4,972×1021 tot 4,592 toegeneem. ×1023.cm – soos in fig.3, verhoog die platbandpotensiaal van 0,021 V tot 0,753 V, die aantal draers in die oplossing neem toe, die reaksie tussen ione in die oplossing verskerp, en die stabiliteit van die filmlaag neem af.Soos die temperatuur van die oplossing toeneem, hoe kleiner die absolute waarde van die helling van die benaderende lyn, hoe groter is die digtheid van draers in die oplossing, hoe hoër is die diffusietempo tussen ione, en hoe groter is die aantal ioonvakansies op die oppervlak van die filmlaag., waardeur die metaalsubstraat, stabiliteit en korrosiebestandheid 46,47 verminder word.
Die chemiese samestelling van die film het 'n beduidende uitwerking op die stabiliteit van metaalkatione en die prestasie van halfgeleiers, en die verandering in temperatuur het 'n belangrike uitwerking op die vorming van 'n vlekvrye staalfilm.Op fig.Figuur 7 toon die volle XPS-spektrum van die oppervlaklaag van 'n 2205 DSS-film in 'n gesimuleerde oplossing wat 100 g/L Cl– en versadigde CO2 bevat.Die hoofelemente in films wat deur skyfies by verskillende temperature gevorm word, is basies dieselfde, en die hoofkomponente van die films is Fe, Cr, Ni, Mo, O, N en C. Daarom is die hoofkomponente van die filmlaag Fe , Cr, Ni, Mo, O, N en C. Houer met Cr-oksiede, Fe-oksiede en -hidroksiede en 'n klein hoeveelheid Ni- en Mo-oksiede.
Volle XPS 2205 DSS-spektra geneem by verskillende temperature.(a) 30°С, (b) 45°С, (c) 60°С, (d) 75°С.
Die hoofsamestelling van die film hou verband met die termodinamiese eienskappe van die verbindings in die passiverende film.Volgens die bindingsenergie van die hoofelemente in die filmlaag, gegee in tabel.6, kan gesien word dat die kenmerkende spektrale pieke van Cr2p3/2 verdeel word in metaal Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), en Cr(OH)3 ( 575.4 ± 0. 1 eV) as getoon in Figuur 8a, waarin die oksied wat deur die Cr-element gevorm word die hoofkomponent in die film is, wat 'n belangrike rol speel in die korrosiebestandheid van die film en sy elektrochemiese werkverrigting.Die relatiewe piekintensiteit van Cr2O3 in die filmlaag is hoër as dié van Cr(OH)3.Soos die vastestofoplossingstemperatuur egter toeneem, verswak die relatiewe piek van Cr2O3 geleidelik, terwyl die relatiewe piek van Cr(OH)3 geleidelik toeneem, wat die ooglopende transformasie van die hoof Cr3+ in die filmlaag van Cr2O3 na Cr(OH) aandui. 3, en die temperatuur van die oplossing verhoog.
Die bindingsenergie van die pieke van die kenmerkende spektrum van Fe2p3/2 bestaan hoofsaaklik uit vier pieke van die metaaltoestand Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV ) en Fe3OOH (71) eV) ± 0.3 eV), soos getoon in Fig. 8b, is Fe hoofsaaklik teenwoordig in die gevormde film in die vorm van Fe2+ en Fe3+.Fe2+ van FeO oorheers Fe(II) by laer bindingsenergie-pieke, terwyl Fe3O4- en Fe(III) FeOOH-verbindings oorheers by hoër bindingsenergie-pieke48,49.Die relatiewe intensiteit van die Fe3+-piek is hoër as dié van Fe2+, maar die relatiewe intensiteit van die Fe3+-piek neem af met toenemende oplossingstemperatuur, en die relatiewe intensiteit van die Fe2+-piek neem toe, wat 'n verandering in die hoofstof in die filmlaag aandui vanaf Fe3+ na Fe2+ om die temperatuur van die oplossing te verhoog.
Die kenmerkende spektrale pieke van Mo3d5/2 bestaan hoofsaaklik uit twee piekposisies Mo3d5/2 en Mo3d3/243.50, terwyl Mo3d5/2 metaalagtige Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) en Mo6+ (±V. 2.9. ), terwyl Mo3d3/2 ook metaal-Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4+ (231.5 ± 0.2 eV) en Mo6+ (232, 8 ± 0.1 eV) bevat soos in Figuur 8c getoon, dus bestaan die Mo-elemente in die meer as drie valensie toestand van die filmlaag.Die bindingsenergieë van die kenmerkende spektrale pieke van Ni2p3/2 bestaan uit Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) en NiO (854.1 ± 0.2 eV), soos onderskeidelik in Fig. 8g getoon.Die kenmerkende N1s-piek bestaan uit N (399.6 ± 0.3 eV), soos getoon in Fig. 8d.Kenmerkende O1s-pieke sluit in O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) en H2O (531.8 ± 0.3 eV), soos getoon in Fig. Die hoofkomponente van die filmlaag is (OH- en O2 -) , wat hoofsaaklik gebruik word vir die oksidasie of waterstofoksidasie van Cr en Fe in die filmlaag.Die relatiewe piekintensiteit van OH- het aansienlik toegeneem namate die temperatuur van 30°C tot 75°C toegeneem het.Daarom, met 'n toename in temperatuur, verander die hoofmateriaalsamestelling van O2- in die filmlaag van O2- na OH- en O2-.
Op fig.Figuur 9 toon die mikroskopiese oppervlakmorfologie van monster 2205 DSS na dinamiese potensiaalpolarisasie in 'n modeloplossing wat 100 g/L Cl– en versadigde CO2 bevat.Dit kan gesien word dat op die oppervlak van die monsters wat by verskillende temperature gepolariseer is, daar korrosieputte van verskillende grade is, dit vind plaas in 'n oplossing van aggressiewe ione, en met 'n toename in die temperatuur van die oplossing vind meer ernstige korrosie plaas op die oppervlak van die monsters.substraat.Die aantal putputte per oppervlakte-eenheid en die diepte van korrosiesentrums neem toe.
Korrosiekurwes van 2205 DSS in modeloplossings wat 100 g/l Cl– en versadigde CO2 by verskillende temperature bevat (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c .
Daarom sal 'n toename in temperatuur die aktiwiteit van elke komponent van die DSS verhoog, sowel as die aktiwiteit van aggressiewe ione in 'n aggressiewe omgewing verhoog, wat 'n sekere mate van skade aan die monsteroppervlak veroorsaak, wat die putaktiwiteit sal verhoog., en die vorming van korrosieputte sal toeneem.Die tempo van produkvorming sal toeneem en die korrosiebestandheid van die materiaal sal afneem51,52,53,54,55.
Op fig.10 toon die morfologie en putdiepte van 'n 2205 DSS monster gepolariseer met 'n ultra hoë velddiepte optiese digitale mikroskoop.Uit fig.10a toon dat kleiner korrosieputte ook rondom groot putte verskyn het, wat aandui dat die passiverende film op die monsteroppervlak gedeeltelik vernietig is met die vorming van korrosieputte by 'n gegewe stroomdigtheid, en die maksimum putdiepte was 12.9 µm.soos in Figuur 10b getoon.
DSS toon beter weerstand teen korrosie, die hoofrede is dat die film wat op die oppervlak van die staal gevorm word, goed beskerm word in oplossing, Mott-Schottky, volgens die bogenoemde XPS resultate en verwante literatuur 13,56,57,58, die film hoofsaaklik gaan deur die volgende Dit is die proses van oksidasie van Fe en Cr.
Fe2+ los maklik op en presipiteer by die koppelvlak 53 tussen die film en oplossing, en die katodiese reaksieproses is soos volg:
In die geroeste toestand word 'n tweelaag strukturele film gevorm, wat hoofsaaklik bestaan uit 'n binnelaag yster- en chroomoksiede en 'n buitenste hidroksiedlaag, en ione groei gewoonlik in die porieë van die film.Die chemiese samestelling van die passiverende film hou verband met sy halfgeleier eienskappe, soos bewys deur die Mott-Schottky-kromme, wat aandui dat die samestelling van die passiverende film n+p-tipe is en bipolêre eienskappe het.Die XPS resultate toon dat die buitenste laag van die passiverende film hoofsaaklik saamgestel is uit Fe oksiede en hidroksiede wat n-tipe halfgeleier eienskappe vertoon, en die binneste laag is hoofsaaklik saamgestel uit Cr oksiede en hidroksiede wat p-tipe halfgeleier eienskappe vertoon.
2205 DSS het 'n hoë weerstand as gevolg van sy hoë Cr17.54-inhoud en vertoon verskillende grade van pitting as gevolg van mikroskopiese galvaniese korrosie55 tussen dupleksstrukture.Putkorrosie is een van die mees algemene tipes korrosie in DSS, en temperatuur is een van die belangrike faktore wat die gedrag van putkorrosie beïnvloed en het 'n impak op die termodinamiese en kinetiese prosesse van die DSS-reaksie60,61.Tipies, in 'n gesimuleerde oplossing met 'n hoë konsentrasie van Cl– en versadigde CO2, beïnvloed die temperatuur ook die vorming van putte en die aanvang van krake tydens spanningskorrosie krake onder die spanning korrosie krake, en die kritieke temperatuur van put word bepaal om te evalueer die weerstand teen korrosie.DSS.Die materiaal, wat die sensitiwiteit van die metaalmatriks vir temperatuur weerspieël, word algemeen gebruik as 'n belangrike verwysing in materiaalkeuse in ingenieurstoepassings.Die gemiddelde kritieke puttemperatuur van 2205 DSS in die gesimuleerde oplossing is 66.9°C, wat 25.6°C hoër is as dié van Super 13Cr vlekvrye staal met 3.5% NaCl, maar die maksimum putdiepte het 12.9 µm62 bereik.Die elektrochemiese resultate het verder bevestig dat die horisontale streke van die fasehoek en frekwensie vernou met toenemende temperatuur, en namate die fasehoek van 79° tot 58° afneem, word die waarde van die |Z|verminder van 1,26×104 tot 1,58×103 Ω cm2.ladingoordragweerstand Rct het van 2.958 1014 tot 2.541 103 Ω cm2 afgeneem, oplossingweerstand Rs het van 2.953 tot 2.469 Ω cm2 afgeneem, filmweerstand Rf het van 5.430 10-4 cm2 tot 1.147 10-3 cm2 afgeneem.Die geleidingsvermoë van die aggressiewe oplossing neem toe, die stabiliteit van die metaalmatriksfilmlaag neem af, dit los op en kraak maklik.Die selfkorrosiestroomdigtheid het van 1,482 tot 2,893×10-6 A cm-2 toegeneem, en die selfkorrosiepotensiaal het van -0,532 tot -0,621V afgeneem.Dit kan gesien word dat die verandering in temperatuur die integriteit en digtheid van die filmlaag beïnvloed.
Inteendeel, 'n hoë konsentrasie Cl- en 'n versadigde oplossing van CO2 verhoog geleidelik die adsorpsiekapasiteit van Cl- op die oppervlak van die passiverende film met toenemende temperatuur, die stabiliteit van die passiveringsfilm word onstabiel, en die beskermende effek op die substraat word swakker en die vatbaarheid vir pitting neem toe.In hierdie geval neem die aktiwiteit van korrosiewe ione in die oplossing toe, die suurstofinhoud neem af, en die oppervlakfilm van die geroeste materiaal is moeilik om vinnig te herstel, wat gunstiger toestande skep vir verdere adsorpsie van korrosiewe ione op die oppervlak.Materiële vermindering63.Robinson et al.[64] het getoon dat met 'n toename in die temperatuur van die oplossing, die groeitempo van putte versnel, en die diffusietempo van ione in die oplossing neem ook toe.Wanneer die temperatuur tot 65 °C styg, vertraag die oplossing van suurstof in 'n oplossing wat Cl-ione bevat die katodiese reaksieproses, die tempo van putvorming word verminder.Han20 het die effek van temperatuur op die korrosiegedrag van 2205 dupleks vlekvrye staal in 'n CO2-omgewing ondersoek.Die resultate het getoon dat 'n toename in temperatuur die hoeveelheid korrosieprodukte en die area van krimpholtes op die oppervlak van die materiaal verhoog het.Net so, wanneer die temperatuur tot 150°C styg, breek die oksiedfilm op die oppervlak, en die digtheid van kraters is die hoogste.Lu4 het die effek van temperatuur op die korrosiegedrag van 2205 dupleks vlekvrye staal ondersoek vanaf passivering tot aktivering in 'n geotermiese omgewing wat CO2 bevat.Hul resultate toon dat by 'n toetstemperatuur onder 150 °C, die gevormde film 'n kenmerkende amorfe struktuur het, en die binne-koppelvlak bevat 'n nikkelryke laag, en by 'n temperatuur van 300 °C het die resulterende korrosieproduk 'n nanoskaalstruktuur .-polikristallyne FeCr2O4, CrOOH en NiFe2O4.
Op fig.11 is 'n diagram van die korrosie- en filmvormingsproses van 2205 DSS.Voor gebruik vorm 2205 DSS 'n passiverende film in die atmosfeer.Nadat dit in 'n omgewing gedompel is wat 'n oplossing simuleer wat oplossings met 'n hoë inhoud van Cl- en CO2 bevat, word die oppervlak vinnig omring deur verskeie aggressiewe ione (Cl-, CO32-, ens.).).J. Banas 65 het tot die gevolgtrekking gekom dat in 'n omgewing waar CO2 gelyktydig teenwoordig is, die stabiliteit van die passiverende film op die oppervlak van die materiaal sal afneem met tyd, en die gevormde koolsuur is geneig om die geleidingsvermoë van ione in die passiverende te verhoog. laag.film en versnelling van oplossing van ione in 'n passiverende film.passiverende film.Dus, die filmlaag op die monsteroppervlak is in 'n dinamiese ewewigstadium van ontbinding en herpassivering66, Cl- verminder die tempo van vorming van die oppervlakfilmlaag, en klein kuiltjies verskyn op die aangrensende area van die filmoppervlak, soos getoon in Figuur 3. Wys.Soos getoon in Figuur 11a en b, verskyn klein onstabiele korrosieputte terselfdertyd.Soos die temperatuur styg, neem die aktiwiteit van korrosiewe ione in oplossing op die filmlaag toe, en die diepte van die piepklein onstabiele putte neem toe totdat die filmlaag heeltemal deur die deursigtige een gepenetreer word, soos in Figuur 11c getoon.Met 'n verdere toename in die temperatuur van die oplosmedium versnel die inhoud van opgeloste CO2 in die oplossing, wat lei tot 'n afname in die pH-waarde van die oplossing, 'n toename in die digtheid van die kleinste onstabiele korrosieputte op die SPP-oppervlak , die diepte van die aanvanklike korrosieputte brei uit en verdiep, en die passiverende film op die monsteroppervlak Soos die dikte afneem, word die passivering van die film meer geneig tot pitting soos getoon in Figuur 11d.En die elektrochemiese resultate het ook bevestig dat die verandering in temperatuur 'n sekere effek op die integriteit en digtheid van die film het.Dit kan dus gesien word dat korrosie in oplossings versadig met CO2 wat hoë konsentrasies Cl- bevat aansienlik verskil van korrosie in oplossings wat lae konsentrasies Cl-67,68 bevat.
Korrosie proses 2205 DSS met die vorming en vernietiging van 'n nuwe film.(a) Proses 1, (b) Proses 2, (c) Proses 3, (d) Proses 4.
Die gemiddelde kritieke puttemperatuur van 2205 DSS in 'n gesimuleerde oplossing wat 100 g/l Cl– en versadigde CO2 bevat is 66.9 ℃, en die maksimum putdiepte is 12.9 µm, wat die korrosieweerstand van 2205 DSS verminder en die sensitiwiteit vir putte verhoog.temperatuurverhoging.
Postyd: 16 Feb 2023