Dankon pro vizito de Nature.com.Vi uzas retumilon kun limigita CSS-subteno.Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu Kongruo-Reĝimon en Internet Explorer).Krome, por certigi daŭran subtenon, ni montras la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Montras karuselon de tri diapozitivoj samtempe.Uzu la butonojn Antaŭa kaj Sekva por moviĝi tra tri diapozitivoj samtempe, aŭ uzu la glitilbutonojn ĉe la fino por moviĝi tra tri diapozitivoj samtempe.
Duplex 2205 neoksidebla ŝtalo (DSS) havas bonan korodan reziston pro sia tipa dupleksa strukturo, sed la ĉiam pli severa CO2-enhava oleo kaj gaso medio rezultigas diversajn gradojn da korodo, precipe truado, kiu serioze minacas la sekurecon kaj fidindecon de oleo kaj natura. gasaj aplikoj.disvolviĝo de gaso.En ĉi tiu laboro, merga testo kaj elektrokemia testo estas uzataj en kombinaĵo kun lasera konfokusa mikroskopio kaj Rentgenfota fotoelektrona spektroskopio.La rezultoj montris ke la meza kritika temperaturo por interbatado de 2205 DSS estis 66.9 °C.Kiam la temperaturo estas pli alta ol 66,9 ℃, la potencialo de disrompo de putriĝo, la intervalo de pasivado kaj la potencialo de memkorodo estas reduktitaj, la denseco de kurento de pasiva grandeco pliiĝas, kaj la sentiveco de truado pliiĝas.Kun plia kresko de temperaturo, la radiuso de la kapacita arko 2205 DSS malpliiĝas, la surfaca rezisto kaj la rezisto de transigo de ŝargo iom post iom malpliiĝas, kaj ankaŭ la denseco de donacantoj kaj akceptantoj en la filmtavolo de la produkto kun n + p-bipolusaj trajtoj ankaŭ pliiĝas, la enhavo de Cr-oksidoj en la interna tavolo de la filmo malpliiĝas, pliigas la enhavon de Fe-oksidoj en la ekstera tavolo, la malfondo de la filmtavolo pliiĝas, la stabileco malpliiĝas, la nombro da fosaĵoj kaj la pora grandeco pliiĝas.
En la kunteksto de rapida ekonomia kaj socia disvolviĝo kaj socia progreso, la postulo pri nafto-gasaj rimedoj daŭre kreskas, devigante la nafto-gasan disvolviĝon iom post iom moviĝi al la sudokcidentaj kaj eksterlandaj areoj kun pli severaj kondiĉoj kaj medio, do la funkciaj kondiĉoj de subtrua tubo fariĝas pli kaj pli severa..Malboniĝo 1,2,3.En la kampo de esploro de petrolo kaj gaso, kiam la kresko de CO2 4 kaj saleco kaj kloro enhavo 5, 6 en la produktita fluido, ordinara 7 karbona ŝtalo tubo estas submetata al serioza korodo, eĉ se korodo inhibitoroj estas pumpitaj en la tubo ŝnuro, korodo ne povas esti efike subpremita ŝtalo ne plu povas plenumi la postulojn de longtempa operacio en severaj koroda CO28,9,10 medioj.La esploristoj turnis sin al dupleksaj neoksideblaj ŝtaloj (DSS) kun pli bona koroda rezisto.2205 DSS, la enhavo de ferrito kaj aŭstenito en la ŝtalo estas ĉirkaŭ 50%, havas bonegajn mekanikajn proprietojn kaj korodan reziston, la surfaca pasiva filmo estas densa, havas bonegan unuforman korodan reziston, la prezo estas pli malalta ol tiu de nikel-bazitaj alojoj 11 , 12. Tiel, 2205 DSS estas ofte uzata kiel premujo en koroda medio, naftoputo envolvaĵo en koroda CO2 medio, akvofridigilo por kondensiga sistemo en enmara petrolo kaj kemiaj kampoj 13, 14, 15, sed 2205 DSS ankaŭ povas havi korodan truadon. en servo.
Nuntempe, multaj studoj pri CO2- kaj Cl-pitting korodo 2205 DSS estis faritaj en la lando kaj eksterlande [16,17,18].Ebrahimi19 trovis, ke aldoni kaliodikromatsalon al NaCl-solvo povas malhelpi 2205 DSS-pitting, kaj pliigi la koncentriĝon de kaliodikromato pliigas la kritikan temperaturon de 2205 DSS-pitting.Tamen, la putra potencialo de 2205 DSS pliiĝas pro la aldono de certa koncentriĝo de NaCl al kaliodikromato kaj malpliiĝas kun kreskanta NaCl koncentriĝo.Han20 montras, ke je 30 ĝis 120 °C, la strukturo de 2205 DSS pasiva filmo estas miksaĵo de Cr2O3 interna tavolo, FeO ekstera tavolo, kaj riĉa Cr;kiam la temperaturo altiĝas ĝis 150 °C, la pasiva filmo dissolviĝas., la interna strukturo ŝanĝiĝas al Cr2O3 kaj Cr(OH)3, kaj la ekstera tavolo ŝanĝiĝas al Fe(II,III) oksido kaj Fe(III) hidroksido.Peguet21 trovis, ke senmova truado de S2205 rustorezista ŝtalo en NaCl-solvo kutime okazas ne sub la kritika pitting-temperaturo (CPT) sed en la transforma temperaturo-intervalo (TTI).Thiadi22 konkludis, ke kiam la koncentriĝo de NaCl pliiĝas, la korodrezisto de S2205 DSS signife malpliiĝas, kaj ju pli negativa la aplikata potencialo, des pli malbona la korodrezisto de la materialo.
En ĉi tiu artikolo, dinamika potenciala skanado, impedanca spektroskopio, konstanta potencialo, Mott-Schottky-kurbo kaj optika elektrona mikroskopio estis uzataj por studi la efikon de alta saleco, alta Cl-koncentriĝo kaj temperaturo sur la koroda konduto de 2205 DSS.kaj fotoelektrona spektroskopio, kiu disponigas la teorian bazon por la sekura operacio de la 2205 DSS en nafto kaj gasmedioj enhavantaj CO2.
La testa materialo estas elektita el solvtraktita ŝtalo 2205 DSS (ŝtalo grado 110ksi), kaj la ĉefa kemia konsisto estas montrita en Tabelo 1.
La grandeco de la elektrokemia specimeno estas 10 mm × 10 mm × 5 mm, ĝi estas purigita per acetono por forigi oleon kaj absolutan etanolon kaj sekigita.La dorso de la testpeco estas lutita por konekti la taŭgan longon de kupra drato.Post veldado, uzu multimetron (VC9801A) por kontroli la elektran konduktivecon de la veldita testpeco, kaj poste sigelu la nefunkciantan surfacon per epoksio.Uzu 400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# silicio-karburan akvon sablon por poluri la laborsurfacon sur la polura maŝino kun 0.25um polura agento ĝis la surfaca malglateco Ra≤1.6um, kaj fine purigu kaj enmetu la termostaton. .
Priston (P4000A) elektrokemia laborstacio kun tri-elektroda sistemo estis uzita.Platena elektrodo (Pt) kun areo de 1 cm2 funkciis kiel la helpelektrodo, DSS 2205 (kun areo de 1 cm2) estis uzata kiel laborelektrodo, kaj referenca elektrodo (Ag/AgCl) estis uzata. uzata.La modela solvo uzata en la testo estis preparita laŭ (Tabelo 2).Antaŭ la testo, altpura N2-solvo (99,99%) estis pasita dum 1 h, kaj tiam CO2 estis pasita dum 30 min por maloksigenigi la solvon., kaj CO2 en la solvo ĉiam estis en stato de saturiĝo.
Unue, metu la specimenon en la tankon enhavanta la testan solvon, kaj metu ĝin en konstantan temperaturan akvobanon.La komenca agorda temperaturo estas 2 °C, kaj la temperaturaltiĝo estas kontrolita kun rapideco de 1 °C/min, kaj la temperaturo estas kontrolita.je 2-80 °C.Celsius.La testo komenciĝas ĉe konstanta potencialo (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) kaj la testkurbo estas It-kurbo.Laŭ la normo pri kritika testtemperaturo, la It-kurbo povas esti konata.La temperaturo ĉe kiu la nuna denseco pliiĝas al 100 μA/cm2 estas nomita la kritika piktemperaturo.La meza kritika temperaturo por truado estas 66.9 °C.La testtemperaturoj por la polariza kurbo kaj la impedanca spektro estis elektitaj por esti 30 °C, 45 °C, 60 °C kaj 75 °C, respektive, kaj la testo estis ripetita trifoje sub la samaj specimenaj kondiĉoj por redukti eblajn deviojn.
Metalprovaĵo eksponita al la solvo unue estis polarigita ĉe katodpotencialo (-1.3 V) dum 5 min antaŭ testado de la potentiodinamika poluskurbo por elimini la oksidan filmon formitan sur la laborsurfaco de la provaĵo, kaj tiam ĉe malferma cirkvitopotencialo de 1 h ĝis la koroda tensio ne estos establita.La skana indico de la dinamika potenciala polusiĝokurbo estis fiksita al 0.333mV/s, kaj la skana intervalpotencialo estis fiksita al -0.3~1.2V kontraŭ OCP.Por certigi la precizecon de la testo, la samaj testkondiĉoj estis ripetitaj 3 fojojn.
Programaro por testado de impedanca spektro - Versa Studio.La testo unue estis farita ĉe konstanta malferma-cirkvita potencialo, la amplitudo de la alterna perturba tensio estis fiksita al 10 mV, kaj la mezurfrekvenco estis fiksita al 10-2-105 Hz.spektrodatenoj post testado.
Nuna tempo-kurbo-testprocezo: elektu malsamajn pasivigpotencialojn laŭ la rezultoj de la anoda polusiĝkurbo, mezuru la It-kurbon ĉe konstanta potencialo, kaj ĝustigu la duoblan logaritman kurbon por kalkuli la deklivon de la konvenita kurbo por filmanalizo.la mekanismo de formado de la pasiva filmo.
Post kiam la malferma cirkvita tensio stabiliĝas, faru provon de Mott-Schottky-kurbo.Testu potencialan skanan gamon 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), skanan indicon 20mV/s, testan frekvencon fiksitan al 1000Hz, ekscita signalo 5mV.
Uzu Rentgenfotan fotoelektronan spektroskopion (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) por ŝpruci testi la konsiston kaj kemian staton de la surfaca pasiva filmo post 2205 DSS-filmformado kaj plenumi mezurajn datumojn pint-taŭgan prilaboradon per supera programaro.kompare kun datumbazoj de atomspektroj kaj rilata literaturo23 kaj kalibrita uzante C1s (284.8 eV).La morfologio de korodo kaj la profundo de fosaĵoj sur la provaĵoj estis karakterizitaj per ultra-profunda optika cifereca mikroskopo (Zeiss Smart Zoom5, Germanio).
La specimeno estis testita je la sama potencialo (-0.6142 V rel. Ag/AgCl) per la konstanta potenciala metodo kaj la koroda kurbo estis registrita kun tempo.Laŭ la CPT-testnormo, la polariza kurenta denseco iom post iom pliiĝas kun pliiĝanta temperaturo.1 montras la kritikan pikan temperaturon de 2205 DSS en ŝajniga solvaĵo enhavanta 100 g/L Cl– kaj saturitan CO2.Oni povas vidi, ke ĉe malalta temperaturo de la solvo, la nuna denseco praktike ne ŝanĝiĝas kun pliiĝanta testa tempo.Kaj kiam la temperaturo de la solvo pliiĝis al certa valoro, la nuna denseco pliiĝis rapide, indikante, ke la rapideco de dissolvo de la pasiva filmo pliiĝis kun la pliiĝo de la temperaturo de la solvo.Kiam la temperaturo de la solida solvaĵo pliiĝas de 2 °C ĝis ĉirkaŭ 67 °C, la polusiga kurenta denseco de 2205DSS pliiĝas al 100µA/cm2, kaj la averaĝa kritika krudtemperaturo de 2205DSS estas 66,9 °C, kio estas ĉirkaŭ 16,6 °C. pli alta ol la 2205DSS.norma 3.5 pezo.% NaCl (0,7 V)26.La kritika piktemperaturo dependas de la aplikata potencialo en la tempo de mezurado: ju pli malalta la aplikata potencialo, des pli alta la mezurita kritika piktemperaturo.
Piki kritikan temperaturon de 2205 dupleksa neoksidebla ŝtalo en ŝajniga solvo enhavanta 100 g/L Cl– kaj saturitan CO2.
Sur fig.2 montras ac impedanco-intrigojn de la 2205 DSS en ŝajnigaj solvoj enhavantaj 100 g/L Cl- kaj saturitan CO2 ĉe diversaj temperaturoj.Videblas, ke la Nyquist-diagramo de la 2205DSS ĉe diversaj temperaturoj konsistas el altfrekvencaj, mezfrekvencaj kaj malaltfrekvencaj rezist-kapacitancaj arkoj, kaj la rezist-kapacitancaj arkoj ne estas duonrondaj.La radiuso de la kapacita arko reflektas la rezistvaloron de la pasiva filmo kaj la valoron de la ŝarga transiga rezisto dum la elektroda reago.Estas ĝenerale akceptite, ke ju pli granda la radiuso de la kapacita arko, des pli bona estas la koroda rezisto de la metala substrato en solvaĵo27.Je solvtemperaturo de 30 °C, la radiuso de la kapacita arko sur la Nyquist-diagramo kaj la fazangulo sur la diagramo de la impedancmodulo |Z|Bode estas la plej alta kaj 2205 DSS-korodo estas la plej malalta.Ĉar la solvtemperaturo pliiĝas, la |Z|impedanca modulo, arka radiuso kaj solva rezisto malpliiĝas, krome, la faza angulo ankaŭ malpliiĝas de 79 Ω al 58 Ω en la meza frekvenca regiono, montrante larĝan pinton kaj densan internan tavolon kaj maldensa (pora) ekstera tavolo estas la ĉefaj. trajtoj de malhomogena pasiva filmo28.Tial, kiam la temperaturo altiĝas, la pasiva filmo formita sur la surfaco de la metala substrato solvas kaj fendetiĝas, kio malfortigas la protektajn ecojn de la substrato kaj difektas la korodan reziston de la materialo29.
Uzante la ZSimDeme-programaron por konveni la impedancspektrodatenojn, la konvenita ekvivalenta cirkvito estas montrita en Fig. 330, kie Rs estas la ŝajniga solvrezisto, Q1 estas la filmkapacitanco, Rf estas la rezisto de la generita pasiva filmo, Q2 estas la duoblo. tavolkapacitanco, kaj Rct estas la ŝarga transiga rezisto.El la rezultoj de kongruo en tabelo.3 montras, ke kiam la temperaturo de la ŝajniga solvo pliiĝas, la valoro de n1 malpliiĝas de 0,841 ĝis 0,769, kio indikas pliiĝon en la interspaco inter la du-tavolaj kondensiloj kaj malkreskon en denseco.La ŝarĝa transiga rezisto Rct iom post iom malpliiĝis de 2.958×1014 al 2.541×103 Ω cm2, kio indikis laŭpaŝan malkreskon en la koroda rezisto de la materialo.La rezisto de la solvo Rs malpliiĝis de 2,953 al 2,469 Ω cm2, kaj la kapacitanco Q2 de la pasiva filmo malpliiĝis de 5,430 10-4 al 1,147 10-3 Ω cm2, la kondukteco de la solvo pliiĝis, la stabileco de la pasiva filmo malpliiĝis. , kaj la solvo Cl-, SO42-, ktp.) en la medio pligrandiĝas, kio akcelas la detruon de la pasiva filmo31.Ĉi tio kondukas al malkresko de la filmrezisto Rf (de 4662 ĝis 849 Ω cm2) kaj malkresko de la polusrezisto Rp (Rct+Rf) formita sur la surfaco de la dupleksa neoksidebla ŝtalo.
Tial, la temperaturo de la solvo influas la korodan reziston de DSS 2205. Je malalta temperaturo de la solvo, reakcia procezo okazas inter la katodo kaj la anodo en la ĉeesto de Fe2 +, kiu kontribuas al la rapida malfondo kaj korodo de la anodo, same kiel la pasivación de la filmo formita sur la surfaco, pli kompleta kaj pli alta Denso, pli granda rezisto ŝargo translokigo inter solvoj, malrapidigas la dissolvon de la metala matrico kaj elmontras pli bonan korodo rezisto.Kiam la temperaturo de la solvaĵo pliiĝas, la rezisto al ŝargotransigo Rct malpliiĝas, la rapideco de reago inter jonoj en la solvaĵo akcelas, kaj la rapideco de disvastigo de agresemaj jonoj akcelas, tiel ke la komencaj korodaj produktoj denove formiĝas sur la surfaco de la substrato de la surfaco de la metala substrato.Pli maldika pasiva filmo malfortigas la protektajn ecojn de la substrato.
Sur fig.Figuro 4 montras la dinamikajn potencialajn polusiĝkurbojn de 2205 DSS en ŝajnigaj solvoj enhavantaj 100 g/L Cl– kaj saturitan CO2 ĉe diversaj temperaturoj.Oni povas vidi el la figuro, ke kiam la potencialo estas en la intervalo de -0,4 ĝis 0,9 V, la anodaj kurboj ĉe malsamaj temperaturoj havas evidentajn pasivregionojn, kaj la mem-koroda potencialo estas proksimume -0,7 ĝis -0,5 V. Ĉar la denseco pliigas fluon ĝis 100 μA/cm233 la anodkurbo estas kutime nomita la pitting potencialo (Eb aŭ Etra).Dum la temperaturo altiĝas, la pasiva intervalo malpliiĝas, la mem-koroda potencialo malpliiĝas, la koroda kurenta denseco emas pliiĝi, kaj la polusiĝkurbo moviĝas malsupren dekstren, kio indikas, ke la filmo formita de DSS 2205 en la ŝajniga solvo havas aktivan. aktiveco.enhavo de 100 g/l Cl– kaj saturita CO2, pliigas sentivecon al pika korodo, estas facile damaĝita de agresemaj jonoj, kio kondukas al pliigita korodo de la metala matrico kaj malpliigo de koroda rezisto.
Oni povas vidi el Tabelo 4, ke kiam la temperaturo altiĝas de 30 °C ĝis 45 °C, la responda superpasiva potencialo iomete malpliiĝas, sed la pasiva kurenta denseco de la responda grandeco pliiĝas signife, indikante ke la protekto de la pasiva filmo sub ĉi tiuj. kondiĉoj pliiĝas kun pliiĝanta temperaturo.Kiam la temperaturo atingas 60 °C, la responda pika potencialo signife malpliiĝas, kaj ĉi tiu tendenco iĝas pli evidenta kiam la temperaturo altiĝas.Oni devas rimarki, ke ĉe 75 °C signifa pasema nuna pinto aperas en la figuro, indikante la ĉeeston de metastabila pika korodo sur la provaĵsurfaco.
Tial, kun pliiĝo de la temperaturo de la solvo, la kvanto de oksigeno solvita en la solvaĵo malpliiĝas, la pH-valoro de la filmsurfaco malpliiĝas, kaj la stabileco de la pasiva filmo malpliiĝas.Krome, ju pli alta estas la temperaturo de la solvo, des pli alta estas la aktiveco de agresemaj jonoj en la solvo kaj des pli alta la indico de damaĝo al la surfaca filmtavolo de la substrato.Oksidoj formitaj en la filmtavolo facile defalas kaj reagas kun katjonoj en la filmtavolo por formi solveblajn kunmetaĵojn, pliigante la verŝajnecon de pikado.Ĉar la regenerita filmtavolo estas relative malfiksa, la protekta efiko sur la substrato estas malalta, kio pliigas la korodon de la metala substrato.La rezultoj de la dinamika polusiga potencialtesto estas kongruaj kun la rezultoj de impedanca spektroskopio.
Sur fig.Figuro 5a montras It-kurbojn por 2205 DSS en modela solvo enhavanta 100 g/L Cl– kaj saturitan CO2.La pasiva kurenta denseco kiel funkcio de tempo estis akirita post polusiĝo ĉe diversaj temperaturoj dum 1 h ĉe potencialo de -300 mV (rilate al Ag/AgCl).Oni povas vidi, ke la tendenco de pasivada nuna denseco de 2205 DSS ĉe la sama potencialo kaj malsamaj temperaturoj estas esence la sama, kaj la tendenco iom post iom malpliiĝas kun la tempo kaj inklinas esti glata.Ĉar la temperaturo iom post iom pliiĝis, la pasiva kurenta denseco de 2205 DSS pliiĝis, kio estis kongrua kun la rezultoj de polusiĝo, kio ankaŭ indikis, ke la protektaj trajtoj de la filmtavolo sur la metala substrato malpliiĝis kun pliiĝanta solvtemperaturo.
Potentiostataj polusiĝkurboj de 2205 DSS ĉe la sama filmformadpotencialo kaj malsamaj temperaturoj.(a) Nuna denseco kontraŭ tempo, (b) Pasiva filmkreska logaritmo.
Esploru la rilaton inter pasiva kurenta denseco kaj tempo ĉe malsamaj temperaturoj por la sama filmforma potencialo, kiel montrite en (1)34:
Kie i estas la pasiva kurenta denseco ĉe la filmforma potencialo, A/cm2.A estas la areo de la laborelektrodo, cm2.K estas la deklivo de la kurbo konvenita al ĝi.t tempo, s
Sur fig.5b montras logI kaj logt-kurbojn por 2205 DSS ĉe malsamaj temperaturoj ĉe la sama filmformadpotencialo.Laŭ la literaturaj datumoj,35 kiam la linio deklivas K = -1, la filmtavolo formita sur la surfaco de la substrato estas pli densa kaj havas pli bonan korodan reziston al la metala substrato.Kaj kiam la rekta linio deklivas K = -0,5, la filmtavolo formita sur la surfaco estas malfiksa, enhavas multajn malgrandajn truojn kaj havas malbonan korodan reziston al la metala substrato.Oni povas vidi, ke je 30 °C, 45 °C, 60 °C kaj 75 °C, la strukturo de la filmtavolo ŝanĝiĝas de densaj poroj al lozaj poroj laŭ la elektita lineara deklivo.Laŭ la Punkta Difekta Modelo (PDM)36,37 oni povas vidi, ke la aplikata potencialo dum la testo ne influas la nunan densecon, indikante, ke la temperaturo rekte influas la mezuradon de la anoda kurenta denseco dum la provo, do la kurento. pliiĝas kun pliiĝanta temperaturo.solvo, kaj la denseco de 2205 DSS pliiĝas, kaj la koroda rezisto malpliiĝas.
La duonkonduktaĵo ecoj de la maldika filmtavolo formita sur la DSS influas ĝian korodan reziston38, la tipo de duonkonduktaĵo kaj la portanta denseco de la maldika filmtavolo influas la krakadon kaj pikiĝon de la maldika filmtavolo DSS39,40 kie la kapacitanco C kaj E de la ebla maldika filmtavolo kontentigas la rilaton MS, la spacŝargo de la duonkonduktaĵo estas kalkulita laŭ la sekva maniero:
En la formulo, ε estas la permitiveco de la pasivanta filmo ĉe ĉambra temperaturo, egala al 1230, ε0 estas la vakua permitiveco, egala al 8.85 × 10-14 F/cm, E estas la sekundara ŝargo (1.602 × 10-19 C) ;ND estas la denseco de n-tipaj duonkonduktaĵdonacantoj, cm–3, NA estas la akceptantdenseco de p-tipa duonkonduktaĵo, cm–3, EFB estas la platbenda potencialo, V, K estas la konstanto de Boltzmann, 1.38 × 10–3 .23 J/K, T - temperaturo, K.
La deklivo kaj interkapto de la ĝustigita linio povas esti kalkulitaj per ĝustigado de lineara apartigo al la mezurita MS-kurbo, aplikata koncentriĝo (ND), akceptita koncentriĝo (NA), kaj plata bando potencialo (Efb)42.
Sur fig.6 montras la Mott-Schottky-kurbon de la surfaca tavolo de 2205 DSS-filmo formita en ŝajniga solvaĵo enhavanta 100 g/l Cl- kaj saturita kun CO2 ĉe potencialo (-300 mV) dum 1 horo.Povas esti vidite ke ĉiuj maldikfilmaj tavoloj formitaj ĉe malsamaj temperaturoj havas la karakterizaĵojn de n+p-specaj dupolusaj duonkonduktaĵoj.La n-tipa duonkonduktaĵo havas solvan anjonan selektivecon, kiu povas malhelpi neoksideblajn ŝtalaj katjonoj disvastigi en la solvon tra la pasiva filmo, dum la p-tipa duonkonduktaĵo havas katjonan selektivecon, kiu povas malhelpi la korodajn anjonojn en solvaĵo de pasivaj krucoj La filmo venas eksteren sur la surfacon de la substrato 26 .Videblas ankaŭ, ke ekzistas glata transiro inter la du konvenaj kurboj, la filmo estas en plata bendoŝtato, kaj la ebena potencialo Efb povas esti uzata por determini la pozicion de la energibendo de duonkonduktaĵo kaj taksi ĝian elektrokemian. stabileco43..
Laŭ la MC-kurba konvena rezultoj montritaj en Tabelo 5, la eliranta koncentriĝo (ND) kaj la ricevanta koncentriĝo (NA) kaj la plata bando potencialo Efb 44 de la sama grandordo estis kalkulitaj.La denseco de la aplikata portanta kurento plejparte karakterizas punktajn difektojn en la spaca ŝargtavolo kaj la pikanta potencialon de la pasiva filmo.Ju pli alta la koncentriĝo de la aplikata portanto, des pli facile rompas la filmtavolo kaj des pli alta la probablo de substrata korodo45.Krome, kun laŭpaŝa pliiĝo en la temperaturo de la solvo, la koncentriĝo de ND-elsendilo en la filmtavolo pliiĝis de 5,273 × 1020 cm-3 ĝis 1,772 × 1022 cm-3, kaj la koncentriĝo de NA gastiganto pliiĝis de 4,972 × 1021 ĝis 4,592. ×1023.cm - kiel montrite en fig.3, la ebena bando potencialo pliiĝas de 0,021 V ĝis 0,753 V, la nombro da portantoj en la solvaĵo pliiĝas, la reago inter jonoj en la solvaĵo intensiĝas, kaj la stabileco de la filmtavolo malpliiĝas.Ĉar la temperaturo de la solvaĵo pliiĝas, des pli malgranda la absoluta valoro de la deklivo de la proksimuma linio, des pli granda la denseco de portantoj en la solvaĵo, des pli alta la rapideco de difuzo inter jonoj, kaj des pli granda la nombro da jonaj vakantaĵoj sur la surfaco de la filmtavolo., tiel reduktante la metalan substraton, stabilecon kaj korodan reziston 46,47.
La kemia komponado de la filmo havas gravan efikon sur la stabileco de metalaj katjonoj kaj la agado de duonkonduktaĵoj, kaj la ŝanĝo de temperaturo havas gravan efikon sur la formado de neoksidebla ŝtalo filmo.Sur fig.Figuro 7 montras la plenan XPS-spektron de la surfaca tavolo de 2205 DSS-filmo en ŝajniga solvo enhavanta 100 g/L Cl– kaj saturitan CO2.La ĉefaj elementoj en filmoj formitaj de blatoj ĉe malsamaj temperaturoj estas esence la samaj, kaj la ĉefaj komponantoj de la filmoj estas Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, kaj C. Tial, la ĉefaj komponantoj de la filmtavolo estas Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N kaj C. Ujo kun Cr-oksidoj, Fe-oksidoj kaj hidroksidoj kaj malgranda kvanto de Ni kaj Mo-oksidoj.
Plenaj XPS 2205 DSS-spektroj prenitaj ĉe diversaj temperaturoj.(a) 30°С, (b) 45°С, (c) 60°С, (d) 75°С.
La ĉefkonsisto de la filmo estas rilatita al la termodinamikaj trajtoj de la kunmetaĵoj en la pasiva filmo.Laŭ la liga energio de la ĉefaj elementoj en la filmtavolo, donita en tabelo.6, oni povas vidi ke la karakterizaj spektraj pintoj de Cr2p3/2 estas dividitaj en metalon Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), kaj Cr(OH)3 (575.4 ± 0.1 eV) kiel montrita en Figuro 8a, en kiu la rusto formita de la Cr-elemento estas la ĉefa komponanto en la filmo, kiu ludas gravan rolon en la koroda rezisto de la filmo kaj ĝia elektrokemia agado.La relativa pintintenseco de Cr2O3 en la filmtavolo estas pli alta ol tiu de Cr(OH)3.Tamen, ĉar la solida solvtemperaturo pliiĝas, la relativa pinto de Cr2O3 iom post iom malfortiĝas, dum la relativa pinto de Cr(OH)3 iom post iom pliiĝas, kio indikas la evidentan transformon de la ĉefa Cr3+ en la filmtavolo de Cr2O3 al Cr(OH) 3, kaj la temperaturo de la solvo pliiĝas.
La liga energio de la pintoj de la karakteriza spektro de Fe2p3/2 ĉefe konsistas el kvar pintoj de la metala stato Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV ) kaj FeOOH (713.1 eV ) eV) ± 0,3 eV), kiel montrite en Fig. 8b, Fe ĉeestas ĉefe en la formita filmo en la formo de Fe2+ kaj Fe3+.Fe2+ de FeO dominas Fe(II) ĉe pli malaltaj ligaj energipintoj, dum Fe3O4 kaj Fe(III) FeOOH-kunmetaĵoj dominas ĉe pli altaj ligaj energipintoj48,49.La relativa intenseco de la Fe3+-pinto estas pli alta ol tiu de Fe2+, sed la relativa intenseco de la Fe3+-pinto malpliiĝas kun pliiĝanta solvtemperaturo, kaj la relativa intenseco de la Fe2+-pinto pliiĝas, indikante ŝanĝon en la ĉefa substanco en la filmtavolo de Fe3+ al Fe2+ por pliigi la temperaturon de la solvo.
La karakterizaj spektraj pintoj de Mo3d5/2 plejparte konsistas el du pintpozicioj Mo3d5/2 kaj Mo3d3/243.50, dum Mo3d5/2 inkluzivas metalan Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) kaj Mo6+ ( ± 2093 eV) kaj Mo6+ ( ± 209. ), dum Mo3d3/2 ankaŭ enhavas metalan Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4+ (231.5 ± 0.2 eV) kaj Mo6+ (232, 8 ± 0.1 eV) kiel montrite en Figuro 8c, tiel ke la Mo-elementoj ekzistas en la pli ol tri valento. stato de la filmtavolo.La ligaj energioj de la karakterizaj spektraj pintoj de Ni2p3/2 konsistas el Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) kaj NiO (854.1 ± 0.2 eV), kiel montrite en Fig. 8g respektive.La karakteriza N1s-pinto konsistas el N (399.6 ± 0.3 eV), kiel montrite en Fig. 8d.Karakterizaj O1s-pintoj inkludas O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) kaj H2O (531.8 ± 0.3 eV), kiel montrite en Fig. La ĉefaj komponentoj de la filmtavolo estas (OH- kaj O2 -) , kiuj estas ĉefe uzataj por la oksigenado aŭ hidrogena oksigenado de Cr kaj Fe en la filmtavolo.La relativa pintintenseco de OH- pliiĝis signife kiam la temperaturo pliiĝis de 30 °C ĝis 75 °C.Tial, kun pliiĝo de temperaturo, la ĉefa materiala komponado de O2- en la filmtavolo ŝanĝiĝas de O2- al OH- kaj O2-.
Sur fig.Figuro 9 montras la mikroskopan surfacmorfologion de specimeno 2205 DSS post dinamika potenciala polusiĝo en modelsolvo enhavanta 100 g/L Cl– kaj saturitan CO2.Oni povas vidi, ke sur la surfaco de la specimenoj polarigitaj je malsamaj temperaturoj, estas korodaj fosaĵoj de diversaj gradoj, tio okazas en solvo de agresemaj jonoj, kaj kun pliiĝo de la temperaturo de la solvo, pli serioza korodo okazas sur la surfaco de la specimenoj.substrato.La nombro da fosaĵoj per unuo-areo kaj la profundo de korodcentroj pliiĝas.
Korodkurboj de 2205 DSS en modelsolvoj enhavantaj 100 g/l Cl– kaj saturitan CO2 ĉe malsamaj temperaturoj (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c .
Sekve, pliiĝo de temperaturo pliigos la agadon de ĉiu komponanto de la DSS, kaj ankaŭ pliigos la agadon de agresemaj jonoj en agresema medio, kaŭzante certan gradon de damaĝo al la specimena surfaco, kio pliigos la pikan aktivecon., kaj la formado de korodfosaĵoj pliiĝos.La indico de produktoformado pliiĝos kaj la koroda rezisto de la materialo malpliiĝos51,52,53,54,55.
Sur fig.10 montras la morfologion kaj pikan profundon de 2205 DSS-provaĵo polarigita per ultra alta kampa profundo optika cifereca mikroskopo.El fig.10a montras ke pli malgrandaj korodfosaĵoj ankaŭ ekaperis ĉirkaŭ grandaj fosaĵoj, indikante ke la pasiviganta filmo sur la provaĵosurfaco estis parte detruita kun la formado de korodfosaĵoj ĉe antaŭfiksita nuna denseco, kaj la maksimuma fosaĵprofundo estis 12.9 µm.kiel montrite en Figuro 10b.
DSS montras pli bonan korodan reziston, la ĉefa kialo estas, ke la filmo formita sur la surfaco de la ŝtalo estas bone protektita en solvo, Mott-Schottky, laŭ la supraj rezultoj de XPS kaj rilata literaturo 13,56,57,58, la filmo ĉefe pasas tra la sekvaj Ĉi tio estas la procezo de oksigenado de Fe kaj Cr.
Fe2+ facile solvas kaj precipitas ĉe la interfaco 53 inter la filmo kaj solvo, kaj la katoda reakcia procezo estas kiel sekvas:
En la korodita stato, formiĝas dutavola struktura filmo, kiu ĉefe konsistas el interna tavolo de feraj kaj kromaj oksidoj kaj ekstera hidroksida tavolo, kaj jonoj kutime kreskas en la poroj de la filmo.La kemia kunmetaĵo de la pasiva filmo estas rilatita al siaj duonkonduktaĵoj, kiel konstatite per la Mott-Schottky-kurbo, indikante ke la kunmetaĵo de la pasivating filmo estas n+p-speca kaj havas dupolusajn trajtojn.La XPS-rezultoj montras, ke la ekstera tavolo de la pasiva filmo estas ĉefe kunmetita de Fe-oksidoj kaj hidroksidoj elmontrantaj n-tipaj duonkonduktaĵoj, kaj la interna tavolo estas ĉefe kunmetita de Cr-oksidoj kaj hidroksidoj elmontrantaj p-tipaj duonkonduktaĵoj.
2205 DSS havas altan resistivecon pro ĝia alta Cr17.54 enhavo kaj elmontras diversajn gradojn de truado pro mikroskopa galvana korodo55 inter dupleksaj strukturoj.Pika korodo estas unu el la plej oftaj specoj de korodo en DSS, kaj temperaturo estas unu el la gravaj faktoroj influantaj la konduton de pika korodo kaj havas efikon al la termodinamikaj kaj kinetaj procezoj de la DSS-reago60,61.Tipe, en ŝajniga solvaĵo kun alta koncentriĝo de Cl– kaj saturita CO2, la temperaturo ankaŭ influas la formadon de pikado kaj la komenco de fendetoj dum streskoroda fendetiĝo sub la streskoroda fendetiĝo, kaj la kritika temperaturo de pikado estas decidita taksi. la koroda rezisto.DSS.La materialo, kiu reflektas la sentemon de la metalmatrico al temperaturo, estas ofte utiligita kiel grava referenco en materiala elekto en inĝenieristikaj aplikoj.La averaĝa kritika krudtemperaturo de 2205 DSS en la ŝajniga solvo estas 66.9 °C, kio estas 25.6 °C pli alta ol tiu de Super 13Cr neoksidebla ŝtalo kun 3.5% NaCl, sed la maksimuma fosaĵprofundo atingis 12.9 µm62.La elektrokemiaj rezultoj plue konfirmis, ke la horizontalaj regionoj de la fazangulo kaj frekvenco mallarĝiĝas kun pliiĝanta temperaturo, kaj kiam la fazangulo malpliiĝas de 79° ĝis 58°, la valoro de la |Z|malpliiĝas de 1,26×104 ĝis 1,58×103 Ω cm2.ŝarĝo translokigo rezisto Rct malpliiĝis de 2.958 1014 al 2.541 103 Ω cm2, solvrezisto Rs malpliiĝis de 2.953 al 2.469 Ω cm2, filmo rezisto Rf malpliiĝis de 5.430 10-4 cm2 al 1.147 10-3 cm2.La kondukteco de la agresema solvo pliiĝas, la stabileco de la metala matrica filmtavolo malpliiĝas, ĝi solvas kaj krakas facile.La mem-koroda nuna denseco pliiĝis de 1.482 al 2.893 × 10-6 A cm-2, kaj la mem-koroda potencialo malpliiĝis de -0.532 al -0.621V.Oni povas vidi, ke la ŝanĝo de temperaturo influas la integrecon kaj densecon de la filmtavolo.
Male, alta koncentriĝo de Cl- kaj saturita solvo de CO2 iom post iom pliigas la adsorban kapablon de Cl- sur la surfaco de la pasiva filmo kun pliiĝanta temperaturo, la stabileco de la pasiva filmo fariĝas malstabila, kaj la protekta efiko sur la substrato iĝas pli malforta kaj la malsaniĝemeco al pikado pliiĝas.En ĉi tiu kazo, la agado de korodaj jonoj en la solvaĵo pliiĝas, la oksigena enhavo malpliiĝas, kaj la surfaca filmo de la koroda materialo malfacilas rapide rekuperi, kio kreas pli favorajn kondiĉojn por plia adsorbado de korodaj jonoj sur la surfaco.Materiala redukto63.Robinson et al.[64] montris ke kun pliiĝo en la temperaturo de la solvo, la kreskorapideco de fosaĵoj akcelas, kaj la indico de difuzo de jonoj en la solvo ankaŭ pliiĝas.Kiam la temperaturo altiĝas ĝis 65 °C, la dissolvo de oksigeno en solvaĵo enhavanta Cl-jonojn bremsas la katodian reakcian procezon, la indico de pikado estas reduktita.Han20 esploris la efikon de temperaturo sur la koroda konduto de 2205 dupleksa neoksidebla ŝtalo en CO2-medio.La rezultoj montris, ke pliiĝo de temperaturo pliigis la kvanton de korodaj produktoj kaj la areon de kuntiriĝaj kavoj sur la surfaco de la materialo.Simile, kiam la temperaturo altiĝas ĝis 150 °C, la oksida filmo sur la surfaco krevas, kaj la denseco de krateroj estas la plej alta.Lu4 esploris la efikon de temperaturo sur la koroda konduto de 2205 dupleksa neoksidebla ŝtalo de pasivigo ĝis aktivigo en geoterma medio enhavanta CO2.Iliaj rezultoj montras, ke ĉe testa temperaturo sub 150 °C, la formita filmo havas karakterizan amorfan strukturon, kaj la interna interfaco enhavas nikel-riĉan tavolon, kaj je temperaturo de 300 °C, la rezulta koroda produkto havas nanoskalan strukturon. .-polikristalino FeCr2O4, CrOOH kaj NiFe2O4.
Sur fig.11 estas diagramo de la koroda kaj filmforma procezo de 2205 DSS.Antaŭ uzo, 2205 DSS formas pasivan filmon en la atmosfero.Post esti mergita en medio, kiu simulas solvon enhavanta solvojn kun alta enhavo de Cl- kaj CO2, ĝia surfaco estas rapide ĉirkaŭita de diversaj agresemaj jonoj (Cl-, CO32-, ktp.).).J. Banas 65 venis al la konkludo, ke en medio, kie CO2 samtempe ĉeestas, la stabileco de la pasiva filmo sur la surfaco de la materialo malpliiĝos kun la tempo, kaj la formita karbonata acido emas pliigi la konduktivecon de jonoj en la pasivado. tavolo.filmo kaj akcelo de dissolvo de jonoj en pasiva filmo.pasiva filmo.Tiel, la filmtavolo sur la specimena surfaco estas en dinamika ekvilibra stadio de dissolvo kaj repasivado66, Cl- reduktas la rapidecon de formado de la surfaca filmtavolo, kaj etaj fosaĵoj aperas sur la apuda areo de la filmsurfaco, ĉar montrata en Figuro 3. Montru.Kiel montrite en Figuro 11a kaj b, etaj malstabilaj korodfosaĵoj aperas samtempe.Dum la temperaturo altiĝas, la agado de korodaj jonoj en solvaĵo sur la filmtavolo pliiĝas, kaj la profundo de la etaj malstabilaj fosaĵoj pliiĝas ĝis la filmtavolo estas tute penetrita de la travidebla, kiel montrite en Figuro 11c.Kun plia pliiĝo de la temperaturo de la solva medio, la enhavo de solvita CO2 en la solvaĵo akcelas, kio kondukas al malpliigo de la pH-valoro de la solvo, pliigo de la denseco de la plej malgrandaj malstabilaj korodfosaĵoj sur la SPP-surfaco. , la profundo de la komencaj korodfosaĵoj disetendiĝas kaj profundiĝas, kaj la pasiva filmo sur la provaĵsurfaco Ĉar la dikeco malpliiĝas, la pasivigado de la filmo iĝas pli ema al pikado kiel montrite en Figuro 11d.Kaj la elektrokemiaj rezultoj aldone konfirmis, ke la ŝanĝo de temperaturo havas certan efikon sur la integreco kaj denseco de la filmo.Tiel, povas esti vidite ke korodo en solvaĵoj saturitaj kun CO2 enhavanta altajn koncentriĝojn de Cl- estas signife diferenca de korodo en solvaĵoj enhavantaj malaltajn koncentriĝojn de Cl-67,68.
Korodprocezo 2205 DSS kun la formado kaj detruo de nova filmo.(a) Procezo 1, (b) Procezo 2, (c) Procezo 3, (d) Procezo 4.
La averaĝa kritika krudtemperaturo de 2205 DSS en ŝajniga solvaĵo enhavanta 100 g/l Cl– kaj saturitan CO2 estas 66,9 ℃, kaj la maksimuma pikprofundo estas 12,9 µm, kio reduktas la korodreziston de 2205 DSS kaj pliigas la sentemon al pikiĝo.temperaturo pliiĝo.
Afiŝtempo: Feb-16-2023